世界上最简单的无锁哈希表("轻松掌握：全球最简无锁哈希表实现")

原创

ithorizon 1个月前 (10-19) 阅读数 10 #后端开发

轻松掌握：全球最简无锁哈希表实现

一、引言

在编程领域，哈希表是一种非常常见的数据结构，它通过哈希函数将键映射到表中的一个位置来存储值。哈希表通常用于实现相关性数组、查找表、缓存等。在多线程环境中，无锁哈希表是一种高效的数据结构，考虑到它避免了锁的开销。本文将为您介绍一种世界上最单纯的无锁哈希表实现。

二、无锁哈希表原理

无锁哈希表的核心思想是采用CAS（Compare And Swap）操作，在多线程环境下实现数据的并发访问。CAS操作是一种原子操作，它比较内存中的值与预期值，如果相等，则将内存中的值修改为新的值。通过CAS操作，可以保证在多线程环境下对共享数据的正确性。

三、全球最简无锁哈希表实现

以下是一个单纯的无锁哈希即例，使用C++实现。该示例使用线性探测法解决哈希冲突，并采用CAS操作实现无锁。


#include 
#include 
#include 
template
class LockFreeHashTable {
private:
    struct Node {
        K key;
        V value;
        Node* next;
        Node(K k, V v) : key(k), value(v), next(nullptr) {}
    };
    std::vector> table;
    const size_t capacity;
public:
    LockFreeHashTable(size_t cap) : capacity(cap), table(cap, nullptr) {}
    ~LockFreeHashTable() {
        for (auto& node : table) {
            Node* current = node.load(std::memory_order_relaxed);
            while (current) {
                Node* next = current->next;
                delete current;
                current = next;
            }
        }
    }
    void insert(K key, V value) {
        size_t index = hash(key);
        Node* newNode = new Node(key, value);
        Node* current = table[index].load(std::memory_order_relaxed);
        Node* prev = nullptr;
        while (current) {
            if (current->key == key) {
                current->value = value;
                return;
            }
            prev = current;
            current = current->next;
        }
        if (prev) {
            prev->next = newNode;
        } else {
            table[index].store(newNode, std::memory_order_relaxed);
        }
    }
    bool search(K key, V& value) {
        size_t index = hash(key);
        Node* current = table[index].load(std::memory_order_relaxed);
        while (current) {
            if (current->key == key) {
                value = current->value;
                return true;
            }
            current = current->next;
        }
        return false;
    }
private:
    size_t hash(K key) {
        return std::hash{}(key) % capacity;
    }
};

四、使用说明

以下是怎样使用这个无锁哈希表的示例：


int main() {
    LockFreeHashTable hashTable(10);
    hashTable.insert(1, 100);
    int value;
    if (hashTable.search(1, value)) {
        std::cout << "Found value: " << value << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Value not found" << std::endl;
    }
    return 0;
}