hash算法相關資料

FNV哈希算法全名為Fowler-Noll-Vo算法,是以三位發明人Glenn Fowler,Landon Curt Noll,Phong Vo的名字來命名的,最早在1991年提出。
特點和用途:
FNV能快速hash大量數據并保持較小的沖突率,它的高度分散使它適用于hash一些非常相近的字符串,比如URL,hostname,文件名,text,IP地址等。
算法版本:
FNV算法有三個版本:FNV-0(已廢棄)、FNV-1和FNV-1a

FNV-1和FNV-1a算法對于最終生成的哈希值(hash)有一定限制
  1,hash是無符號整型
  2,hash的位數(bits),應該是2的n次方(32,64,128,256,512,1024),一般32位的就夠用了。
算法描述:

相關變量:

hash值:
一個n位的unsigned int型hash值

offset_basis:
初始的哈希值

FNV_prime:
FNV用于散列的質數

octet_of_data:
8位數據(即一個字節)

FNV-1描述:

hash = offset_basis

for each octet_of_data to be hashed

hash = hash * FNV_prime

hash = hash xor octet_of_data

return hash

FNV-1a描述:

hash =offset_basis

for each octet_of_data to be hashed

hash = hash xor octet_of_data

hash = hash *
FNV_prime

return hash

java實現的代碼如下:
<pre>
public static int FNVHash1(String data) {
final int p = 16777619;
int hash = (int) 2166136261L;
for (int i = 0; i < data.length(); i++)
hash = (hash ^ data.charAt(i)) * p;
hash += hash << 13;
hash ^= hash >> 7;
hash += hash << 3;
hash ^= hash >> 17;
hash += hash << 5;
return hash;
}
public static int FNVHash1(byte[] data) {
final int p = 16777619;
int hash = (int) 2166136261L;
for (byte b : data)
hash = (hash ^ b) * p;
hash += hash << 13;
hash ^= hash >> 7;
hash += hash << 3;
hash ^= hash >> 17;
hash += hash << 5;
return hash;
}
</pre>
java中的hashcode實現是采用native,c語言如下:
<pre>
intptr_t ObjectSynchronizer::FastHashCode (Thread * Self, oop obj) {
if (UseBiasedLocking) {
// NOTE: many places throughout the JVM do not expect a safepoint
// to be taken here, in particular most operations on perm gen
// objects. However, we only ever bias Java instances and all of
// the call sites of identity_hash that might revoke biases have
// been checked to make sure they can handle a safepoint. The
// added check of the bias pattern is to avoid useless calls to
// thread-local storage.
if (obj->mark()->has_bias_pattern()) {
// Box and unbox the raw reference just in case we cause a STW safepoint.
Handle hobj (Self, obj) ;
// Relaxing assertion for bug 6320749.
assert (Universe::verify_in_progress() ||
!SafepointSynchronize::is_at_safepoint(),
"biases should not be seen by VM thread here");
BiasedLocking::revoke_and_rebias(hobj, false, JavaThread::current());
obj = hobj() ;
assert(!obj->mark()->has_bias_pattern(), "biases should be revoked by now");
}
}

// hashCode() is a heap mutator ...
// Relaxing assertion for bug 6320749.
assert (Universe::verify_in_progress() ||
!SafepointSynchronize::is_at_safepoint(), "invariant") ;
assert (Universe::verify_in_progress() ||
Self->is_Java_thread() , "invariant") ;
assert (Universe::verify_in_progress() ||
((JavaThread *)Self)->thread_state() != _thread_blocked, "invariant") ;

ObjectMonitor* monitor = NULL;
markOop temp, test;
intptr_t hash;
markOop mark = ReadStableMark (obj);

// object should remain ineligible for biased locking
assert (!mark->has_bias_pattern(), "invariant") ;

if (mark->is_neutral()) {
hash = mark->hash(); // this is a normal header
if (hash) { // if it has hash, just return it
return hash;
}
hash = get_next_hash(Self, obj); // allocate a new hash code
temp = mark->copy_set_hash(hash); // merge the hash code into header
// use (machine word version) atomic operation to install the hash
test = (markOop) Atomic::cmpxchg_ptr(temp, obj->mark_addr(), mark);
if (test == mark) {
return hash;
}
// If atomic operation failed, we must inflate the header
// into heavy weight monitor. We could add more code here
// for fast path, but it does not worth the complexity.
} else if (mark->has_monitor()) {
monitor = mark->monitor();
temp = monitor->header();
assert (temp->is_neutral(), "invariant") ;
hash = temp->hash();
if (hash) {
return hash;
}
// Skip to the following code to reduce code size
} else if (Self->is_lock_owned((address)mark->locker())) {
temp = mark->displaced_mark_helper(); // this is a lightweight monitor owned
assert (temp->is_neutral(), "invariant") ;
hash = temp->hash(); // by current thread, check if the displaced
if (hash) { // header contains hash code
return hash;
}
// WARNING:
// The displaced header is strictly immutable.
// It can NOT be changed in ANY cases. So we have
// to inflate the header into heavyweight monitor
// even the current thread owns the lock. The reason
// is the BasicLock (stack slot) will be asynchronously
// read by other threads during the inflate() function.
// Any change to stack may not propagate to other threads
// correctly.
}

// Inflate the monitor to set hash code
monitor = ObjectSynchronizer::inflate(Self, obj);
// Load displaced header and check it has hash code
mark = monitor->header();
assert (mark->is_neutral(), "invariant") ;
hash = mark->hash();
if (hash == 0) {
hash = get_next_hash(Self, obj);
temp = mark->copy_set_hash(hash); // merge hash code into header
assert (temp->is_neutral(), "invariant") ;
test = (markOop) Atomic::cmpxchg_ptr(temp, monitor, mark);
if (test != mark) {
// The only update to the header in the monitor (outside GC)
// is install the hash code. If someone add new usage of
// displaced header, please update this code
hash = test->hash();
assert (test->is_neutral(), "invariant") ;
assert (hash != 0, "Trivial unexpected object/monitor header usage.");
}
}
// We finally get the hash
return hash;
}
</pre>

另外一個簡單的java實現如下:
<pre>
public int hashCode() {
int h = hash;
if (h == 0) {
int off = offset;
char val[] = value;
int len = count;

        for (int i = 0; i < len; i++) {
            h = 31*h + val[off++];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

</pre>

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