【手写数据库内核组件】0202分段哈希表Partial Hash Table，大并发场景下提升hashTable的吞吐量，可变分段算法快速定位segment位置

在数据库管理系统中，为了提高查询和插入操作的性能，我们可以使用分段哈希表（Partial Hash Table, PHT）。PHT是一种减少冲突的哈希表实现，通常用于大并发插入和查询的场景。

以下是一个简单的PHT实现的例子：

#include <vector>
#include <unordered_map>
#include <mutex>
 
template<typename K, typename V>
class PartialHashTable {
private:
    // 分段数组，每个段是一个独立的哈希表
    std::vector<std::unordered_map<K, V>> segments;
    // 保护每个段的互斥锁数组
    std::vector<std::mutex> segmentMutexes;
 
    // 哈希函数，将键分散到不同的段中
    size_t Hash(const K& key) {
        // 简单的哈希函数示例
        return std::hash<K>()(key) % segments.size;
    }
 
public:
    // 构造函数，初始化分段数组和互斥锁数组
    PartialHashTable(size_t numSegments) {
        segments.resize(numSegments);
        segmentMutexes.resize(numSegments);
    }
 
    // 插入或更新键值对
    void InsertOrUpdate(const K& key, const V& value) {
        size_t segmentIndex = Hash(key);
        std::lock_guard<std::mutex> lock(segmentMutexes[segmentIndex]);
        segments[segmentIndex][key] = value;
    }
 
    // 查询键对应的值
    V Find(const K& key) {
        size_t segmentIndex = Hash(key);
        std::lock_guard<std::mutex> lock(segmentMutexes[segmentIndex]);
        auto it = segments[segmentIndex].find(key);
        if (it != segments[segmentIndex].end()) {
            return it->second;
        }
        return V(); // 如果未找到，返回空值或抛出异常
    }
 
    // 删除键及其对应的值
    void Remove(const K& key) {
        size_t segmentIndex = Hash(key);
        std::lock_guard<std::mutex> lock(segmentMutexes[segmentIndex]);
        segments[segmentIndex].erase(key);
    }
};

这个PHT实现中，我们使用了一个vector来存储多个unordered_map，每个unordered_map代表一个段。通过使用一个对应的mutex数组来保护各段的数据不被并发访问时破坏结构。InsertOrUpdate、Find和Remove方法中，我们首先通过哈希函数定位到键应该在哪个段，然后使用lock_guard来锁定对应的互斥锁，并在锁的保护下执行相应的操作。这样可以在保持数据结构一致性的同时，提供较高的并发性能。