Mega Code Archive

 
Categories / Java / Development Class
 

Produces 32-bit hash for hash table lookup (Jenkins Hash Function)

/*  * Copyright 2008-2010 the T2 Project ant the Others.  *  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");  * you may not use this file except in compliance with the License.  * You may obtain a copy of the License at  *  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0  *  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.  * See the License for the specific language governing permissions and  * limitations under the License.  */ //package org.t2framework.commons.util; /**  * Produces 32-bit hash for hash table lookup.  *   * <pre>  * lookup3.c, by Bob Jenkins, May 2006, Public Domain.  * You can use this free for any purpose.  It's in the public domain.  * It has no warranty.  * </pre>  *   * @see <a href="http://burtleburtle.net/bob/c/lookup3.c">lookup3.c</a>  * @see <a href="http://www.ddj.com/184410284">Hash Functions (and how this  *      function compares to others such as CRC, MD?, etc</a>  * @see <a href="http://burtleburtle.net/bob/hash/doobs.html">Has update on the  *      Dr. Dobbs Article</a>  */ public class JenkinsHashFunction extends AbstractHashFunction {   private static long INT_MASK = 0x00000000ffffffffL;   private static long BYTE_MASK = 0x00000000000000ffL;   private static long rot(long val, int pos) {     return ((Integer.rotateLeft((int) (val & INT_MASK), pos)) & INT_MASK);   }   /**    * taken from hashlittle() -- hash a variable-length key into a 32-bit value    *     * @param key    *            the key (the unaligned variable-length array of bytes)    * @param nbytes    *            number of bytes to include in hash    * @param initval    *            can be any integer value    * @return a 32-bit value. Every bit of the key affects every bit of the    *         return value. Two keys differing by one or two bits will have    *         totally different hash values.    *     *         <p>    *         The best hash table sizes are powers of 2. There is no need to do    *         mod a prime (mod is sooo slow!). If you need less than 32 bits,    *         use a bitmask. For example, if you need only 10 bits, do    *         <code>h = (h & hashmask(10));</code> In which case, the hash    *         table should have hashsize(10) elements.    *     *         <p>    *         If you are hashing n strings byte[][] k, do it like this: for    *         (int i = 0, h = 0; i < n; ++i) h = hash( k[i], h);    *     *         <p>    *         By Bob Jenkins, 2006. bob_jenkins@burtleburtle.net. You may use    *         this code any way you wish, private, educational, or commercial.    *         It's free.    *     *         <p>    *         Use for hash table lookup, or anything where one collision in    *         2^^32 is acceptable. Do NOT use for cryptographic purposes.    */   @SuppressWarnings("fallthrough")   public int hash(byte[] key, int nbytes, int initval) {     int length = nbytes;     long a, b, c; // We use longs because we don't have unsigned ints     a = b = c = (0x00000000deadbeefL + length + initval) & INT_MASK;     int offset = 0;     for (; length > 12; offset += 12, length -= 12) {       a = (a + (key[offset + 0] & BYTE_MASK)) & INT_MASK;       a = (a + (((key[offset + 1] & BYTE_MASK) << 8) & INT_MASK))           & INT_MASK;       a = (a + (((key[offset + 2] & BYTE_MASK) << 16) & INT_MASK))           & INT_MASK;       a = (a + (((key[offset + 3] & BYTE_MASK) << 24) & INT_MASK))           & INT_MASK;       b = (b + (key[offset + 4] & BYTE_MASK)) & INT_MASK;       b = (b + (((key[offset + 5] & BYTE_MASK) << 8) & INT_MASK))           & INT_MASK;       b = (b + (((key[offset + 6] & BYTE_MASK) << 16) & INT_MASK))           & INT_MASK;       b = (b + (((key[offset + 7] & BYTE_MASK) << 24) & INT_MASK))           & INT_MASK;       c = (c + (key[offset + 8] & BYTE_MASK)) & INT_MASK;       c = (c + (((key[offset + 9] & BYTE_MASK) << 8) & INT_MASK))           & INT_MASK;       c = (c + (((key[offset + 10] & BYTE_MASK) << 16) & INT_MASK))           & INT_MASK;       c = (c + (((key[offset + 11] & BYTE_MASK) << 24) & INT_MASK))           & INT_MASK;       /*        * mix -- mix 3 32-bit values reversibly. This is reversible, so any        * information in (a,b,c) before mix() is still in (a,b,c) after        * mix().        *         * If four pairs of (a,b,c) inputs are run through mix(), or through        * mix() in reverse, there are at least 32 bits of the output that        * are sometimes the same for one pair and different for another        * pair.        *         * This was tested for: - pairs that differed by one bit, by two        * bits, in any combination of top bits of (a,b,c), or in any        * combination of bottom bits of (a,b,c). - "differ" is defined as        * +, -, ^, or ~^. For + and -, I transformed the output delta to a        * Gray code (a^(a>>1)) so a string of 1's (as is commonly produced        * by subtraction) look like a single 1-bit difference. - the base        * values were pseudorandom, all zero but one bit set, or all zero        * plus a counter that starts at zero.        *         * Some k values for my "a-=c; a^=rot(c,k); c+=b;" arrangement that        * satisfy this are 4 6 8 16 19 4 9 15 3 18 27 15 14 9 3 7 17 3        * Well, "9 15 3 18 27 15" didn't quite get 32 bits diffing for        * "differ" defined as + with a one-bit base and a two-bit delta. I        * used http://burtleburtle.net/bob/hash/avalanche.html to choose        * the operations, constants, and arrangements of the variables.        *         * This does not achieve avalanche. There are input bits of (a,b,c)        * that fail to affect some output bits of (a,b,c), especially of a.        * The most thoroughly mixed value is c, but it doesn't really even        * achieve avalanche in c.        *         * This allows some parallelism. Read-after-writes are good at        * doubling the number of bits affected, so the goal of mixing pulls        * in the opposite direction as the goal of parallelism. I did what        * I could. Rotates seem to cost as much as shifts on every machine        * I could lay my hands on, and rotates are much kinder to the top        * and bottom bits, so I used rotates.        *         * #define mix(a,b,c) \ { \ a -= c; a ^= rot(c, 4); c += b; \ b -=        * a; b ^= rot(a, 6); a += c; \ c -= b; c ^= rot(b, 8); b += a; \ a        * -= c; a ^= rot(c,16); c += b; \ b -= a; b ^= rot(a,19); a += c; \        * c -= b; c ^= rot(b, 4); b += a; \ }        *         * mix(a,b,c);        */       a = (a - c) & INT_MASK;       a ^= rot(c, 4);       c = (c + b) & INT_MASK;       b = (b - a) & INT_MASK;       b ^= rot(a, 6);       a = (a + c) & INT_MASK;       c = (c - b) & INT_MASK;       c ^= rot(b, 8);       b = (b + a) & INT_MASK;       a = (a - c) & INT_MASK;       a ^= rot(c, 16);       c = (c + b) & INT_MASK;       b = (b - a) & INT_MASK;       b ^= rot(a, 19);       a = (a + c) & INT_MASK;       c = (c - b) & INT_MASK;       c ^= rot(b, 4);       b = (b + a) & INT_MASK;     }     // -------------------------------- last block: affect all 32 bits of     // (c)     switch (length) { // all the case statements fall through     case 12:       c = (c + (((key[offset + 11] & BYTE_MASK) << 24) & INT_MASK))           & INT_MASK;     case 11:       c = (c + (((key[offset + 10] & BYTE_MASK) << 16) & INT_MASK))           & INT_MASK;     case 10:       c = (c + (((key[offset + 9] & BYTE_MASK) << 8) & INT_MASK))           & INT_MASK;     case 9:       c = (c + (key[offset + 8] & BYTE_MASK)) & INT_MASK;     case 8:       b = (b + (((key[offset + 7] & BYTE_MASK) << 24) & INT_MASK))           & INT_MASK;     case 7:       b = (b + (((key[offset + 6] & BYTE_MASK) << 16) & INT_MASK))           & INT_MASK;     case 6:       b = (b + (((key[offset + 5] & BYTE_MASK) << 8) & INT_MASK))           & INT_MASK;     case 5:       b = (b + (key[offset + 4] & BYTE_MASK)) & INT_MASK;     case 4:       a = (a + (((key[offset + 3] & BYTE_MASK) << 24) & INT_MASK))           & INT_MASK;     case 3:       a = (a + (((key[offset + 2] & BYTE_MASK) << 16) & INT_MASK))           & INT_MASK;     case 2:       a = (a + (((key[offset + 1] & BYTE_MASK) << 8) & INT_MASK))           & INT_MASK;     case 1:       a = (a + (key[offset + 0] & BYTE_MASK)) & INT_MASK;       break;     case 0:       return (int) (c & INT_MASK);     }     /*      * final -- final mixing of 3 32-bit values (a,b,c) into c      *       * Pairs of (a,b,c) values differing in only a few bits will usually      * produce values of c that look totally different. This was tested for      * - pairs that differed by one bit, by two bits, in any combination of      * top bits of (a,b,c), or in any combination of bottom bits of (a,b,c).      *       * - "differ" is defined as +, -, ^, or ~^. For + and -, I transformed      * the output delta to a Gray code (a^(a>>1)) so a string of 1's (as is      * commonly produced by subtraction) look like a single 1-bit      * difference.      *       * - the base values were pseudorandom, all zero but one bit set, or all      * zero plus a counter that starts at zero.      *       * These constants passed: 14 11 25 16 4 14 24 12 14 25 16 4 14 24 and      * these came close: 4 8 15 26 3 22 24 10 8 15 26 3 22 24 11 8 15 26 3      * 22 24      *       * #define final(a,b,c) \ { c ^= b; c -= rot(b,14); \ a ^= c; a -=      * rot(c,11); \ b ^= a; b -= rot(a,25); \ c ^= b; c -= rot(b,16); \ a ^=      * c; a -= rot(c,4); \ b ^= a; b -= rot(a,14); \ c ^= b; c -= rot(b,24);      * \ }      */     c ^= b;     c = (c - rot(b, 14)) & INT_MASK;     a ^= c;     a = (a - rot(c, 11)) & INT_MASK;     b ^= a;     b = (b - rot(a, 25)) & INT_MASK;     c ^= b;     c = (c - rot(b, 16)) & INT_MASK;     a ^= c;     a = (a - rot(c, 4)) & INT_MASK;     b ^= a;     b = (b - rot(a, 14)) & INT_MASK;     c ^= b;     c = (c - rot(b, 24)) & INT_MASK;     return (int) (c & INT_MASK);   } } abstract class AbstractHashFunction implements HashFunction {   public int hash(byte[] bytes, int initval) {     return hash(bytes, bytes.length, initval);   }   public int hash(byte[] bytes) {     return hash(bytes, bytes.length, -1);   } } interface HashFunction {   int hash(byte[] bytes);   int hash(byte[] bytes, int initval);   int hash(byte[] bytes, int length, int initval); }