布隆过滤器（Bloom Filter）是一种用于快速判断一个元素是否属于某个集合的概率型数据结构。它基于哈希函数和位数组实现，可以高效地检索一个元素是否存在，但不提供元素具体的存储和获取功能。
布隆过滤器原理
上面的思路其实就是布隆过滤器的思想，只不过因为 hash 函数的限制，多个字符串很可能会 hash 成一个值。为了解决这个问题，布隆过滤器引入多个 hash 函数来降低误判率。
下图表示有三个 hash 函数，比如一个集合中有 x，y，z 三个元素，分别用三个 hash 函数映射到二进制序列的某些位上，假设我们判断 w 是否在集合中，同样用三个 hash 函数来映射，结果发现取得的结果不全为 1，则表示 w 不在集合里面。
布隆过滤器处理流程
布隆过滤器应用很广泛，比如垃圾邮件过滤，爬虫的 url 过滤，防止缓存击穿等等。下面就来说说布隆过滤器的一个完整流程，相信读者看到这里应该能明白布隆过滤器是怎样工作的。
第一步：开辟空间
开辟一个长度为 m 的位数组（或者称二进制向量），这个不同的语言有不同的实现方式，甚至你可以用文件来实现。
第二步：寻找 hash 函数
获取几个 hash 函数，前辈们已经发明了很多运行良好的 hash 函数，比如 BKDRHash，JSHash，RSHash 等等。这些 hash 函数我们直接获取就可以了。
第三步：写入数据
将所需要判断的内容经过这些 hash 函数计算，得到几个值，比如用 3 个 hash 函数，得到值分别是 1000，2000，3000。之后设置 m 位数组的第 1000，2000，3000 位的值位二进制 1。
第四步：判断
接下来就可以判断一个新的内容是不是在我们的集合中。判断的流程和写入的流程是一致的。
在PHP中如何使用
在PHP中，可以使用BloomFilter扩展库或自行实现布隆过滤器。下面我将介绍两种方法。
1. 使用BloomFilter扩展库
PHP中有一些第三方扩展库提供了布隆过滤器的功能。其中比较常用的是phpbloomd扩展，它提供了对布隆过滤器的支持。你可以按照该扩展库的文档进行安装和使用。
示例代码如下：
// 创建一个布隆过滤器
$filter = new BloomFilter();
// 向过滤器添加元素
$filter->add("element1");
$filter->add("element2");
$filter->add("element3");
// 检查元素是否存在于过滤器中
if ($filter->has("element1")) {
echo "Element 1 may exist.";
} else {
echo "Element 1 does not exist.";
}2. 自行实现布隆过滤器
如果你不想使用第三方扩展库，也可以自行实现布隆过滤器。下面是一个简单的自实现布隆过滤器的示例代码：
class BloomFilter {
private $bitArray;
private $hashFunctions;
public function __construct($size, $numHashFunctions) {
$this->bitArray = array_fill(0, $size, false);
$this->hashFunctions = $numHashFunctions;
}
private function hash($value) {
$hashes = [];
$hash1 = crc32($value);
$hash2 = fnv1a32($value);
for ($i = 0; $i < $this->hashFunctions; $i++) {
$hashes[] = ($hash1 + $i * $hash2) % count($this->bitArray);
}
return $hashes;
}
public function add($value) {
$hashes = $this->hash($value);
foreach ($hashes as $hash) {
$this->bitArray[$hash] = true;
}
}
public function has($value) {
$hashes = $this->hash($value);
foreach ($hashes as $hash) {
if (!$this->bitArray[$hash]) {
return false;
}
}
return true;
}
}
// 创建一个布隆过滤器
$filter = new BloomFilter(100, 3);
// 向过滤器添加元素
$filter->add("element1");
$filter->add("element2");
$filter->add("element3");
// 检查元素是否存在于过滤器中
if ($filter->has("element1")) {
echo "Element 1 may exist.";
} else {
echo "Element 1 does not exist.";
}
