Wie implementiert man eine Cache-Eliminierungsstrategie in Golang?

Golang ist eine Programmiersprache, die in den letzten Jahren sehr beliebt geworden ist. Eine ihrer Eigenschaften ist ihre hohe Effizienz und starke Parallelität. Wenn wir Golang zum Entwickeln von Webanwendungen verwenden, verwenden wir häufig Cache. Caching kann die Anwendungsleistung und Reaktionsgeschwindigkeit verbessern. Wenn wir die Cache-Räumung jedoch nicht ordnungsgemäß durchführen, belegt der Cache zu viel Speicher und beeinträchtigt die Stabilität des Systems. In diesem Artikel wird erläutert, wie Sie eine Cache-Eliminierungsstrategie in Golang implementieren.

Was ist Cache-Eliminierung?

Einfach ausgedrückt bedeutet Cache-Eliminierung, dass, wenn der Cache-Speicherplatz nicht ausreicht, einige Cache-Daten gelöscht werden müssen, um Platz für neue Cache-Daten zu schaffen. Die Strategie zur Cache-Datenbeseitigung hängt häufig von den tatsächlichen Anforderungen der Anwendung ab.

Cache-Eliminierung in Golang

In Golang können wir das Containerpaket in der Standardbibliothek verwenden, um die Cache-Eliminierungsstrategie zu implementieren. Dieses Paket stellt zwei Datenstrukturen bereit, List und Heap, die beide zum Implementieren der Cache-Räumung verwendet werden können.

List

List ist eine doppelt verknüpfte Liste in der Golang-Standardbibliothek. Wir können der Liste nach bestimmten Regeln zwischengespeicherte Daten hinzufügen und die Datennutzung in Echtzeit aktualisieren. Wenn der Cache-Speicherplatz nicht ausreicht, können wir gemäß einer bestimmten Eliminierungsstrategie einige nicht mehr verwendete Cache-Daten vom Ende der verknüpften Liste löschen.

Das Folgende ist ein einfacher Beispielcode zur Implementierung der LRU-Eliminierungsstrategie (Least Recent Used):

type Cache struct {
    maxBytes  int64                    // 允许使用的最大内存
    usedBytes int64                    // 当前已使用的内存
    lruList   *list.List               // 双向链表
    cache     map[string]*list.Element // map 作为缓存数据的索引
    onEvicted func(key string, value []byte)
}

type entry struct {
    key   string
    value []byte
}

// Add 新增一个缓存
func (c *Cache) Add(key string, value []byte) {
    if ele, ok := c.cache[key]; ok {
        c.lruList.MoveToFront(ele)
        kv := ele.Value.(*entry)
        c.usedBytes += int64(len(value) - len(kv.value))
        kv.value = value
        return
    }
    ele := c.lruList.PushFront(&entry{key, value})
    c.cache[key] = ele
    c.usedBytes += int64(len(key) + len(value))
    if c.maxBytes > 0 && c.usedBytes > c.maxBytes {
        c.RemoveOldest()
    }
}

// Get 获取一个缓存
func (c *Cache) Get(key string) ([]byte, bool) {
    if ele, ok := c.cache[key]; ok {
        c.lruList.MoveToFront(ele)
        kv := ele.Value.(*entry)
        return kv.value, true
    }
    return nil, false
}

// RemoveOldest 删除最久未使用的缓存
func (c *Cache) RemoveOldest() { 
    ele := c.lruList.Back()
    if ele != nil {
        c.lruList.Remove(ele)
        kv := ele.Value.(*entry)
        delete(c.cache, kv.key)
        c.usedBytes -= int64(len(kv.key) + len(kv.value))
        if c.onEvicted != nil {
            c.onEvicted(kv.key, kv.value)
        }
    }
}

Im obigen Code verwenden wir List, um Cache-Daten zu speichern, und verwenden die Cache-Karte als Index, um schnell und einfach eine bestimmte zu finden Cache. Wenn der Cache-Speicherplatz das Limit überschreitet, löschen wir den Cache, der am längsten nicht verwendet wurde, beginnend am Ende der Liste (dh LRU-Richtlinie), um Platz zu schaffen. Gleichzeitig unterstützen wir auch einige andere Funktionen, z. B. das Festlegen des maximal erforderlichen Speichers für jeden Cache und die Unterstützung einiger spezifischer Vorgänge beim Löschen von Cache-Daten.

Heap

Heap ist der Heap in der Golang-Standardbibliothek. Er verwaltet einen Datensatz gemäß einer bestimmten Prioritätsregel (z. B. der Zugriffszeit der zwischengespeicherten Daten, der Größe der Daten usw.) und fügt ihn automatisch ein und löscht Daten gemäß den Regeln und Abfragen. Wenn der Cache-Speicherplatz nicht ausreicht, können wir Heap verwenden, um einige Daten automatisch zu löschen.

Das Folgende ist ein einfacher Beispielcode zur Implementierung der LFU-Eliminierungsstrategie (Least Frequently Used):

type Item struct {
    Value  []byte
    Priority int // 优先级，即缓存访问次数
    Index  int    // 在 heap 中的索引
}

type PriorityQueue []*Item

// 实现 heap.Interface 接口的 Push 方法
func (pq *PriorityQueue) Push(x interface{}) {
    n := len(*pq)
    item := x.(*Item)
    item.Index = n
    *pq = append(*pq, item)
}

// 实现 heap.Interface 接口的 Pop 方法
func (pq *PriorityQueue) Pop() interface{} {
    old := *pq
    n := len(old)
    item := old[n-1]
    item.Index = -1 // 为了安全起见
    *pq = old[0 : n-1]
    return item
}

// 实现 heap.Interface 接口的 Len 方法
func (pq PriorityQueue) Len() int {
    return len(pq)
}

// 实现 heap.Interface 接口的 Less 方法
func (pq PriorityQueue) Less(i, j int) bool {
    return pq[i].Priority < pq[j].Priority
}

// 实现 heap.Interface 接口的 Swap 方法
func (pq PriorityQueue) Swap(i, j int) {
    pq[i], pq[j] = pq[j], pq[i]
    pq[i].Index = i
    pq[j].Index = j
}

type Cache struct {
    maxBytes  int64
    usedBytes int64
    cache     map[string]*Item
    queue     PriorityQueue
    onEvicted func(key string, value []byte)
}

// Add 新增一个缓存
func (c *Cache) Add(key string, value []byte) {
    if item, ok := c.cache[key]; ok {
        item.Priority++
        item.Value = value
        heap.Fix(&c.queue, item.Index)
    } else {
        item = &Item{Value: value, Priority: 1}
        c.cache[key] = item
        heap.Push(&c.queue, item)
    }
    c.usedBytes += int64(len(key) + len(value))
    if c.maxBytes > 0 && c.usedBytes > c.maxBytes {
        c.RemoveOldest()
    }
}

// Get 获取一个缓存
func (c *Cache) Get(key string) ([]byte, bool) {
    if item, ok := c.cache[key]; ok {
        item.Priority++
        heap.Fix(&c.queue, item.Index)
        return item.Value, true
    }
    return nil, false
}

// RemoveOldest 删除访问次数最少的缓存
func (c *Cache) RemoveOldest() {
    item := heap.Pop(&c.queue).(*Item)
    delete(c.cache, item.Value)
    c.usedBytes -= int64(len(item.Value) + item.Priority)
    if c.onEvicted != nil {
        c.onEvicted(item.Value, item.Value)
    }
}

Im obigen Code verwenden wir Heap zum Speichern von Cache-Daten und verwenden die Cache-Karte als Index. Anders als bei List verwalten wir im Heap automatisch die Priorität zwischengespeicherter Daten und Vorgänge wie Einfügen und Löschen. Wenn der Cache-Speicherplatz das Limit überschreitet, löscht der Heap automatisch einige Cache-Daten, auf die seltener zugegriffen wird.

Zusammenfassung

Beim Schreiben von Webanwendungen in Golang ist die Verwendung von Cache oft unvermeidlich. Um jedoch zu verhindern, dass zwischengespeicherte Daten zu viel Speicher beanspruchen, müssen wir die Cache-Räumung korrekt durchführen. Durch die Verwendung der List- und Heap-Datenstrukturen in der Golang-Standardbibliothek können wir häufig verwendete Strategien zur Cache-Eliminierung problemlos implementieren und den stabilen Betrieb der Anwendung sicherstellen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie implementiert man eine Cache-Eliminierungsstrategie in Golang?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!