Golang でキャッシュ削除戦略を実装するにはどうすればよいですか?

Golang は近年非常に人気のあるプログラミング言語であり、その特徴の 1 つは高い効率性と強力な同時実行性です。 Golang を使用して Web アプリケーションを開発する場合、キャッシュを使用することがよくあります。キャッシュによりアプリケーションのパフォーマンスと応答速度が向上しますが、キャッシュの削除を適切に処理しないと、キャッシュが大量のメモリを占有し、システムの安定性に影響を及ぼします。この記事では、Golang でキャッシュ削除戦略を実装する方法を紹介します。

キャッシュの削除とは何ですか?

簡単に言えば、キャッシュの削除とは、キャッシュ領域が十分でない場合、新しいキャッシュ データ用のスペースを確保するために一部のキャッシュ データを削除する必要があることを意味します。キャッシュ データの削除戦略は、多くの場合、アプリケーションの実際のニーズに関連しています。

Golang でのキャッシュの削除

Golang では、標準ライブラリのコンテナ パッケージを使用してキャッシュの削除戦略を実装できます。このパッケージは、List と Heap という 2 つのデータ構造を提供し、どちらもキャッシュエビクションの実装に使用できます。

List

List は、Golang 標準ライブラリの二重リンクリストです。キャッシュされたデータを特定のルールに従ってリストに追加し、データ使用量をリアルタイムで更新できます。キャッシュスペースが不十分な場合、特定の削除戦略に従って、リンクリストの末尾から使用されなくなったキャッシュデータを削除できます。

以下は、LRU (最も最近使用されていない) 除去戦略を実装するための簡単なサンプル コードです:

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)
        }
    }
}

上記のコードでは、List を使用してキャッシュ データとキャッシュ マップをインデックスとして保存します。キャッシュをすばやく簡単に見つけます。キャッシュのストレージ容量が制限を超えると、リスト (つまり、LRU ポリシー) の最後から始めて、長期間使用されていないキャッシュを削除して空きを確保します。同時に、各キャッシュに必要な最大メモリの設定や、キャッシュ データ削除時の特定の操作のサポートなど、他の機能もサポートしています。

Heap

Heap は Golang 標準ライブラリのヒープであり、一定の優先順位ルール (キャッシュされたデータのアクセス時間、データのサイズなど) に従って一連のデータを管理します。など）、ルールに基づいてデータの挿入、削除、クエリを自動的に実装します。同様に、キャッシュ領域が不十分な場合は、ヒープを使用して一部のデータを自動的に削除できます。

以下は、LFU (最も頻繁に使用されない) 除去戦略を実装するための簡単なサンプル コードです:

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)
    }
}

上記のコードでは、ヒープを使用してキャッシュ データを保存し、キャッシュ マップをキャッシュ マップとして使用します。索引。 List とは異なり、ヒープではキャッシュされたデータの優先順位や挿入、削除などの操作が自動的に管理されます。キャッシュ記憶域スペースが制限を超えると、ヒープはアクセス頻度の低い一部のキャッシュ データを自動的に削除します。

概要

Golang を使用して Web アプリケーションを作成する場合、多くの場合、キャッシュの使用が避けられません。ただし、キャッシュされたデータがメモリを過剰に消費しないようにするには、キャッシュの削除を正しく処理する必要があります。 Golang 標準ライブラリのリストおよびヒープ データ構造を使用することで、一般的に使用されるキャッシュ削除戦略を簡単に実装し、アプリケーションの安定した動作を保証できます。

以上がGolang でキャッシュ削除戦略を実装するにはどうすればよいですか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。