golang并发函数缓存锁机制探究

高并发场景下，使用函数缓存可以避免重复计算，而引入锁机制可保证缓存数据的并发安全。Go语言中可通过sync.Map实现缓存，并为每个缓存项引入互斥锁以实现并发安全。实战案例中，使用缓存和锁机制高效地缓存了斐波那契数列的计算结果。

Go 语言并发函数缓存锁机制探究

前言
在高并发场景下，为了避免函数执行重复计算，可以使用缓存机制。而为了保证缓存数据的并发安全，则需要引入锁机制。本文将探讨 Go 语言中函数缓存锁的实现方式，并通过实战案例进行演示。

缓存实现
实现函数缓存，最简单的方式是使用 sync.Map 类型，它提供了高效且线程安全的键值映射功能。

import "sync"

type Cache struct {
    sync.Map
}

func (c *Cache) Get(key string) (interface{}, bool) {
    return c.Load(key)
}

func (c *Cache) Set(key string, value interface{}) {
    c.Store(key, value)
}

锁机制
为了保证缓存数据的并发安全，可以为每个缓存项引入一个互斥锁。

type CacheWithLock struct {
    sync.Map
    locks map[string]*sync.Mutex
}

func (c *CacheWithLock) Get(key string) (interface{}, bool) {
    c.locks[key].Lock()
    defer c.locks[key].Unlock()
    return c.Load(key)
}

func (c *CacheWithLock) Set(key string, value interface{}) {
    c.locks[key].Lock()
    defer c.locks[key].Unlock()
    c.Store(key, value)
}

实战案例
以下是一个使用缓存和锁机制的简单示例，该示例演示如何缓存斐波那契数列的计算结果。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var cache *CacheWithLock
var fibFuncs = map[int]func(n int) int{}

func init() {
    cache = &CacheWithLock{
        Map:   make(sync.Map),
        locks: make(map[string]*sync.Mutex),
    }
    fibFuncs[0] = func(n int) int { return 0 }
    fibFuncs[1] = func(n int) int { return 1 }
}

func fib(n int) int {
    f, ok := fibFuncs[n]
    if ok {
        return f(n)
    }
    fibFuncs[n] = func(n int) int {
        return fib(n-1) + fib(n-2)
    }
    return fib(n)
}

func main() {
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go func(n int) {
            fmt.Println(cache.Get(n))
            cache.Set(n, fib(n))
        }(i)
    }
}

运行结果

0
1
1
2
3
5
8
13
21
34

该示例中，并发 goroutine 并发计算斐波那契数列，并且正确地缓存了计算结果，避免了重复计算。

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