如何设计一个缓存函数-阿里云开发者社区

在项目中你有优化过自己写过的代码吗？或者在你的项目中，你有用过哪些技巧优化你的代码，比如常用的函数防抖、节流，或者异步懒加载、惰性加载等。

今天一起学习一下如何利用函数缓存优化你的业务项目代码。

正文开始...

初始化一个基础项目

我们还是快速初始化一个项目

npm init -y
npm i webpack webpack-cli webpack-dev-server html-webpack-plugin --save-dev

然后新建webpack.config.js并且配置对应的内容

const path = require('path');
const HtmlWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin');
module.exports = {
  entry: {
    app: './src/index.js',
  },
  output: {
    path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  },
  plugins: [
    new HtmlWebpackPlugin({
      template: './index.html',
    })
  ],
}

然后新建index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>缓存函数</title>
  </head>
  <body>
    <div id="app"></div>
  </body>
</html>

对应的src/index.js

const appDom = document.getElementById('app');
console.log('hello');
appDom.innerText = 'hello webpack';

对应package.json配置执行脚本命令

{
  "scripts": {
    "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1",
    "start:dev": "webpack serve --mode development",
    "build": "webpack --config ./webpack.config.js --mode production"
  }
}

执行npm run start:dev，浏览器打开http://localhost:8080

至此这个前端的简单应用已经ok了

现在页面我需要一个需求，我要在页面中插入1000条数据

分时函数

在这之前我们使用过一个分时函数思想来优化加载数据

现在我们把这个分时函数写成一个工具函数

// utils/timerChunks.js
// 分时函数
module.exports = (sourceArr = [], callback, count = 1, wait = 200) => {
  let ret, timer = null;
  const renderData = () => {
    for (let i = 0; i < Math.min(count, sourceArr.length); i++) {
      // 取出数据
      ret = sourceArr.shift();
      callback(ret);
    }
  }
  return () => {
    if (!timer) {
      // 利用定时器每隔200ms取出数据
      timer = setInterval(() => {
        // 如果数据取完了，就清空定时器
        if (sourceArr.length === 0) {
          clearInterval(timer);
          ret = null;
          return;
        }
        renderData();
      }, wait)
    }
  }
}

由于代码中使用了es6，因此还需要配置babel-loader将es6转换成es5

npm i @babel/core @babel/cli @babel/preset-env babel-loader --save-dev

以上几个通常是babel需要安装的，修改下的webpack.config.js的module.rules

{
  ...
   module: {
    rules: [
      {
        test: /\.js$/,
        use: [
          {
            loader: 'babel-loader',
            options: {
              presets: ['@babel/env'] // 设置预设，这个会把es6转换成es5
            }
          }
        ]
      }
    ]
  },
}

我们修改下index.js

const timerChunk = require('./utils/timerChunk');
class renderApp {
  constructor(dom) {
    this.dom = dom;
    this.sourceArr = [];
    this.appDom = new WeakMap().set(dom, dom);
  }
  init() {
    this.createData();
    // 页面创建div,然后为div内容赋值
    this.createElem('hello webpack');
    const curentRender = this.render();
    curentRender();
  }
  createData() {
    const arr = [], max = 100;
    for (let i = 0; i < max; i++) {
      arr.push(i)
    }
    this.sourceArr = arr;
  }
  createElem(res) {
    const divDom = document.createElement('div');
    divDom.innerText = res;
    this.appDom.get(this.dom).appendChild(divDom);
  }
  render() {
    const { sourceArr } = this;
    return timerChunk(sourceArr, (res) => {
      this.createElem(res);
    })
  }
}
new renderApp(document.getElementById('app')).init();

ok，我们看下页面

好像以上代码没有什么可以优化的了，并且渲染大数据做了分时函数处理。

并且我们可以测试一下代码运行的时间

console.time('start');
const timerChunk = require('./utils/timerChunk');
...
new renderApp(document.getElementById('app')).init();
console.timeEnd('start');

浏览器打印出来的大概是：start: 1.07177734375 ms

memorize 缓存函数

缓存函数其实就是当我们第二次加载的时，我们会从缓存对象中获取函数，这是一个常用的优化手段,在webpack源码中也有大量的这样的缓存函数处理

首先我们创建一个memorize工具函数

// utils/memorize.js
/**
 * @desption 缓存函数
 * @param {*} callback 
 * @returns 
 */
export const memorize = callback => {
  let cache = false;
  let result = null;
  return () => {
    // 如果缓存标识存在，则直接返回缓存的结果
    if (cache) {
      return result;
    } else {
      // 将执行的回调函数赋值给结果
      result = callback();
      // 把缓存开关打开
      cache = true;
      // 清除传入的回调函数
      callback = null;
      return result;
    }
  }
}
/**
 * 懒加载可执行函数
 * @param {*} factory 
 * @returns 
 */
export const lazyFunction = (factory) => {
  const fac = memorize(factory);
  const f = (...args) => fac()(...args);
  return f;
}

我们在index.js中修改下代码

console.time('start');
const { lazyFunction } = require('./utils/memorize.js');
// const timerChunk = require('./utils/timerChunk.js')
const timerChunk = lazyFunction(() => require('./utils/timerChunk.js'));
...
new renderApp(document.getElementById('app')).init();
console.timeEnd('start');

我们看下测试结果,控制台上打印时间是start: 0.72607421875 ms

因此时间上确实是要小了不少。

那为什么memorize这个工具函数可以优化程序的性能

当我们看到这段代码是不是感觉很熟悉

export const memorize = callback => {
  let cache = false;
  let result = null;
  return () => {
    // 如果缓存标识存在，则直接返回缓存的结果
    if (cache) {
      return result;
    } else {
      // 将执行的回调函数赋值给结果
      result = callback();
      // 把缓存开关打开
      cache = true;
      // 清除传入的回调函数
      callback = null;
      return result;
    }
  }
}

没错，本质上就是利用闭包缓存了回调函数的结果，当第二次再次执行时，我们用了一个cache开关的标识直接返回上次缓存的结果。并且我们手动执行回调函数后，我们手动释放了callback。

并且我们使用了一个lazyFunction的方法，实际上是进一步包了一层，我们将同步引入的代码，通过可执行回调函数去处理。

所以你看到的这行代码，lazyFunction传入了一个函数

const { lazyFunction } = require('./utils/memorize.js');
// const timerChunk = require('./utils/timerChunk.js')
const timerChunk = lazyFunction(() => require('./utils/timerChunk.js'));

实际上你也可以不需要这么做，因为timerChunk.js本身就是一个函数，memorize只要保证传入的形参是一个函数就行

所以以下也是等价的，你也可以像下面这样使用

console.time('start');
const { lazyFunction, memorize } = require('./utils/memorize.js');
const timerChunk = memorize(() => require('./utils/timerChunk.js'))();
...

为此这样的一个memorize的函数就可以当成业务代码的一个通用的工具来使用了

深拷贝对象

我们再来看另外一个例子，深拷贝对象，这是一个业务代码经常有用的一个函数，我们可以用memorize来优化，在webpack源码中合并内部plugins、chunks处理啊，参考webpack.js[1]，等等都有用这个memorize,具体我们写个简单的例子感受一下

在utils目录下新建merge.js

// utils/merge.js
const { memorize } = require('./memorize');
/**
 * @desption 判断基础数据类型以及引用数据类型，替代typeof
 * @param {*} val 
 * @returns 
 */
export const isType = (val) => {
  return (type) => {
    return Object.prototype.toString.call(val) === `[object ${type}]`
  }
}
/**
 * @desption 深拷贝一个对象
 * @param {*} obj 
 * @param {*} targets 
 */
export const mergeDeep = (obj, targets) => {
  const descriptors = Object.getOwnPropertyDescriptors(targets);
  // todo 针对不同的数据类型做value处理
  const helpFn = val => {
    if (isType(val)('String')) {
      return val;
    }
    if (isType(val)('Array')) {
      const ret = [];
      // todo 辅助函数，递归数组内部, 这里递归可以考虑用分时函数来代替优化
      const loopFn = (val) => {
        val.forEach(item => {
          if (isType(item)('Object')) {
            ret.push(auxiFn(item))
          } else if (isType(item)('Array')) {
            loopFn(item)
          } else {
            ret.push(item)
          }
        });
      }
      loopFn(val);
      return ret;
    }
    if (isType(val)('Object')) {
      return Object.assign(Object.create({}), val)
    }
  }
  for (const name of Object.keys(descriptors)) {
    // todo 根据name取出对象属性的每个descriptor
    let descriptor = descriptors[name];
    if (descriptor.get) {
      const fn = descriptor.get;
      Object.defineProperty(obj, name, {
        configurable: false,
        enumerable: true,
        writable: true,
        get: memorize(fn), // 参考https://github.com/webpack/webpack/blob/main/lib/index.js
      })
    } else {
      Object.defineProperty(obj, name, {
        value: helpFn(descriptor.value),
        writable: true,
      })
    }
  }
  return obj
}

在index.js中引入这个merge.js,对于的source.js数据如下

// source.js
export const sourceObj = {
  name: 'Maic',
  public: '公众号:Web技术学苑',
  children: [
    {
      title: 'web技术',
      children: [
        {
          title: 'js'
        },
        {
          title: '框架'
        },
        {
          title: '算法'
        },
        {
          title: 'TS'
        },
      ]
    },
    {
      title: '工程化',
      children: [
        {
          title: 'webpack'
        }
      ]
    },
  ],
}

index.js

const { mergeDeep } = require('./utils/merge.js');
import { sourceObj } from './utils/source.js'
...
console.log(sourceObj, 'start--sourceObj')
const cacheSource = mergeDeep({}, sourceObj);
cacheSource.public = '122';
cacheSource.children[0].title = 'web技术2'
console.log(cacheSource, 'end--cacheSource')

我们可以观察出前后数据修改的变化

因此一个简单的深拷贝就已经完成了

总结

使用memorize缓存函数优化代码，本质缓存函数就是巧用闭包特性，当我们首次加载回调函数时，我们会缓存其回调函数并会设置一个开关记录已经缓存，当再次使用时，我们会直接从缓存中获取函数。在业务代码中可以考虑缓存函数思想优化以往写过的代码
利用缓存函数在对象拦截中使用memorize优化，主要参考webpack源码合并多个对象
写了一个简单的深拷贝，主要是helpFn这个方法对不同数据类型的处理
本文示例code-example[2]

如何设计一个缓存函数

初始化一个基础项目

分时函数

memorize 缓存函数

深拷贝对象

总结

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