缓存
缓存（Cache）在计算机硬件中普遍存在。比如在 CPU 中就有一级缓存，二级缓存，甚至三级缓存。缓存的工作原理一般是 CPU 需要读取数据时，会首先从缓存中查找需要的数据，如果找到了就直接进行处理，如果没有找到则从内存中读取数据。由于 CPU 中的缓存工作速度比内存还要快，所以缓存的使用能加快 CPU 处理速度。缓存不仅仅存在于硬件中，在各种软件系统中也处处可见。比如在 Web 系统中，缓存存在于服务器端，客户端或者代理服务器中。广泛使用的 CDN 网络，也可以看作一个巨大的缓存系统。缓存在 Web 系统中的使用有很多好处，不仅可以减少网络流量，降低客户访问延迟，还可以减轻服务器负载。
目前已经存在很多高性能的缓存系统，比如 Memcache，Redis 等，尤其是 Redis，现已经广泛用于各种 Web 服务中。既然有了这些功能完善的缓存系统，那为什么我们还需要自己实现一个缓存系统呢？这么做主要有两个原因，第一，通过动手实现我们可以了解缓存系统的工作原理，这也是老掉牙的理由了。第二，Redis 之类的缓存系统都是独立存在的，如果只是开发一个简单的应用还需要单独使用 Redis 服务器，难免会过于复杂。这时候如果有一个功能完善的软件包实现了这些功能，只需要引入这个软件包就能实现缓存功能，而不需要单独使用 Redis 服务器，就最好不过了。
缓存系统的设计
缓存系统中，缓存的数据一般都存储在内存中，所以我们设计的缓存系统要以某一种方式管理内存中的数据。既然缓存数据是存储在内存中的，那如果系统停机，那数据岂不就丢失了吗？其实一般情况下，缓存系统还支持将内存中的数据写入到文件中，在系统再次启动时，再将文件中的数据加载到内存中，这样一来就算系统停机，缓存数据也不会丢失。
同时缓存系统还提供过期数据清理机制，也就是说缓存的数据项是有生存时间的，如果数据项过期，则数据项会从内存中被删除，这样一来热数据会一直存在，而冷数据则会被删除，也没有必要进行缓存。
缓存系统还需要对外提供操作的接口，这样系统的其他组件才能使用缓存。一般情况下，缓存系统需要支持 CRUD 操作，也就算创建（添加），读取，更新和删除操作。
通过以上分析，可以总结出缓存系统需要有以下功能：
- 缓存数据的存储
- 过期数据项管理
- 内存数据导出，导入
- 提供 CRUD 接口
代码实现
package examples import ( "sync" "testing" "time" ) type ICache interface { //size support: 1KB,100KB,1MB,2MB,1GB SetMaxMemory(size string) bool //key expire after expire time Set(key string, val interface{}, expire time.Duration) //get one key Get(key string) (interface{}, bool) //delete one key Del(key string) bool //exists one key Exists(key string) bool //delete all key Flush() bool //get all key Keys() []string //garbage collection every second GcLoop() //delete expired key DeleteExpired() } type Item struct { Object interface{} Expiration int64 } type cache struct { size string items map[string]Item mu sync.RWMutex interval time.Duration } func (c *cache) SetMaxMemory(size string) bool { c.mu.RLock() defer c.mu.RUnlock() c.size = size return true } func (c *cache) Set(k string, x interface{}, d time.Duration) { c.mu.Lock() defer c.mu.Unlock() e := time.Now().Add(d * time.Second).Unix() c.items[k] = Item{ Object: x, Expiration: e, } } func (c *cache) Get(k string) (interface{}, bool) { c.mu.RLock() defer c.mu.RUnlock() item, found := c.items[k] if !found { return nil, false } if time.Now().Unix() > item.Expiration { return nil, false } return item.Object, true } func (c *cache) Del(k string) bool { c.mu.Lock() defer c.mu.Unlock() if _, found := c.items[k]; found { delete(c.items, k) return true } return false } func (c *cache) Exists(k string) bool { c.mu.RLock() defer c.mu.RUnlock() if _, found := c.items[k]; found { return true } return false } func (c *cache) Flush() bool { c.mu.Lock() defer c.mu.Unlock() c.items = map[string]Item{} return true } func (c *cache) Keys() []string { c.mu.RLock() defer c.mu.RUnlock() var keys []string for k := range c.items { keys = append(keys, k) } return keys } func (c *cache) GcLoop() { ticker := time.NewTicker(c.interval) for { select { case <-ticker.C: c.DeleteExpired() } } } func (c *cache) DeleteExpired() { now := time.Now().Unix() for k, v := range c.items { if now > v.Expiration { c.Del(k) } } } func NewCache() ICache { c := &cache{ size: "1024", items: map[string]Item{}, interval: time.Second, } go c.GcLoop() return c } func TestCacheExample(t *testing.T) { c := NewCache() c.Set("foo", "bar", 5) time.Sleep(10 * time.Second) r, b := c.Get("foo") t.Log(r, b) t.Log("test cache finished.") }
