单机内存内缓存怎么做?go-cache 了解下

作者: Go语言中文网  更新时间:2021-05-16 22:11:51  原文链接


缓存库,Go 语言还是挺多的。今天带来:go-cache。

一句话描述

go-cache  [1] 基于内存的 K/V 存储/缓存 : (类似于Memcached),适用于单机应用程序

简介

go-cache是什么?

基于内存的 K/V 存储/缓存 : (类似于Memcached),适用于单机应用程序 ,支持删除,过期,默认Cache共享锁,

大量key的情况下会造成锁竞争严重

为什么选择go-cache?

可以存储任何对象(在给定的持续时间内或永久存储),并且可以由多个goroutine安全地使用缓存。

Example

package main

import (
"fmt"
"time"

"github.com/patrickmn/go-cache"
)

type MyStruct struct {
Name string
}

func main() {
// 设置超时时间和清理时间
c := cache.New(5*time.Minute, 10*time.Minute)

// 设置缓存值并带上过期时间
c.Set("foo", "bar", cache.DefaultExpiration)


// 设置没有过期时间的KEY,这个KEY不会被自动清除,想清除使用:c.Delete("baz")
c.Set("baz", 42, cache.NoExpiration)


var foo interface{}
var found bool
// 获取值
foo, found = c.Get("foo")
if found {
fmt.Println(foo)
}

var foos string
// 获取值, 并断言
if x, found := c.Get("foo"); found {
foos = x.(string)
fmt.Println(foos)
}
// 对结构体指针进行操作
var my *MyStruct
c.Set("foo", &MyStruct{Name: "NameName"}, cache.DefaultExpiration)
if x, found := c.Get("foo"); found {
my = x.(*MyStruct)
// ...
}
fmt.Println(my)
}

源码分析

源码分析主要针对核心的存储结构、Set、Get、Delete、定时清理逻辑进行分析。包含整体的逻辑架构

核心的存储结构

package cache

// Item 每一个具体缓存值
type Item struct {
Object interface{}
Expiration int64 // 过期时间:设置时间+缓存时长
}

// Cache 整体缓存
type Cache struct {
*cache
}

// cache 整体缓存
type cache struct {
defaultExpiration time.Duration // 默认超时时间
items map[string]Item // KV对
mu sync.RWMutex // 读写锁,在操作(增加,删除)缓存时使用
onEvicted func(string, interface{}) // 删除KEY时的CallBack函数
janitor *janitor // 定时清空缓存的结构
}

// janitor 定时清空缓存的结构
type janitor struct {
Interval time.Duration // 多长时间扫描一次缓存
stop chan bool // 是否需要停止
}

Set

package cache
func (c *cache) Set(k string, x interface{}, d time.Duration) {
// "Inlining" of set
var e int64
if d == DefaultExpiration {
d = c.defaultExpiration
}
if d > 0 {
e = time.Now().Add(d).UnixNano()
}
c.mu.Lock() // 这里可以使用defer?
c.items[k] = Item{
Object: x, // 实际的数据
Expiration: e, // 下次过期时间
}
c.mu.Unlock()
}

Get

package cache
func (c *cache) Get(k string) (interface{}, bool) {
c.mu.RLock() // 加锁,限制并发读写
item, found := c.items[k] // 在 items 这个 map[string]Item 查找数据
if !found {
c.mu.RUnlock()
return nil, false
}
if item.Expiration > 0 {
if time.Now().UnixNano() > item.Expiration { // 已经过期,直接返回nil,为什么在这里不直接就删除了呢?
c.mu.RUnlock()
return nil, false
}
}
c.mu.RUnlock()
return item.Object, true
}

Delete

package cache
// Delete an item from the cache. Does nothing if the key is not in the cache.
func (c *cache) Delete(k string) {
c.mu.Lock()
v, evicted := c.delete(k)
c.mu.Unlock()
if evicted {
c.onEvicted(k, v) // 删除KEY时的CallBack
}
}

func (c *cache) delete(k string) (interface{}, bool) {
if c.onEvicted != nil {
if v, found := c.items[k]; found {
delete(c.items, k)
return v.Object, true
}
}
delete(c.items, k)
return nil, false
}

定时清理逻辑

package cache
func newCacheWithJanitor(de time.Duration, ci time.Duration, m map[string]Item) *Cache {
c := newCache(de, m)
C := &Cache{c}
if ci > 0 {
runJanitor(c, ci) // 定时运行清除过期KEY
runtime.SetFinalizer(C, stopJanitor) // 当C被GC回收时,会停止runJanitor 中的协程
}
return C
}

func runJanitor(c *cache, ci time.Duration) {
j := &janitor{
Interval: ci,
stop: make(chan bool),
}
c.janitor = j
go j.Run(c) // 新的协程做过期删除逻辑
}

func (j *janitor) Run(c *cache) {
ticker := time.NewTicker(j.Interval)
for {
select {
case <-ticker.C: // 每到一个周期就全部遍历一次
c.DeleteExpired() // 实际的删除逻辑
case <-j.stop:
ticker.Stop()
return
}
}
}

// Delete all expired items from the cache.
func (c *cache) DeleteExpired() {
var evictedItems []keyAndValue
now := time.Now().UnixNano()
c.mu.Lock()
for k, v := range c.items { // 加锁遍历整个列表
// "Inlining" of expired
if v.Expiration > 0 && now > v.Expiration {
ov, evicted := c.delete(k)
if evicted {
evictedItems = append(evictedItems, keyAndValue{k, ov})
}
}
}
c.mu.Unlock()
for _, v := range evictedItems {
c.onEvicted(v.key, v.value)
}
}

思考

Lock 的使用

  • 在go-cache中,涉及到读写cache,基本上都用到了锁,而且在遍历的时候也用到锁,当cache的数量非常多时,读写频繁时, 会有严重的锁冲突。

使用读写锁?

  • sync.RWMutex, 在读的时候加RLock, 可以允许多个读。在写的时候加Lock,不允许其他读和写。

锁的粒度是否可以变更小?

  • 根据KEY HASH 到不同的map中

使用sync.map?

  • 减少锁的使用

runtime.SetFinalizer

在实际的编程中,我们都希望每个对象释放时执行一个方法,在该方法内执行一些计数、释放或特定的要求, 以往都是在对象指针置nil前调用一个特定的方法, golang提供了runtime.SetFinalizer函数,当GC准备释放对象时,会回调该函数指定的方法,非常方便和有效。

对象可以关联一个SetFinalizer函数, 当gc检测到unreachable对象有关联的SetFinalizer函数时, 会执行关联的SetFinalizer函数, 同时取消关联。这样当下一次gc的时候, 对象重新处于unreachable状态 并且没有SetFinalizer关联, 就会被回收。

Doc

https://pkg.go.dev/github.com/patrickmn/go-cache

比较

相似的库

  • https://github.com/golang/groupcache

  • https://github.com/allegro/bigcache

  • https://github.com/coocood/freecache

参考资料

[1] 

go-cache : https://github.com/patrickmn/go-cache

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