基于Golang的简易缓存系统实现

github: https://github.com/jwcen/gocache
本文来自博客园，作者：Jayvee，转载请注明原文链接：https://www.cnblogs.com/cenjw/p/gocache-implement.html
本项目，我们将了解缓存的原理与意义，然后我们将设计并使用 Go 语言实现一个缓存组件。

知识点

• 缓存的意义和缓存的设计
• Go 语言 map 实现哈希方法

目的

• 第一，通过动手实现我们可以了解缓存系统的工作原理
• 第二，如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

• 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。
• 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。

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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。
• 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（CRUD）的接口，这样系统的其他组件才能使用缓存

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

缓存系统实现

• 用什么数据结构存储数据项？

  哈希表（golang 中的 map已实现）。直接将缓存数据项存储在 map 中。

• 实现缓存数据项 Item 以便缓存系统支持过期数据清理
  • 怎么样判断数据项有没有过期呢？
    其实非常简单。我们在每一个数据项中，记录数据项的过期时间，然后缓存系统将定期检查每一项数据项，如果发现数据项的过期时间小于当前时间，则将数据项从缓存系统中删除。

实现缓存系统的 CRUD 接口

将数据添加到缓存系统中