Compacted：一个高性能的Golang缓存库

RIGTE • 2025-04-23 18:08 • 编程

一、简介

Compacted是一个使用Golang编写的缓存库，旨在提供高性能的内存缓存功能。相对于其他常见的缓存库，Compacted在内存使用和性能方面都做了一定的优化。

缓存是现代Web应用程序设计中普遍使用的技术之一。通常，缓存用于存储经常使用的数据。这样，应用程序无需每次都从数据库或其他外部服务中获取数据，而是可以直接从缓存中读取。这样可以大大提高应用程序的性能和响应速度。

Compacted支持多种缓存方式，包括内存、硬盘、Redis等，使得开发人员可以根据实际需求进行选择。

二、优化内存使用

一个常见的问题是，缓存会占用大量的内存。为了有效地管理内存并避免缓存过期的问题，Compacted使用了一种称为”压缩”的技术。具体来说，Compacted使用两个Map结构来管理缓存：一个Map用于存储缓存键值对，另一个Map用于存储缓存键的剩余时效性，即存活时间。

type cache struct {
    kv     map[interface{}]*entry // 使用一个Map存储键值对
    expMap map[interface{}]int64  // 再使用一个Map存储缓存键的剩余时效
    mutex  sync.RWMutex           // 读写锁
}

当内存不足时，Compacted会按照时间戳从旧到新的顺序遍历并删除过期的缓存，从而释放一部分内存。这种方式可以保证内存不会因为缓存占用过多而导致系统崩溃。

三、提高性能

提高性能是Compacted的重点之一。为了提高性能，Compacted使用了多种技术来减少锁的使用和提高数据访问速度。

首先，Compacted使用读写锁来保护缓存。这种方式可以保证多个读操作可以并发执行，而写操作必须等到读操作全部完成后才能执行。这样可以减少锁争夺，提高并发访问效率。

func (c *cache) Set(key, value interface{}, expiration time.Duration) {
    c.mutex.Lock()
    defer c.mutex.Unlock()

    // 添加缓存
    ...
    // 添加缓存到map中
    ...
    // 添加缓存过期时间
    ...
}

func (c *cache) Get(key interface{}) (interface{}, bool) {
    c.mutex.RLock()
    defer c.mutex.RUnlock()

    // 获取缓存
    ...
    // 判断缓存过期
    ...
    return value, true
}

其次，Compacted允许用户自定义缓存键的哈希函数，以提高数据访问速度。

type cache struct {
    hash   func(interface{}) uint32 // 哈希函数
    shards []*cacheShard           // 多个分片（shard），每个分片有一个读写锁和一个Map结构
    ...
}

func (c *cache) getShard(key interface{}) *cacheShard {
    hash := c.hash(key)
    return c.shards[hash%uint32(len(c.shards))]
}

// 自定义哈希函数
func customHash(key interface{}) uint32 {
    strKey := fmt.Sprintf("%v", key)
    strHash := data_hash.ComputeCRC32(strKey)
    return uint32(strHash)
}

四、支持多种缓存方式

Compacted支持多种缓存方式，包括内存、硬盘、Redis等。每种缓存方式都具有其独特的优点和缺点，可以根据实际需求选择。

使用内存作为缓存可以提供最高的性能，但是内存有限，有可能出现内存不足的情况。使用硬盘作为缓存可以提供更大的存储空间，但是读写速度较慢，性能不足。使用Redis等分布式缓存可以提供高可用性和横向扩展性，但是需要使用独立的服务器，并产生额外的网络开销。

type cache struct {
    backend   backend.CacheBackend // 缓存后端
    ...
}

// 内存缓存
cache := compacted.New(inmemory.New())

// 硬盘缓存
cache := compacted.New(diskcache.New("./cache"))

// Redis缓存
cache := compacted.New(redis.New(":6379"))

五、结语

Compacted是一个高性能的Golang缓存库，支持多种缓存方式和优化内存使用。通过高效地管理缓存和提高数据访问速度，可以大大提高应用程序的性能和响应速度，使得应用程序在高并发场景下仍然能够工作良好。

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