Compacted：一個高性能的Golang緩存庫

一、簡介

Compacted是一個使用Golang編寫的緩存庫，旨在提供高性能的內存緩存功能。相對於其他常見的緩存庫，Compacted在內存使用和性能方面都做了一定的優化。

緩存是現代Web應用程序設計中普遍使用的技術之一。通常，緩存用於存儲經常使用的數據。這樣，應用程序無需每次都從數據庫或其他外部服務中獲取數據，而是可以直接從緩存中讀取。這樣可以大大提高應用程序的性能和響應速度。

Compacted支持多種緩存方式，包括內存、硬盤、Redis等，使得開發人員可以根據實際需求進行選擇。

二、優化內存使用

一個常見的問題是，緩存會佔用大量的內存。為了有效地管理內存並避免緩存過期的問題，Compacted使用了一種稱為”壓縮”的技術。具體來說，Compacted使用兩個Map結構來管理緩存：一個Map用於存儲緩存鍵值對，另一個Map用於存儲緩存鍵的剩餘時效性，即存活時間。

type cache struct {
    kv     map[interface{}]*entry // 使用一個Map存儲鍵值對
    expMap map[interface{}]int64  // 再使用一個Map存儲緩存鍵的剩餘時效
    mutex  sync.RWMutex           // 讀寫鎖
}

當內存不足時，Compacted會按照時間戳從舊到新的順序遍歷並刪除過期的緩存，從而釋放一部分內存。這種方式可以保證內存不會因為緩存佔用過多而導致系統崩潰。

三、提高性能

提高性能是Compacted的重點之一。為了提高性能，Compacted使用了多種技術來減少鎖的使用和提高數據訪問速度。

首先，Compacted使用讀寫鎖來保護緩存。這種方式可以保證多個讀操作可以並發執行，而寫操作必須等到讀操作全部完成後才能執行。這樣可以減少鎖爭奪，提高並發訪問效率。

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

    // 添加緩存
    ...
    // 添加緩存到map中
    ...
    // 添加緩存過期時間
    ...
}

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

    // 獲取緩存
    ...
    // 判斷緩存過期
    ...
    return value, true
}

其次，Compacted允許用戶自定義緩存鍵的哈希函數，以提高數據訪問速度。

type cache struct {
    hash   func(interface{}) uint32 // 哈希函數
    shards []*cacheShard           // 多個分片（shard），每個分片有一個讀寫鎖和一個Map結構
    ...
}

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

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

四、支持多種緩存方式

Compacted支持多種緩存方式，包括內存、硬盤、Redis等。每種緩存方式都具有其獨特的優點和缺點，可以根據實際需求選擇。

使用內存作為緩存可以提供最高的性能，但是內存有限，有可能出現內存不足的情況。使用硬盤作為緩存可以提供更大的存儲空間，但是讀寫速度較慢，性能不足。使用Redis等分佈式緩存可以提供高可用性和橫向擴展性，但是需要使用獨立的服務器，併產生額外的網絡開銷。

type cache struct {
    backend   backend.CacheBackend // 緩存後端
    ...
}

// 內存緩存
cache := compacted.New(inmemory.New())

// 硬盤緩存
cache := compacted.New(diskcache.New("./cache"))

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

五、結語

Compacted是一個高性能的Golang緩存庫，支持多種緩存方式和優化內存使用。通過高效地管理緩存和提高數據訪問速度，可以大大提高應用程序的性能和響應速度，使得應用程序在高並發場景下仍然能夠工作良好。