用 Go 實現一個 LRU cache

crossoverJie發表於2021-12-20

前言

早在幾年前寫過關於 LRU cache 的文章:
https://crossoverjie.top/2018/04/07/algorithm/LRU-cache/

當時是用 Java 實現的,最近我在完善 ptg 時正好需要一個最近最少使用的資料結構來儲存歷史記錄。

ptg: Performance testing tool (Go), 用 Go 實現的 gRPC 客戶端除錯工具。

Go 官方庫中並沒有相關的實現,考慮到程式的簡潔就不打算依賴第三方庫,自己寫一個;本身複雜度也不高,沒有幾行程式碼。

配合這個資料結構,我便在 ptg 中實現了請求歷史記錄的功能:

將每次的請求記錄儲存到 lru cache 中,最近使用到的歷史記錄排在靠前,同時也能提供相關的搜尋功能;具體可見下圖。

實現

實現原理沒什麼好說的,和 Java 的一樣:

  • 一個雙向連結串列儲存資料的順序
  • 一個 map 儲存最終的資料
  • 當資料達到上限時移除連結串列尾部資料
  • 將使用到的 Node 移動到連結串列的頭結點

雖然 Go 比較簡潔,但好訊息是基本的雙向連結串列結構還是具備的。

所以基於此便定義了一個 LruCache:

根據之前的分析:

  • size 儲存快取大小。
  • 連結串列儲存資料順序。
  • map 儲存資料。
  • lock 用於控制併發安全。

接下來重點是兩個函式:寫入、查詢。

寫入時判斷是否達到容量上限,達到後刪除尾部資料;否則就想資料寫入頭部。

而獲取資料時,這會將查詢到的結點移動到頭結點。

這些結點操作都由 List 封裝好了的。

所以使用起來也比較方便。

最終就是通過這個 LruCache 實現了上圖的效果,想要了解更多細節的可以參考原始碼:

https://github.com/crossoverJie/ptg/blob/main/gui/lru.go

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