用 Go 实现一个 LRU cache

前言

早在几年前写过关于 LRU cache 的文章:
https://crossoverjie.top/2018/04/07/algorithm/LRU-cache/

当时是用 Java 实现的,最近我在完善 ptg 时正好需要一个最近最少使用的数据结构来存储历史记录。

ptg: Performance testing tool (Go), 用 Go 实现的 gRPC 客户端调试工具。

Go 官方库中并没有相关的实现,考虑到程序的简洁就不打算依赖第三方库,自己写一个;本身复杂度也不高,没有几行代码。

配合这个数据结构,我便在 ptg 中实现了请求历史记录的功能:

将每次的请求记录存储到 lru cache 中,最近使用到的历史记录排在靠前,同时也能提供相关的搜索功能;具体可见下图。

实现

实现原理没什么好说的,和 Java 的一样:

  • 一个双向链表存储数据的顺序
  • 一个 map 存储最终的数据
  • 当数据达到上限时移除链表尾部数据
  • 将使用到的 Node 移动到链表的头结点

虽然 Go 比较简洁,但好消息是基本的双向链表结构还是具备的。

所以基于此便定义了一个 LruCache:

根据之前的分析:

  • size 存储缓存大小。
  • 链表存储数据顺序。
  • map 存储数据。
  • lock 用于控制并发安全。

接下来重点是两个函数:写入、查询。

写入时判断是否达到容量上限,达到后删除尾部数据;否则就想数据写入头部。

而获取数据时,这会将查询到的结点移动到头结点。

这些结点操作都由 List 封装好了的。

所以使用起来也比较方便。

最终就是通过这个 LruCache 实现了上图的效果,想要了解更多细节的可以参考源码:

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

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