Go緩存設計：HashMap與緩存數據訪問緩存索引與緩存審計

在Go語言中設計一個高效的緩存系統，可以使用sync.Map來存儲緩存數據，并結合自定義的緩存索引和緩存審計功能。以下是一個示例實現：

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

// CacheItem represents a single cache item with its value and expiration time.
type CacheItem struct {
	Value      interface{}
	Expiration time.Time
}

// Cache represents the cache system with custom indexing and auditing.
type Cache struct {
	mu          sync.RWMutex
	items       map[string]CacheItem
	index       map[string]string // Custom index for quick lookup
	auditLog    []string           // Audit log for tracking cache accesses
}

// NewCache creates a new cache instance.
func NewCache() *Cache {
	return &Cache{
		items: make(map[string]CacheItem),
		index: make(map[string]string),
	}
}

// Set adds or updates a cache item with a given key and value, and an expiration time.
func (c *Cache) Set(key string, value interface{}, ttl time.Duration) {
	c.mu.Lock()
	defer c.mu.Unlock()

	expiration := time.Now().Add(ttl)
	c.items[key] = CacheItem{Value: value, Expiration: expiration}

	// Update the custom index if necessary
	if existingIndex, exists := c.index[key]; exists {
		delete(c.index, existingIndex)
	}
	c.index[key] = key

	// Add to audit log
	c.auditLog = append(c.auditLog, fmt.Sprintf("Set %s with value %v", key, value))
}

// Get retrieves a cache item by its key if it exists and is not expired.
func (c *Cache) Get(key string) (interface{}, bool) {
	c.mu.RLock()
	defer c.mu.RUnlock()

	item, exists := c.items[key]
	if !exists || time.Now().After(item.Expiration) {
		return nil, false
	}

	// Update the custom index if necessary
	if existingIndex, exists := c.index[key]; exists {
		delete(c.index, existingIndex)
	}
	c.index[key] = key

	// Add to audit log
	c.auditLog = append(c.auditLog, fmt.Sprintf("Get %s with value %v", key, item.Value))

	return item.Value, true
}

// Delete removes a cache item by its key.
func (c *Cache) Delete(key string) {
	c.mu.Lock()
	defer c.mu.Unlock()

	delete(c.items, key)
	delete(c.index, key)

	// Add to audit log
	c.auditLog = append(c.auditLog, fmt.Sprintf("Delete %s", key))
}

// AuditLog returns the audit log of cache accesses.
func (c *Cache) AuditLog() []string {
	c.mu.RLock()
	defer c.mu.RUnlock()

	return append([]string(nil), c.auditLog...)
}

func main() {
	cache := NewCache()

	// Set some cache items
	cache.Set("key1", "value1", 5*time.Second)
	cache.Set("key2", "value2", 10*time.Second)

	// Get a cache item
	if value, ok := cache.Get("key1"); ok {
		fmt.Println("Got value:", value)
	} else {
		fmt.Println("Key1 not found or expired")
	}

	// Delete a cache item
	cache.Delete("key1")

	// Print audit log
	for _, entry := range cache.AuditLog() {
		fmt.Println(entry)
	}
}

解釋

1. CacheItem結構體: 表示緩存項，包含值和過期時間。
2. Cache結構體: 表示緩存系統，包含以下字段：
   • mu: 讀寫鎖，用于保護緩存數據的并發訪問。
   • items: 存儲緩存項的映射。
   • index: 自定義索引，用于快速查找緩存項。
   • auditLog: 審計日志，用于記錄緩存訪問操作。
3. NewCache函數: 創建一個新的緩存實例。
4. Set方法: 添加或更新緩存項，并更新自定義索引和審計日志。
5. Get方法: 根據鍵獲取緩存項，如果存在且未過期，則更新自定義索引和審計日志。
6. Delete方法: 根據鍵刪除緩存項，并更新審計日志。
7. AuditLog方法: 返回審計日志。

通過這種方式，可以實現一個具有自定義索引和審計功能的緩存系統。