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Golang如何实现并发安全的缓存

P粉602998670

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发布时间:2025-10-27 23:14:02

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来源于php中文网

原创

使用 sync.RWMutex 可实现读写安全的缓存,适用于读多写少场景;sync.Map 适合高并发下键频繁变化的情况;通过封装过期时间并启动清理 goroutine 支持 TTL;可选 channel 进行优雅控制。选择方案需根据读写比例、key 分布和是否需过期机制决定。

golang如何实现并发安全的缓存

在Go语言中实现并发安全的缓存,核心是解决多个goroutine同时读写时的数据竞争问题。常用的方法包括使用互斥锁、读写锁、原子操作,以及结合map和sync包中的工具。下面介绍几种实用且高效的实现方式。

使用 sync.RWMutex 保护 map

最常见的方式是用 sync.RWMutex 包裹一个普通 map,实现读写安全。读操作使用 RLock,写操作使用 Lock,能有效提升读多写少场景下的性能。

示例代码:

type Cache struct {
    mu    sync.RWMutex
    data  map[string]interface{}
}

func NewCache() *Cache {
    return &Cache{
        data: make(map[string]interface{}),
    }
}

func (c *Cache) Get(key string) (interface{}, bool) {
    c.mu.RLock()
    defer c.mu.RUnlock()
    val, exists := c.data[key]
    return val, exists
}

func (c *Cache) Set(key string, value interface{}) {
    c.mu.Lock()
    defer c.mu.Unlock()
    c.data[key] = value
}

func (c *Cache) Delete(key string) {
    c.mu.Lock()
    defer c.mu.Unlock()
    delete(c.data, key)
}

使用 sync.Map(适用于高并发只读或键值频繁变化)

Go标准库提供了 sync.Map,专为某些特定场景优化:比如键的数量不断增长、每个goroutine维护自己独有的键,或者读写都非常频繁但不需要遍历。

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它不是替代所有map的通用方案,但在合适场景下性能更好,且天然并发安全,无需额外加锁。

示例:

var cache sync.Map

// 存储
cache.Store("key", "value")

// 读取
if val, ok := cache.Load("key"); ok {
    fmt.Println(val)
}

// 删除
cache.Delete("key")

注意:sync.Map 的 range 操作较慢,不适合需要频繁遍历的场景。

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添加过期机制(TTL)

实际项目中,缓存通常需要支持自动过期。可以在 value 中封装一个包含过期时间的结构体,并启动一个清理 goroutine 定期删除过期项。

例如:

type Item struct {
    Value      interface{}
    Expiration int64 // 过期时间戳
}

func (item Item) IsExpired() bool {
    return time.Now().UnixNano() > item.Expiration
}

在 Get 时判断是否过期,也可以另起一个后台任务定期扫描删除。

结合 channel 实现优雅控制(可选)

对于更复杂的缓存系统,可以使用 channel 来协调读写、驱逐策略或监控事件,比如通过 channel 触发清理动作或统计命中率。

这种方式适合构建可扩展的缓存中间件,但对简单场景略显复杂。

基本上就这些。选择哪种方式取决于你的使用场景:如果读多写少,推荐 RWMutex + map;如果每个协程操作不同 key,考虑 sync.Map;需要 TTL 就加上时间字段并做清理。不复杂但容易忽略的是过期处理和内存增长控制。

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