启航 - cache2go源码分析

一、概述

　　我们今天开始第一部分“golang技能提升”。这一块我计划分析3个项目，一个是很流行的golang源码阅读入门项目cache2go，接着是非常流行的memcache的go语言版groupcache，最后是docker项目中分出来的核心组件之一containerd，通过这3个项目的源码全解析来达到golang能力上一个台阶的目的。

　　在本系列教程的学习过程中，我希望你能够做到如下要求：如果你是一个go语言新手，在看下面的代码分析过程中你肯定会遇到一些自己陌生的编码方式、陌生的知识点，这个过程中我希望你遇到一个点掌握一个点，比如看到下面的代码用到了锁，就去找各种资料把锁相关的知识点学了。看到回调函数，就思考一下人家为什么这些地方都使用回调函数，有什么好处。这样在看完这个项目源码分析后，你就能学到一部分知识模块

二、cache2go是什么

　　这是一个在github上开源的项目，原作者这样介绍：

　　Concurrency-safe golang caching library with expiration capabilities.

　　看懂了吗？简单说就是有心跳机制的并发安全的go语言缓存库。ok，下面我们要分析的这个项目是一个缓存库，并且有2大特性，并发安全和心跳机制！

三、项目结构

项目目录结构如上图所示，可以看到功能实现相关源码文件只有3个：

• cache.go

• cacheitem.go

• cachetable.go

四、关键数据结构

 　　项目中只涉及到2个复杂的数据类型，分别是：

• CacheItem

• CacheTable

 　　含义和字面意义一致，一个是缓存表，一个是缓存表中的条目。下面分别看一下这2个结构是怎么定义的。

1、CacheItem

　　CacheItem类型是用来表示一个单独的缓存条目，源码如下所示，每个字段都很清晰易懂，注释稍长的属性已经中文标注。

 1// CacheItem is an individual cache item
 2// Parameter data contains the user-set value in the cache.
 3type CacheItem struct {
 4    sync.RWMutex
 5
 6    // The item's key.
 7    key interface{}
 8    // The item's data.
 9    data interface{}
10    //【不被访问后存活时间】
11    // How long will the item live in the cache when not being accessed/kept alive.
12    lifeSpan time.Duration
13
14    // Creation timestamp.
15    createdOn time.Time
16    // Last access timestamp.
17    accessedOn time.Time
18    // How often the item was accessed.
19    accessCount int64
20    //【被删除时触发的回调方法】
21    // Callback method triggered right before removing the item from the cache
22    aboutToExpire func(key interface{})
23}

2、CacheTable

　　CacheTable描述了缓存中的一个表项，里面的items属性就是上面讲到的CacheItem类型实例。这里除了常规属性外还有若干函数类型的属性，源码如下所示(最后几行显示样式好像抽筋了~)：

 1// CacheTable is a table within the cache
 2type CacheTable struct {
 3    sync.RWMutex
 4
 5    // The table's name.
 6    name string
 7    // All cached items.
 8    //【一个表中的所有条目都存在这个map里，map的key是任意类型，值是CacheItem指针类型】
 9    items map[interface{}]*CacheItem
10
11    // Timer responsible for triggering cleanup.
12    //【负责触发清除操作的计时器】
13    cleanupTimer *time.Timer
14    // Current timer duration.
15    //【清除操作触发的时间间隔】
16    cleanupInterval time.Duration
17
18    // The logger used for this table.
19    logger *log.Logger
20
21    // Callback method triggered when trying to load a non-existing key.
22    //【需要提取一个不存在的key时触发的回调函数】
23    loadData func(key interface{}, args ...interface{}) *CacheItem
24    // Callback method triggered when adding a new item to the cache.
25    //【增加一个缓存条目时触发的回调函数】
26    addedItem func(item *CacheItem)
27    // Callback method triggered before deleting an item from the cache.
28    //【删除前触发的回调函数】
29    aboutToDeleteItem func(item *CacheItem)
30}

　　如上所示，cache2go的核心数据结构很简洁，应该比较容易理解。当然没有完全理解每个字段这样定义的原因也别急，看完下面的代码逻辑后反过来再看数据结构，肯定就明白每个字段的作用了。

五、代码逻辑

 　　我们的思路是从下往上分析代码，什么意思呢？就是说先看和item相关的操作，再看包含item的table相关的代码，最后看操作table的cache级别的逻辑。所以下面我们要先看cacheitem.go的代码，接着分析cachetable.go，然后看cache.go，最后看3个文件中的源码互相间关联是什么，最后看example，也就是cache怎么玩~

1、cacheitem.go

　　如上图，这个源码文件中只包含了一个类型CacheItem和一个函数NewCacheItem()的定义。CacheItem有哪些属性前面已经看过了，下面先看NewCacheItem()函数：

 1// NewCacheItem returns a newly created CacheItem.
 2// Parameter key is the item's cache-key.
 3// Parameter lifeSpan determines after which time period without an access the item
 4// will get removed from the cache.
 5// Parameter data is the item's value.
 6func NewCacheItem(key interface{}, lifeSpan time.Duration, data interface{}) *CacheItem {
 7    t := time.Now()
 8    return &CacheItem{
 9        key:           key,
10        lifeSpan:      lifeSpan,
11        createdOn:     t,
12        accessedOn:    t,
13        accessCount:   0,
14        aboutToExpire: nil,
15        data:          data,
16    }
17}

•  代码如上所示，NewCacheItem()函数接收3个参数，分别是键、值、存活时间（key、data、lifeSpan），返回一个CacheItem类型实例的指针。

• 其中createOn和accessedOn设置成了当前时间，aboutToExpire也就是被删除时触发的回调方法暂时设置成nil，不难想到这个函数完成后还需要调用其他方法来设置这个属性。

　　cacheitem.go中除了CacheItem类型的定义，NewCacheItem()函数的定义外，还有一个部分就是CacheItem的方法定义，一共8个

　　源码看起来行数不少，内容其实很简单，主要是元素获取操作，这里需要留意读写操作都是加了相应的读写锁的，还记得开头提到的cache2go是一个并发安全的程序吗？并发安全就体现在这些地方。下面最复杂的是最后一个回调函数的设置，这个方法的形参是f func(interface{})，也就是说形参名为f，形参类型是func(interface{})，这是一个函数类型，这个函数类型的参数是一个interface{}，也就是空接口，因为任意类型都可以被认为实现了空接口，所以这里可以接收任意类型的实参。也就是说f的类型是一个可以接收任意类型参数的函数类型。有点绕，需要静下心来理解一下哦~

　　源码如下：

 1// KeepAlive marks an item to be kept for another expireDuration period.
 2//【将accessedOn更新为当前时间】
 3func (item *CacheItem) KeepAlive() {
 4    item.Lock()
 5    defer item.Unlock()
 6    item.accessedOn = time.Now()
 7    item.accessCount++
 8}
 9
10// LifeSpan returns this item's expiration duration.
11func (item *CacheItem) LifeSpan() time.Duration {
12    // immutable
13    return item.lifeSpan
14}
15
16// AccessedOn returns when this item was last accessed.
17func (item *CacheItem) AccessedOn() time.Time {
18    item.RLock()
19    defer item.RUnlock()
20    return item.accessedOn
21}
22
23// CreatedOn returns when this item was added to the cache.
24func (item *CacheItem) CreatedOn() time.Time {
25    // immutable
26    return item.createdOn
27}
28
29// AccessCount returns how often this item has been accessed.
30func (item *CacheItem) AccessCount() int64 {
31    item.RLock()
32    defer item.RUnlock()
33    return item.accessCount
34}
35
36// Key returns the key of this cached item.
37func (item *CacheItem) Key() interface{} {
38    // immutable
39    return item.key
40}
41
42// Data returns the value of this cached item.
43func (item *CacheItem) Data() interface{} {
44    // immutable
45    return item.data
46}
47
48// SetAboutToExpireCallback configures a callback, which will be called right
49// before the item is about to be removed from the cache.
50//【设置回调函数，当一个item被移除的时候这个函数会被调用】
51func (item *CacheItem) SetAboutToExpireCallback(f func(interface{})) {
52    item.Lock()
53    defer item.Unlock()
54    item.aboutToExpire = f
55}

　　到这里就看完这个源文件了，是不是很轻松呢~

　　上面的一堆方法功能都还是很直观的，今天我们先看到这里，下一讲继续分析cachetable相关代码。