Go语言基于HTTP的内存缓存服务的实现

本篇文章主要是结合我之前面试的各种经历和实战开发中遇到的问题解决经验整理的，希望这篇《Go语言基于HTTP的内存缓存服务的实现》对你有很大帮助！欢迎收藏，分享给更多的需要的朋友学习~

所有的缓存数据都存储在服务器的内存中，因此重启服务器会导致数据丢失，基于HTTP通信会将使开发变得简单，但性能不会太好

缓存服务接口

本程序采用REST接口，支持设置(Set)、获取(Get)和删除(Del)这3个基本操作，同时还支持对缓存服务状态进行查询。Set操作是将一对键值对设置到服务器中，通过HTTP的PUT方法进行，Get操作用于查询某个键并获取其值，通过HTTP的GET方法进行，Del操作用于从缓存中删除某个键，通过HTTP的DELETE方法进行，同时用户可以查询缓存服务器缓存了多少键值对，占据了多少字节

创建一个cache包，编写缓存服务的主要逻辑

先定义了一个Cache接口类型，包含了要实现的4个方法(设置、获取、删除和状态查询)

package cache
type Cache interface {
	Set(string, []byte) error
	Get(string) ([]byte, error)
	Del(string) error
	GetStat() Stat
}

缓存服务实现

综上所述，这个缓存服务实现起来还是比较容易的，使用Go语言内置的map存储键值，使用http库来处理HTTP请求，实现REST接口

定义状态信息

定义了一个Stat结构体，表示缓存服务状态:

type Stat struct {
	Count     int64
	KeySize   int64
	ValueSize int64
}

Count表示缓存目前保存的键值对数量，KeySize和ValueSize分别表示键和值所占的总字节数

实现两个方法，用来更新Stat信息:

func (s *Stat) add(k string, v []byte) {
	s.Count += 1
	s.KeySize += int64(len(k))
	s.ValueSize += int64(len(v))
}
func (s *Stat) del(k string, v []byte) {
	s.Count -= 1
	s.KeySize -= int64(len(k))
	s.ValueSize -= int64(len(v))
}

缓存增加键值数据时，调用add函数，更新缓存状态信息，对应地，删除数据时就调用del，保持状态信息的正确

实现Cache接口

下面定义一个New函数，创建并返回一个Cache接口:

func New(typ string) Cache {
	var c Cache
	if typ == "inmemory" {
		c = newInMemoryCache()
	}
	if c == nil {
		panic("unknown cache type " + typ)
	}
	log.Println(typ, "ready to serve")
	return c
}

该函数会接收一个string类型的参数，这个参数指定了要创建的Cache接口的具体结构类型，这里考虑到以后可能不限于内存缓存，有扩展的可能。如果typ是"inmemory"代表是内存缓存，就调用newInMemoryCache，并返回

如下定义了inMemoryCache结构和对应New函数:

type inMemoryCache struct {
	c     map[string][]byte
	mutex sync.RWMutex
	Stat
}
 
func newInMemoryCache() *inMemoryCache {
	return &inMemoryCache{
		make(map[string][]byte),
		sync.RWMutex{}, Stat{}}
}

这个结构中包含了存储数据的map，和一个读写锁用于并发控制，还有一个Stat匿名字段，用来记录缓存状态

下面一一实现所定义的接口方法:

func (c *inMemoryCache) Set(k string, v []byte) error {
	c.mutex.Lock()
	defer c.mutex.Unlock()
	tmp, exist := c.c[k]
	if exist {
		c.del(k, tmp)
	}
	c.c[k] = v
	c.add(k, v)
	return nil
}
 
func (c *inMemoryCache) Get(k string) ([]byte, error) {
	c.mutex.RLock()
	defer c.mutex.RLock()
	return c.c[k], nil
}
 
func (c *inMemoryCache) Del(k string) error {
	c.mutex.Lock()
	defer c.mutex.Unlock()
	v, exist := c.c[k]
	if exist {
		delete(c.c, k)
		c.del(k, v)
	}
	return nil
}
 
func (c *inMemoryCache) GetStat() Stat {
	return c.Stat
}

Set函数的作用是设置键值到map中，这要在上锁的情况下进行，首先判断map中是否已有此键，之后用新值覆盖，过程中要更新状态信息

Get函数的作用是获取指定键对应的值，使用读锁即可

Del同样须要互斥，先判断map中是否有指定的键，如果有则删除，并更新状态信息

实现HTTP服务

接下来实现HTTP服务，基于Go语言的标准HTTP包来实现，在目录下创建一个http包

先定义Server相关结构、监听函数和New函数:

type Server struct {
	cache.Cache
}
 
func (s *Server) Listen() error {
	http.Handle("/cache/", s.cacheHandler())
	http.Handle("/status", s.statusHandler())
	err := http.ListenAndServe(":9090", nil)
	if err != nil {
		log.Println(err)
		return err
	}
	return nil
}
 
func New(c cache.Cache) *Server {
	return &Server{c}
}

Server结构体内嵌了cache.Cache接口，这意味着http.Server也要实现对应接口，为Server定义了一个Listen方法，其中会调用http.Handle函数，会注册两个Handler分别用来处理/cache/和status这两个http协议的端点

Server.cacheHandler和http.statusHandler返回一个http.Handler接口，用于处理HTTP请求，相关实现如下:

要实现http.Handler接口就要实现ServeHTTP方法，是真正处理HTTP请求的逻辑，该方法使用switch-case对请求方式进行分支处理，处理PUT、GET、DELETE请求，其他都丢弃

package http
 
import (
	"io/ioutil"
	"log"
	"net/http"
	"strings"
)
 
type cacheHandler struct {
	*Server
}
 
func (h *cacheHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	key := strings.Split(r.URL.EscapedPath(), "/")[2]
	if len(key) == 0 {
		w.WriteHeader(http.StatusBadRequest)
		return
	}
	switch r.Method {
	case http.MethodPut:
		b, _ := ioutil.ReadAll(r.Body)
		if len(b) != 0 {
			e := h.Set(key, b)
			if e != nil {
				log.Println(e)
				w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
			}
		}
		return
	case http.MethodGet:
		b, e := h.Get(key)
		if e != nil {
			log.Println(e)
			w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
			return
		}
		if len(b) == 0 {
			w.WriteHeader(http.StatusNotFound)
			return
		}
		w.Write(b)
		return
	case http.MethodDelete:
		e := h.Del(key)
		if e != nil {
			log.Println(e)
			w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
		}
		return
	default:
		w.WriteHeader(http.StatusMethodNotAllowed)
	}
}
 
func (s *Server) cacheHandler() http.Handler {
	return &cacheHandler{s}
}

同理，statusHandler实现如下:

package http
 
import (
	"encoding/json"
	"log"
	"net/http"
)
 
type statusHandler struct {
	*Server
}
 
func (h *statusHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	if r.Method != http.MethodGet {
		w.WriteHeader(http.StatusMethodNotAllowed)
		return
	}
	b, e := json.Marshal(h.GetStat())
	if e != nil {
		log.Println(e)
		w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
		return
	}
	w.Write(b)
}
 
func (s *Server) statusHandler() http.Handler {
	return &statusHandler{s}
}

该方法只处理GET请求，调用GetStat方法得到缓存状态信息，将其序列化为JSON数据后写回

测试运行

编写一个main.main，作为程序的入口:

package main
import (
	"cache/cache"
	"cache/http"
	"log"
)
 
func main() {
	c := cache.New("inmemory")
	s := http.New(c)
	err := s.Listen()
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
}

发起PUT请求，增加数据:

$ curl -v localhost:9090/cache/key -XPUT -d value
*   Trying 127.0.0.1:9090...
* TCP_NODELAY set
* Connected to localhost (127.0.0.1) port 9090 (#0)
> PUT /cache/key HTTP/1.1
> Host: localhost:9090
> User-Agent: curl/7.68.0
> Accept: */*
> Content-Length: 5
> Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
> 
* upload completely sent off: 5 out of 5 bytes
* Mark bundle as not supporting multiuse

查看状态信息:
$ curl localhost:9090/status
{"Count":1,"KeySize":3,"ValueSize":5}

查询:
$ curl localhost:9090/cache/key
value
今天关于《Go语言基于HTTP的内存缓存服务的实现》的内容就介绍到这里了，是不是学起来一目了然！想要了解更多关于golang的内容请关注golang学习网公众号！