Python基于内存缓存简单实现
整体设计思路
整体是使用字典来进行存储键值对。
过期时间？
想要知道一个缓存的 key 是否失效，就必须知道这个 key 是啥时候放进去的，所以需要有一个 put_time 记录；
同时需要设置失效时间，所以还需要一个多长时间失效的 expired 记录；
那么现在的字典格式就变成了：
{ key: [value, put_time, expired]}
后面的 list 可以进一步封装为一个 Value 对象
class Value:
def __init__(self, value, put_time, expired):
"""
缓存值对象
:param value: 具体的值
:param put_time: 放入缓存的时间
:param expired: 缓存失效时间
"""
self.value = value
self.put_time = put_time
self.expired = expired
现在字典的样子就变成了：
{ key: Value(value, put_time, expired) }
好了，现在关于数据结构设计好了
取值放值逻辑
-
放值 放值的时候需要设置一下「放入的时间」和「过期时间」还有「具体的值」这三个字段 def set_value(self, k, v, expired):
"""
将值放入缓存中
:param k: 缓存的 key
:param v: 缓存值
:param expired: 缓存失效时间，单位秒(s)
"""
current_timestamp = int(time.time())
value = Value(v, current_timestamp, expired)
self.__cache[k] = value
logger.info("已放入缓存, key: {} {}", k, value)
-
取值 取值的时候需要检查是否过期
- 过期：删除 key，不让它占内存了
- 不过期：去除 key 对应的 value 返回
def check_key(self, k):
"""
检查缓存是否可用
:param k: 缓存 key
:return: True or False
"""
current_timestamp = int(time.time())
value = self.__cache.get(k, None)
if value is None:
return False
differ = current_timestamp - value.put_time
if differ > value.expired:
del self.__cache[k]
logger.info("缓存已失效, key: {}", k)
return False
return True
def get_value(self, k):
"""
通过缓存key获取值
:param k: key
:return: value
"""
if self.check_key(k):
return self.__cache[k].value
return None
如何全局使用一个缓存对象呢？
python 的模块就是天然的单例模式，因为模块在第一次导入时，会生成 .pyc 文件，当第二次导入时，就会直接加载 .pyc 文件，而不会再次执行模块代码。因此，我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就可以获得一个单例对象了。如果我们真的想要一个单例类，可以考虑这样做：
class Singleton(object):
def foo(self):
pass
singleton = Singleton()
使用：
from a import singleton
好了，现在可以全局使用一个缓存对象，并且还拥有 set 和 get 逻辑，还带有过期时间，一个简单的缓存已经实现了！
整体代码
cache.py
"""
基于内存缓存
使用 memory_cache 实例即可
"""
import time
from loguru import logger
class Value:
def __init__(self, value, put_time, expired):
"""
缓存值对象
:param value: 具体的值
:param put_time: 放入缓存的时间
:param expired: 缓存失效时间
"""
self.value = value
self.put_time = put_time
self.expired = expired
def __str__(self):
return f"value: {self.value} put_time: {self.put_time} expired: {self.expired}"
class MemoryCache:
def __init__(self):
self.__cache = {}
def set_value(self, k, v, expired):
"""
将值放入缓存中
:param k: 缓存的 key
:param v: 缓存值
:param expired: 缓存失效时间，单位秒(s)
"""
current_timestamp = int(time.time())
value = Value(v, current_timestamp, expired)
self.__cache[k] = value
logger.info("已放入缓存, key: {} {}", k, value)
def check_key(self, k):
"""
检查缓存是否可用
:param k: 缓存 key
:return: True or False
"""
current_timestamp = int(time.time())
value = self.__cache.get(k, None)
if value is None:
return False
differ = current_timestamp - value.put_time
if differ > value.expired:
del self.__cache[k]
logger.info("缓存已失效, key: {}", k)
return False
return True
def get_value(self, k):
"""
通过缓存key获取值
:param k: key
:return: value
"""
if self.check_key(k):
return self.__cache[k].value
return None
memory_cache = MemoryCache()
使用
测试放入一个 3 秒过期的缓存，再放入一个 6 秒过期的，然后 sleep 5 秒
看看 6 秒过期的缓存是否可以正常取出，3 秒过期的缓存是否失效，进行验证
test.py
import time
from cache import memory_cache
memory_cache.set_value('my_blog', 'sunnyc.icu', 3)
memory_cache.set_value('my_github', 'hczs', 6)
time.sleep(5)
print('my_blog: ', memory_cache.get_value('my_blog'))
print('my_github: ', memory_cache.get_value('my_github'))
测试结果：
2022-03-19 10:53:34.021 | INFO | cache:set_value:43 - 已放入缓存, key: my_blog value: sunnyc.icu put_time: 1647658414 expired: 3
2022-03-19 10:53:34.021 | INFO | cache:set_value:43 - 已放入缓存, key: my_github value: hczs put_time: 1647658414 expired: 6
my_blog: None
my_github: hczs
2022-03-19 10:53:39.032 | INFO | cache:check_key:60 - 缓存已失效, key: my_blog
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