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面试题:Go接口缓存设计中如何处理缓存一致性问题

假设你在设计一个基于Go接口的缓存系统,在多并发读写情况下,如何保证缓存数据的一致性?请详细描述实现的思路和可能用到的Go语言特性。
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编程语言Go

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面试题答案

一键面试
  1. 实现思路
    • 读写锁:使用读写锁(sync.RWMutex)来控制对缓存的读写操作。读操作可以并发进行,因为读操作不会改变缓存数据,不会产生数据不一致问题。而写操作需要独占锁,以防止其他读写操作同时进行,确保在写操作期间缓存数据的一致性。
    • 原子操作:对于一些简单的缓存操作,比如计数器类型的缓存数据,可以使用原子操作(sync/atomic包)。原子操作能以原子方式执行,不会被其他操作打断,保证数据的一致性。
    • 互斥锁:对于复杂的缓存更新逻辑,除了读写锁,还可能需要使用互斥锁(sync.Mutex)来保证整个更新过程的原子性。例如,当缓存数据需要进行复杂的计算后再更新时,使用互斥锁来保护整个计算和更新过程。
    • 版本控制:为缓存数据添加版本号。每次写操作增加版本号,读操作时不仅读取数据,还读取版本号。当发现版本号与预期不符时,重新读取数据,以此来保证读到的数据是最新一致的。
  2. 可能用到的Go语言特性
    • sync包
      • sync.RWMutex:提供读写锁功能。例如:
var cache sync.Map
var rwMutex sync.RWMutex

func getFromCache(key string) (interface{}, bool) {
    rwMutex.RLock()
    defer rwMutex.RUnlock()
    value, ok := cache.Load(key)
    return value, ok
}

func setToCache(key string, value interface{}) {
    rwMutex.Lock()
    defer rwMutex.Unlock()
    cache.Store(key, value)
}
 - `sync.Mutex`:提供互斥锁功能,用于保护复杂的更新逻辑。
  • sync/atomic包:用于原子操作。例如,对于一个缓存中的计数器:
var counter int64

func incrementCounter() {
    atomic.AddInt64(&counter, 1)
}

func getCounter() int64 {
    return atomic.LoadInt64(&counter)
}
  • 结构体嵌入:可以将锁结构嵌入到缓存结构体中,使缓存对象自身具备同步控制能力。例如:
type Cache struct {
    sync.RWMutex
    data map[string]interface{}
}

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

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