面试题：Go语言中Map在分布式系统数据缓存场景的应用

Question

在分布式系统的数据缓存场景中，常常会使用Go语言的Map来存储临时数据。假设你负责开发一个简单的分布式缓存系统，要求使用Go语言的Map来存储键值对，且需要处理高并发读写。请描述如何设计这个缓存系统，包括如何处理并发安全问题，以及如何实现基本的缓存操作（如添加、获取、删除数据）。

Answer 1

设计思路

1. 数据结构选择：使用Go语言的map作为基础数据结构来存储键值对。
2. 并发安全处理：为了处理高并发读写，使用sync.RWMutex来保证线程安全。读操作使用读锁（RLock），写操作（添加、删除）使用写锁（Lock）。

代码实现

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

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

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

// 获取数据
func (c *Cache) Get(key string) (interface{}, bool) {
    c.mutex.RLock()
    defer c.mutex.RUnlock()
    if c.data == nil {
        return nil, false
    }
    value, exists := c.data[key]
    return value, exists
}

// 删除数据
func (c *Cache) Delete(key string) {
    c.mutex.Lock()
    defer c.mutex.Unlock()
    if c.data == nil {
        return
    }
    delete(c.data, key)
}

使用示例

func main() {
    cache := Cache{}
    cache.Set("key1", "value1")
    value, exists := cache.Get("key1")
    if exists {
        fmt.Printf("Get key1: %v\n", value)
    }
    cache.Delete("key1")
    value, exists = cache.Get("key1")
    if exists {
        fmt.Printf("Get key1: %v\n", value)
    } else {
        fmt.Println("key1 not exists")
    }
}

解释

1. Cache结构体：包含一个map用于存储键值对，以及一个sync.RWMutex用于处理并发安全。
2. Set方法：使用写锁保证在添加数据时的线程安全。如果map还未初始化，则先进行初始化。
3. Get方法：使用读锁保证在读取数据时的线程安全。如果map未初始化，直接返回空值和false。
4. Delete方法：使用写锁保证在删除数据时的线程安全。如果map未初始化，直接返回。