面试题：Swift 泛型数据类型的高级应用

Question

假设你需要实现一个通用的缓存系统，用于缓存不同类型的数据。请使用 Swift 泛型来设计这个缓存系统，包括缓存数据的存储、读取、更新和删除操作，同时要考虑缓存的容量限制以及数据过期机制。请提供完整的代码实现，并解释设计思路。

Answer 1

设计思路

1. 泛型使用：通过泛型 Cache 结构体可以存储不同类型的数据。
2. 缓存容量限制：使用 maxCapacity 来控制缓存的最大容量，当缓存满时，采用简单的策略（如删除最早插入的数据）。
3. 数据过期机制：为每个缓存项添加 expiryDate 字段，每次读取或更新时检查数据是否过期。

代码实现

import Foundation

struct CacheItem<T> {
    let value: T
    let expiryDate: Date
}

struct Cache<T> {
    private var items: [String: CacheItem<T>] = [:]
    private let maxCapacity: Int
    private var currentCount: Int = 0

    init(maxCapacity: Int) {
        self.maxCapacity = maxCapacity
    }

    func get(key: String) -> T? {
        guard let item = items[key] else { return nil }
        if item.expiryDate < Date() {
            items.removeValue(forKey: key)
            currentCount -= 1
            return nil
        }
        return item.value
    }

    func set(key: String, value: T, expiration: TimeInterval) {
        if items.keys.contains(key) {
            items[key] = CacheItem(value: value, expiryDate: Date().addingTimeInterval(expiration))
            return
        }
        if currentCount >= maxCapacity {
            let sortedItems = items.sorted { $0.value.expiryDate < $1.value.expiryDate }
            let keyToRemove = sortedItems.first?.key
            items.removeValue(forKey: keyToRemove)
            currentCount -= 1
        }
        items[key] = CacheItem(value: value, expiryDate: Date().addingTimeInterval(expiration))
        currentCount += 1
    }

    func update(key: String, value: T, expiration: TimeInterval) {
        set(key: key, value: value, expiration: expiration)
    }

    func delete(key: String) {
        if items.keys.contains(key) {
            items.removeValue(forKey: key)
            currentCount -= 1
        }
    }
}

你可以这样使用这个缓存系统：

let cache = Cache<String>(maxCapacity: 10)
cache.set(key: "key1", value: "value1", expiration: 60)
if let value = cache.get(key: "key1") {
    print("Retrieved value: \(value)")
}
cache.update(key: "key1", value: "newValue1", expiration: 30)
cache.delete(key: "key1")