緩存技術(shù)

      該節(jié)我們將分成兩部分來講解，第一部分為預(yù)計(jì)算，第二部分則為緩存。緩存這個(gè)技術(shù)對(duì)應(yīng)從事開發(fā)的人員來說是非常熟悉的，從頁面緩存到數(shù)據(jù)庫緩存無處不在，而其最重要的特點(diǎn)就是在第一次查詢后將數(shù)據(jù)緩存，在以后的查詢過程中就無需重新計(jì)算而直接從內(nèi)存中將結(jié)果返回，大大提高了性能，而我們這里的緩存則集中運(yùn)用在函數(shù)上。

 預(yù)計(jì)算

      可能一些人并不能立馬理解這個(gè)詞的含義，所以我們就簡(jiǎn)單的從生活例子出發(fā)介紹一下。很多人在工作中一定會(huì)這樣做事，比如上級(jí)吩咐了你一件事，但是這件事的后半部分要等另一個(gè)同事做好之后把對(duì)應(yīng)的材料給你你才能完成。但是我們不可能一直等到那個(gè)同事完成了把材料交給我們，我們才去做這件事。而是會(huì)將這件事的前半部分做好，那么剩下的只要那個(gè)同事完成并交給我們，我們就直接完成下半部分就可以了。同理這樣的思維也可以用在軟件開發(fā)中，比如下面這個(gè)函數(shù)：

      函數(shù)內(nèi)部是利用a的值計(jì)算出c，最后再將c和b相加得出最后的結(jié)果。當(dāng)然這個(gè)例子并不能完整的體現(xiàn)預(yù)計(jì)算的特點(diǎn)，但能夠讓我們理解預(yù)計(jì)算是如何實(shí)現(xiàn)的。假設(shè)這里的

是一個(gè)耗時(shí)操作，并且實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)a的值不變動(dòng)，但是b的值會(huì)經(jīng)常變動(dòng)的情況，但是每次調(diào)用這個(gè)函數(shù)都會(huì)重新根據(jù)a計(jì)算出c，那么我們就需要一定的方式改變這個(gè)格局，這里我們可以先嘗試采用部分應(yīng)用（這里介紹一個(gè)函數(shù)式開發(fā)的庫->PortableFCSLib，可以在NuGet中安裝或者到他的github網(wǎng)站上下載：https://github.com/rmoritz/PortableFCSLib）：

這里我們的意圖是只會(huì)計(jì)算一次C的值，而不是兩次，然后我們看看最終的輸出結(jié)果：

      還是計(jì)算了兩次的C，理由很簡(jiǎn)單，因?yàn)椴糠謶?yīng)用僅僅只是利用閉包將參數(shù)保存了起來，只有所有參數(shù)傳遞完成后才會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù)，并達(dá)不到預(yù)計(jì)算的效果，所以我們就需要新的方式來完成，下面我們修改DoSomeThing函數(shù)：

      這里我們可以看到參數(shù)只剩下了a，而返回值則變成了函數(shù)，這樣才執(zhí)行第一次這個(gè)方法之后將會(huì)計(jì)算出c值，由于閉包的緣故c的值就會(huì)被保存。下面我們來看一看如何調(diào)用：

最后看看是不是只計(jì)算了一次C的值：

      這樣我們就大功告成了，當(dāng)然筆者在這里還要再提一下，這些例子僅僅只是為了讀者能夠快速的理解，在實(shí)際的運(yùn)用中還要讀者能夠根據(jù)情況靈活多變，比如這個(gè)函數(shù)接收三個(gè)參數(shù)，但是前兩個(gè)不經(jīng)常變動(dòng)，但是第三個(gè)卻經(jīng)常變動(dòng)，并且函數(shù)的內(nèi)部是根據(jù)前兩個(gè)參數(shù)計(jì)算得出一個(gè)結(jié)果，而返回值需要根據(jù)第三個(gè)參數(shù)和這個(gè)計(jì)算后的值得出，那么我們就可以返回但一個(gè)參數(shù)的函數(shù)，而函數(shù)本身需要接收兩個(gè)。

 緩存

      利用該技術(shù)之前我們需要理解幾個(gè)名詞，就是引用透明和函數(shù)純度。這兩者都是指在我們調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí)，無論任何時(shí)候，只要傳遞的參數(shù)一致，返回的結(jié)果都應(yīng)該是一致的。這樣的函數(shù)我們才能夠利用緩存。首先我們先定義一個(gè)函數(shù)，而這個(gè)函數(shù)將會(huì)是我們后面需要緩存的函數(shù)：

然后我們修改函數(shù)使之能夠進(jìn)行緩存：

      這里我們可以看到我們利用了字典來對(duì)這個(gè)函數(shù)進(jìn)行了緩存。函數(shù)首先從字典中判斷是否存在參數(shù)a的key，如果存在直接返回計(jì)算后的結(jié)果，如果不存在則計(jì)算該結(jié)果，并保存到字段中，這樣我們就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的緩存。下面我們來看看最終的結(jié)果，是不是確實(shí)使用了緩存：

      當(dāng)傳遞參數(shù)10的時(shí)候，因?yàn)榫彺嬷袥]有所以進(jìn)行了緩存，參數(shù)5也是一樣，而下一行再次計(jì)算10的時(shí)候就沒有進(jìn)行計(jì)算而是直接從字典中返回了對(duì)應(yīng)的結(jié)果。但是上面這種方式還存在一個(gè)問題，如果存在多個(gè)函數(shù)都需要緩存，則這個(gè)類會(huì)存在多個(gè)字段類型的字段（一些人可能會(huì)問為什么不能共享一個(gè)字典，這樣你就要在key的命名上花費(fèi)一定的功夫，而且很容易造成重復(fù)），那么我們就需要一種能夠不污染類的方式來進(jìn)行緩存，這里我們先介紹如何使用FCSLib中的Memoizer實(shí)現(xiàn)內(nèi)部緩存：

      這里我們可以看到Memoizer公開了一個(gè)GetMemory的靜態(tài)方式用來獲取對(duì)應(yīng)的緩存對(duì)象，然后利用這個(gè)返回的對(duì)象我們就可以進(jìn)行緩存，最終的效果跟之前的是一樣的，我們可以看看最后控制臺(tái)輸出的結(jié)果：

 如果你不知道該為這個(gè)函數(shù)起什么名字，我們可以利用反射來獲取這個(gè)函數(shù)的全稱，比如下面這個(gè)修改之后的DoSomeThing函數(shù)就是利用了這個(gè)方式：

當(dāng)然除了手動(dòng)修改函數(shù)的方式，我們也可以采用自動(dòng)化來使沒有利用緩存的函數(shù)使用緩存技術(shù)，下面我們來寫一個(gè)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能：

      我們可以看到紅色框住的部分，其實(shí)就是利用了閉包，在這個(gè)函數(shù)之上又嵌套了一層函數(shù)，這樣我們就能夠進(jìn)行緩存了，只有在緩存中不存在時(shí)才調(diào)用函數(shù)求值，但是面對(duì)多個(gè)參數(shù)的情況，上面這些無法正常緩存了。那么我們就需要使用深度緩存，而所謂的深度緩存就是利用字典套字典來進(jìn)行保存的，比如下面這個(gè)函數(shù)，需要傳遞兩個(gè)參數(shù)，那么對(duì)應(yīng)的緩存就是：

然后就是Main中進(jìn)行調(diào)用：

      最后我們可以看到下面的這個(gè)結(jié)果，第一次調(diào)用sfunc(10,5)時(shí)建立了緩存，再第二次傳遞同樣的參數(shù)調(diào)用后可以看到控制臺(tái)并沒有輸出對(duì)應(yīng)的字符串：

      當(dāng)然這樣字典的嵌套在參數(shù)很多的情況下，會(huì)顯得很復(fù)雜，并且也會(huì)消耗很多內(nèi)存。但是當(dāng)前也沒有非常好的解決方案，下面我們還可以利用之前寫的Cache函數(shù)來實(shí)現(xiàn)上面這種多個(gè)參數(shù)的緩存：

      重點(diǎn)是我們紅色框住的那部分，具體的嵌套就是第一個(gè)字典的key是第一個(gè)參數(shù)，value就是下個(gè)函數(shù)的引用，當(dāng)然這個(gè)函數(shù)是經(jīng)過Cache包裝之后的，那么自然在調(diào)用value的函數(shù)之后自然也起到了緩存作用。

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