Golang协程安全缓存实现与sync.Map使用详解

小伙伴们对Golang编程感兴趣吗？是否正在学习相关知识点？如果是，那么本文《Golang协程安全缓存实现与sync.Map使用示例》，就很适合你，本篇文章讲解的知识点主要包括。在之后的文章中也会多多分享相关知识点，希望对大家的知识积累有所帮助！

sync.Map 是 Go 中协程安全缓存的官方推荐方案，适合读多写少、键值不固定场景；它通过分片和双 map 结构实现无锁读与局部写锁，性能优于 map+mutex，但不支持遍历删除、无 len 方法且键须可比较。

在 Go 中实现协程安全的缓存，sync.Map 是最直接、轻量且官方推荐的方式之一，特别适合读多写少、键值不固定、或无法预估容量的场景。它内部已做并发控制，无需额外加锁，但需注意其设计约束和使用习惯。

为什么用 sync.Map 而不是 map + mutex？

普通 map 不是并发安全的，配合 sync.RWMutex 虽可行，但在高并发读场景下，读锁仍会竞争；而 sync.Map 采用分片+延迟初始化+只读/读写双 map 结构，读操作几乎无锁，写操作局部加锁，性能更优，尤其适合缓存类高频读、低频写的模式。

不过要注意：sync.Map 不支持遍历中删除、不保证迭代顺序、不提供 len() 方法（需自行计数）、键类型必须可比较（如 string、int，不能是 slice 或 map）。

基础缓存封装：带过期时间的 sync.Map 实现

sync.Map 本身不支持 TTL（Time-To-Live），需自行管理过期逻辑。常见做法是将 value 封装为结构体，内嵌时间戳，在 Get 时判断是否过期（惰性过期），或配合后台 goroutine 定期清理（主动过期）。以下为轻量惰性方案：

type CacheItem struct {
	Value     interface{}
	ExpiresAt time.Time
}

type SafeCache struct {
	data sync.Map
}

func (c *SafeCache) Set(key string, value interface{}, ttl time.Duration) {
	expires := time.Now().Add(ttl)
	c.data.Store(key, CacheItem{Value: value, ExpiresAt: expires})
}

func (c *SafeCache) Get(key string) (interface{}, bool) {
	if item, ok := c.data.Load(key); ok {
		if cacheItem, ok := item.(CacheItem); ok {
			if time.Now().Before(cacheItem.ExpiresAt) {
				return cacheItem.Value, true
			}
			c.data.Delete(key) // 过期即删
		}
	}
	return nil, false
}

func (c *SafeCache) Delete(key string) {
	c.data.Delete(key)
}

进阶技巧：避免重复计算（Do 风格缓存）

类似 Java 的 ConcurrentHashMap.computeIfAbsent，Go 中常需要“若不存在则生成并缓存”。可封装一个 GetOrSet 方法，配合 once-per-key 控制并发生成：

func (c *SafeCache) GetOrSet(key string, fn func() interface{}, ttl time.Duration) interface{} {
	// 先尝试读
	if val, ok := c.Get(key); ok {
		return val
	}

	// 未命中：用 sync.Once per key 搞定（需额外 map 存 once）
	// 简单起见，此处用 double-check + Store，适用于低冲突场景
	// 生产建议用 singleflight.Group 替代（更健壮）
	if item, loaded := c.data.LoadOrStore(key, &lazyItem{
		fn:   fn,
		ttl:  ttl,
		done: make(chan struct{}),
	}); loaded {
		lz := item.(*lazyItem)
		

替代方案对比：什么情况下不该用 sync.Map？

当你的缓存有明确容量上限、需 LRU/LFU 驱逐策略、或要求强一致性与精确 size 控制时，sync.Map 就不太合适了。此时可考虑：

• go-cache（patrickmn/go-cache）：纯内存、带 TTL 和淘汰，API 友好，但非 lock-free
• bigcache：针对大量小对象优化，零 GC，适合亿级 key 场景
• ristretto（Dgraph 出品）：高性能 LRU 变种，支持权重、采样淘汰，协程安全，适合中高负载
• 自研 + sync.RWMutex + map + container/list：完全可控，适合有定制驱逐逻辑的场景

记住：sync.Map 是工具，不是银弹。选型前先明确 QPS、key 规模、过期精度、内存敏感度等指标。

本篇关于《Golang协程安全缓存实现与sync.Map使用详解》的介绍就到此结束啦，但是学无止境，想要了解学习更多关于Golang的相关知识，请关注golang学习网公众号！