基于内存的类似redis的缓存方法

项目中需要用到redis，业务起来之后用到的地方更多，问题来了，因为操作redis太频繁，导致操作redis成为整个项目的瓶颈，经过调研和比较这时候基于内存的cache登场，简单来说就是纯内存层面的cache，可以实现
1、缓存数量的限制（不能无限制的堆内存，会撑爆）
2、能设置过期时间（内存中只缓存高频出现的数据）

放上业务流程的对比图,就是在redis之前加了一层，比较redis虽然基于内存但是连接包括操作还是得产生网络io操作

下面是我做的对比测试：

普通数据：

1、假设全部不命中(内存和redis都没有):
    [root@master test]# python 6.py
    这是100次的结果
    内存：[0.006078958511352539, 0.00607609748840332, 0.006433963775634766]
    redis：[0.00573420524597168, 0.007025003433227539, 0.005178928375244141]
    这是1000次的结果
 内存：[0.07438397407531738, 0.07421493530273438, 0.0615389347076416]
    redis：[0.04864096641540527, 0.04749107360839844, 0.05013895034790039]
    这是10000次的结果
    内存：[0.5369880199432373, 0.48474812507629395, 0.4684739112854004]
    redis：[0.4230480194091797, 0.5131900310516357, 0.43289995193481445]
    这是100000次的结果
    内存：[5.565299987792969, 5.5354228019714355, 5.658163070678711]
    redis：[4.795120000839233, 5.0205230712890625, 4.469913005828857]
2、假设全部命中：
    [root@master test]# python 6.py
    这是100次的结果
    内存：[0.00040602684020996094, 0.00021195411682128906, 0.00021600723266601562]
    redis：[0.005956888198852539, 0.005934000015258789, 0.005537986755371094]
    这是1000次的结果
    内存：[0.0021610260009765625, 0.0020508766174316406, 0.002026081085205078]
    redis：[0.0546720027923584, 0.04969382286071777, 0.04725193977355957]
    这是10000次的结果
    内存：[0.014709949493408203, 0.01748490333557129, 0.016735076904296875]
    redis：[0.500324010848999, 0.6110620498657227, 0.5946261882781982]
    这是100000次的结果
    内存：[0.20346498489379883, 0.20162200927734375, 0.15467381477355957]
    redis：[5.065227031707764, 5.543213844299316, 5.167007207870483]

json格式的数据：

1、假设全部不命中：
    [root@master test]# python json_test.py
    这是100次的结果
    内存  [0.00627589225769043, 0.006350040435791016, 0.006167888641357422]
    redis [0.00538182258605957, 0.005352973937988281, 0.005239009857177734]
    这是1000次的结果
    内存  [0.06096196174621582, 0.05894589424133301, 0.0531618595123291]
    redis [0.04534316062927246, 0.04644417762756348, 0.042047977447509766]
    这是10000次的结果
    内存  [0.526871919631958, 0.49242496490478516, 0.54292893409729]
    redis [0.46350693702697754, 0.5339851379394531, 0.514045000076294]
    这是100000次的结果
    内存 [5.3060479164123535, 5.807142972946167, 4.886216163635254]
    redis [4.287613153457642, 4.528016090393066, 5.158953905105591]
2、假设全部命中：
    [root@master test]# python json_test.py
    这是100次的结果
    内存  [0.0005319118499755859, 0.0003058910369873047, 0.0002970695495605469]
    redis [0.006021022796630859, 0.005857944488525391, 0.006082773208618164]
    这是1000次的结果
    内存  [0.0028162002563476562, 0.002669811248779297, 0.0026869773864746094]
    redis [0.07850098609924316, 0.06138491630554199, 0.05786609649658203]
    这是10000次的结果
    内存  [0.02676105499267578, 0.026623010635375977, 0.026623010635375977]
    redis [0.6534669399261475, 0.6395609378814697, 0.47389698028564453]
    这是100000次的结果
    内存 [0.20687103271484375, 0.20745611190795898, 0.19935917854309082]
    redis [5.537367105484009, 5.8351359367370605, 4.935602903366089]

可以看到，当全部不命中(实际情况只有在第一次才会出现，不然也不用加redis了）的情况下，基于内存和基于redis的性能基本相同，但如果命中过之后这个性能就有很大提升了

直接上代码：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf8 -*-
'''
Author : mafei
Date   : 2019-09-26
'''
import time
import weakref
import collections
import ujson as json

class Base(object):
    notFound = {}

    class Dict(dict):
        def __del__(self):
            pass

    def __init__(self, maxlen=10):
        self.weak = weakref.WeakValueDictionary()
        self.strong = collections.deque(maxlen=maxlen)

    @staticmethod
    def now_time():
        return int(time.time())

    def get(self, key):
        v = self.weak.get(key, self.notFound)

        if (v is not self.notFound):
            expire = v[r'expire']
            if (self.now_time() > expire):
                self.weak.pop(key)
                return self.notFound
            else:
                return v
        else:
            return self.notFound

    def set(self, key, value):

        self.weak[key] = strongRef = Base.Dict(value)
        self.strong.append(strongRef)

class MemoryCache(object):
    def __init__(self, maxlen=1000 * 10000, life_cycle=5*60):
        self.memory_cache = Base(maxlen=maxlen)
        self.maxlen = maxlen
        self.life_cycle = life_cycle

    @staticmethod
    def _compute_key(key):
        return key

    def get(self, k):
        memory_key = self._compute_key(k)
        result = self.memory_cache.get(memory_key).get('result', None)
        if result is None:
            return result
        return result

    def set(self, k, v, life_cycle=None):
        self._set_memory(k, v, life_cycle)

    def get_json(self, key):
        res = self.get(key)
        try:
            return json.loads(res)
        except:
            return res

    def set_json(self, k, v, life_cycle=None):
        try:
            v = json.dumps(v)
        except:
            pass
        self.set(k, v, life_cycle)

    def set_with_lock(self, k, v, life_cycle=None):
        self._set_memory(k, v, life_cycle)

    def _set_memory(self, k, v, life_cycle=None):
        life_cycle = life_cycle or self.life_cycle
        memory_key = self._compute_key(k)
        self.memory_cache.set(memory_key, {'ip': k, r'result': v, r'expire': life_cycle + self.memory_cache.now_time()})

调用时只需要传入2个参数：
maxlen : 内存中最多缓存多少条数据
life_cycle: 数据失效时间

优点：
1、高效，比直接调用redis要快很多
2、不会产生网络io和磁盘io

缺点：
1、支持的结构比较单一，当然这个可以自己扩充方式实现
2、如果要更新内存中的值不太方便，可以有其他方式实现