javascript中如何实现函数缓存？函数缓存有哪些应用场景？

实现函数缓存

我们可以通过使用闭包和对象来实现一个简单的函数缓存。

示例：实现一个简单的函数缓存

function memoize(fn) {
  const cache = {}; // 存储函数输入和对应的输出

  return function(...args) {
    const key = JSON.stringify(args); // 使用输入参数作为缓存的键
    if (cache[key]) {
      console.log('Fetching from cache:', key);
      return cache[key];
    } else {
      console.log('Calculating result:', key);
      const result = fn(...args); // 计算结果
      cache[key] = result; // 存储结果
      return result;
    }
  };
}

// 示例函数：计算阶乘
function factorial(n) {
  if (n === 0 || n === 1) return 1;
  return n * factorial(n - 1);
}

const memoizedFactorial = memoize(factorial);

console.log(memoizedFactorial(5)); // Calculating result: [5]
console.log(memoizedFactorial(5)); // Fetching from cache: [5]
console.log(memoizedFactorial(6)); // Calculating result: [6]
console.log(memoizedFactorial(6)); // Fetching from cache: [6]

解释

1. memoize 函数：

   • memoize 是一个高阶函数，接受一个函数 fn 作为参数，并返回一个新的函数。
   • 内部维护一个 cache 对象，用于存储函数输入参数和对应的计算结果。

2. 闭包：

   • cache 对象在 memoize 函数内部定义，并且在返回的新函数中被引用，因此可以记住函数调用之间的状态。

3. 缓存机制：

   • 使用输入参数数组的字符串表示作为缓存的键（key）。
   • 如果缓存中存在对应的键，直接返回缓存的值。
   • 如果缓存中不存在对应的键，计算结果并存储在缓存中。

应用场景

函数缓存在很多场景中都非常有用，特别是那些具有高计算成本的场景：

1. 计算密集型函数：

   • 如数学计算（例如：阶乘、斐波那契数列等），这些函数在相同输入情况下重复计算会浪费大量资源。

2. API调用：

   • 缓存API调用结果，可以减少对服务器的请求，提升性能。

3. 数据转换和格式化：

   • 如复杂的字符串操作、日期格式化等。

4. 前端性能优化：

   • 在React等框架中，缓存组件的渲染结果，避免不必要的重新渲染。

示例：缓存API调用

async function fetchData(url) {
  const response = await fetch(url);
  const data = await response.json();
  return data;
}

const memoizedFetchData = memoize(fetchData);

memoizedFetchData('https://api.example.com/data').then(data => {
  console.log(data); // 第一次调用，会进行实际的API请求
});

memoizedFetchData('https://api.example.com/data').then(data => {
  console.log(data); // 第二次调用，会返回缓存的结果
});

注意事项

1. 缓存大小和失效策略：

   • 需要考虑缓存的大小以及何时清除缓存（例如：使用LRU缓存策略）。

2. 引用类型的比较：

   • 上述例子使用 JSON.stringify 将参数转换为字符串作为键，这对于简单的数据结构有效，但对于复杂的数据结构可能效率不高。可以考虑使用深比较或自定义序列化函数。

3. 函数副作用：

   • 只有纯函数（相同输入总是返回相同输出，没有副作用）适合缓存。如果函数有副作用（例如：修改全局状态或依赖外部状态），则不适合使用缓存。