POCO库——Foundation组件之缓存Cache

缓存Cache：内部提供多种缓存Cache机制，并对不同机制的管理缓存策略不同实现；

ValidArgs.h ：ValidArgs有效键参数类，模板参数实现，_key：键，_isValid：是否有效，此外提供key获取键、isValid是否键有效，invalidate使得键值无效；默认情况下键为有效；

KeyValueArgs.h ：KeyValueArgs键值参数对类，模板参数实现，_key：键，_value：键值；此外提供key获取键，value获取键值；

EventArgs.h ：事件参数类，未提供任何有效操作实现，可能作为某些参数占位或某些模板、不提供发送数据等状态；

AbstractStrategy.h ：AbstractStrategy所有缓存策略类的抽象基类，提供了必要的接口实现；onUpdate：更新已存在的条目，内部通过调用onRemove和onAdd实现更新；具体的移除和添加条目操作细节则由子类完成，类似于模板方法；onAdd、onRemove分别为添加和移除条目；onGet当某个可读事件发生时被触发调用的接口，onClear移除所有的缓存中的元素；onIsValid查询是否某个条目有效；onReplace：移除缓冲区中的多余条目，更新缓存容器，以上接口一般是被动调用即由相应的缓存Cache对象内部触发导致以上接口被调用，部分接口中参数pSender为发送者，一般指的是对应触发该调用的缓冲Cache对象；

AbstractCache.h ：AbstractCache所有缓存抽象基类，基于模板参数实现，提供外部缓存策略、锁机制；_strategy：缓存策略对象，_data：数据容器，内部采用map保存各个条目元素对应键值；_mutex：锁机制对象；Add、Update、Remove、Get、Clear、IsValid、Replace提供多个针对不同操作的事件对象；构造函数调用initialize，实现各个事件对象注册各个事件委托调用事件接口；uninitialize负责反注册；add添加键值对至缓存，内部调用doAdd(移除当前键对应条目，并通告Add添加事件，此后添加该键值对至_data缓存容器中，此后再调用doReplace实现更新替换元素)；update更新键值对，内部调用doUpdate(若未找到该键则直接添加至缓存，否则更新键值；再调用doReplace实现更新替换元素)；remove移除指定条目的键值对；内部调用doRemove(若找到键值对，则Remove通告事件并从_data缓存容器中移除该键值对)；has查询指定键值对，内部调用doHas(若找到键值对，则IsValid通告事件，并返回键值对是否有效)；get获取某键值，内部调用doGet(若找到键值对，则Get通告事件，若该键值对有效，则返回该值否则移除该键值对返回空值)；clear移除所有条目元素，内部调用doClear(调用Clear事件通告，并清空_data缓存容器)；size返回_data缓存容器中元素条目数，forceReplace强制更新缓存容器；getAllKeys获取缓存容器中所有的键；

LRU缓存，基于近期最少访问策略：

LRUCache.h ：最近近期最少使用缓存类，继承于AbstractCache类，构造函数传参cacheSize(1024)条目，即允许最大缓存条目，此外并无其他接口实现，采用的缓存策略为LRUStrategy；

LRUStrategy.h ：LRUStrategy近期最少使用策略类，_size：缓存可容纳键数；_keys：键列表容器；_keyIndex：键、_keys迭代器对map容器；

现在我们可以结合缓存策略和缓存类来具体分析如何处理：
缓存类中add接口，以增加新的键值对：
1. 内部调用doAdd，而doAdd内部先对该键值对是否存在当前缓存，若存在则先从当前缓存中doRemove调用以移除该键值对，doRemove内部却是先通告Remove事件对象移除指定键，也即是调用LRUStrategy类的onRemove函数，移除LRUStrategy类的_keys和_keyIndex对应键以及当前缓存中_data缓存容器对应键值对；
2. 调用Add通告事件对象，也即是调用LRUStrategy类的onAdd，onAdd中添加当前新的键至_keys最前端并在_keyIndex插入键、键迭代器map对，
3. _data缓存容器增加当前新的键值对；
4. 调用doReplace，内部调用Replace通告事件对象，也即调用LRUStrategy类的onReplace，其目的是为了更新LRUStrategy类中键值对，保持最新的键值对至多达到cacheSize个条目并将旧的(列表末端的)键返回给缓存容器，使得缓存容器删除旧的键值对；故doReplace中delMe保存将被删除的键集合；
5. 循环调用doRemove，以删除delMe中的所有键，事实上doRemove内部调用Remove事件对象移除LRUStrategy类的多余的键，再移除对应键在_data缓存容器中的键值对；

缓存类中的update接口，以更新键值对：
1. 内部调用doUpdate，而doUpdate内部实现查找_data缓存容器中是否存在该键值对，若不存在，则直接调用Add通告事件对象并在_data中插入当前键值对；若存在，则调用Update通告事件对象(事实上内部采用分别调用onRemove、onAdd实现更新策略类中的键)；
2. 调用doReplace，实现更新缓存容器和LRUStrategy类的缓存条目等；

缓存类中remove接口，以移除指定的键值对：
1. 内部调用doRemove，查找当前缓存容器中是否存在该键值对，若存在，则调用Remove通告事件对象，再从_data中移除当前缓存；否则不处理；缓存类中has接口，以查询指定的键值对是否有效：
2. 内部调用doHas，查找当前缓存容器中是否存在该键值对，若存在，则调用IsValid通告事件对象，也即调用LRUStrategy类的onIsValid，以查询_keyIndex中是否存在该键，并返回该键是否有效，有效返回true，否则返回false；
缓存类中get接口，以查询指定的键值对：
3. 内部调用doGet，查找当前缓存容器中是否存在该键值对，若存在，则调用Get通告事件对象，也即调用LRUStrategy类的onGet，onGet内部查询该键，若存在则表示命中，即调整该键至列表首部，此外doGet中也调用了IsValid通告事件对象，对有效键则返回该键所对应值，否则返回空值；此外缓存类中clear、size、forceReplace、getAllKeys等接口也提供查询、清空缓存、强制刷新缓存等操作：故对于缓存类负责维护缓存键值对，此外提供外部操作的接口，至于缓存策略，则由缓存策略类负责维护；

Expire缓存，基于时间戳策略：

ExpireCache.h ：基于时间戳到期缓存类，继承于AbstractCache类，构造函数传参expire(600000)，即允许最大逾期时间10分钟，此外并无其他接口实现，采用的缓存策略为ExpireStrategy；

ExpireStrategy.h ：ExpireStrategy基于时间戳的策略类，_expireTime：逾期时间戳，_keys：键、_keys迭代器对map容器，_keyIndex：底层容器为std::multimap的时间戳、键对；因缓存类和LRUCache缓存类相似，不同点在于缓存策略，故此处着重分析ExpireStrategy类的各种处理策略；
onAdd接口：每当新添加缓存键值对时，构造时间戳索引键对并插入_keyIndex，此外构造键、迭代器对插入_keys，对于插入失败的则直接更新_keyIndex；
onRemove接口：查找_keys中是否存在对应的键，若存在，则从_keyIndex和_keys中移除该对应的键；
onGet接口：命中时，不做任何处理；
onClear接口：直接清空_keyIndex和_keys中所有键值对；
onIsValid接口：查找_keys中是否存在对应的键，若存在则从判断是否已过时间戳，若已过或未存在则设置对应键值有效性为无效；
onReplace接口：直接对所有已超时的_keyIndex键值对移除至elemsToRemove集合中；

ExpireLRU缓存，结合近期最少访问策略和时间戳策略；

ExpireLRUCache.h ：ExpireLRUCache结合近期最少访问策略和时间戳策略，继承于AbstractCache类，构造函数传参cacheSize(1024)条目、expire(600000)，即允许最大逾期时间10分钟，构造函数内部_strategy增加了这两种策略对象；此外并无其他接口实现，采用的缓存策略为StrategyCollection；

StrategyCollection.h ：StrategyCollection基于近期最少访问策略和时间戳策略类，_strategies:策略容器，保存当前策略集合；增加的额外的接口pushBack：增加策略对象；popBack：移除最近加入的策略对象；以下将针对基类接口实现说明;
onAdd、onRemove、onGet、onClear、onIsValid、onReplace接口：遍历策略容器，均依次调用各策略对象的onAdd接口实现；

AccessExpire缓存，采用类似于ExpireStrategy策略，此外不同之处在于接口onGet会更新时间戳；

AccessExpireCache.h : AccessExpireCache可访问更新时间戳策略，继承于AbstractCache类，构造函数传参expire(600000)，即允许最大逾期时间10分钟，此外并无其他接口实现，采用的缓存策略为AccessExpireStrategy；

AccessExpireStrategy.h ：AccessExpireStrategy继承于ExpireStrategy策略类并重写函数onGet，该函数将更新当前项目时间戳为最新时间戳；

AccessExpireLRU缓存，采用结合近期最少访问策略和更新时间戳策略；

AccessExpireLRUCache.h ：AccessExpireLRUCache结合近期最少访问策略和更新时间戳策略，继承于AbstractCache类，构造函数传参cacheSize(1024)条目、expire(600000)，即允许最大逾期时间10分钟，构造函数内部_strategy增加了这两种策略对象；此外并无其他接口实现，采用的缓存策略为StrategyCollection；

UniqueExpire缓存，采用UniqueExpireStrategy策略进行缓存管理；

UniqueExpireCache.h ：UniqueExpireCache缓存类似于依赖于Expire缓存，不同之处在于TValue需要提供getExpiration实现接口，即由TValue提供时间戳；

UniqueExpireStrategy.h ：UniqueExpireStrategy策略类，继承于AbstractStrategy，该策略类不同于ExpireStrategy类中在于onAdd接口实现；该时间戳需要由TValue提供getExpiration实现，以获取该TValue对应的时间戳；

UniqueExpireLRU缓存，采用结合近期最少访问策略和UniqueExpireStrategy策略；

UniqueExpireLRUCache.h ：UniqueExpireLRUCache缓存使用StrategyCollection策略集合以管理缓存；

UniqueAccessExpire缓存，采用UniqueAccessExpireStrategy策略进行缓存管理；

UniqueAccessExpireCache.h ：UniqueAccessExpireCache缓存继承于AbstractCache，该缓存类要求TValue提供getTimeout获取超时时间戳；也即一个固定的相对超时时间；
UniqueAccessExpireStrategy.h ：UniqueAccessExpireStrategy类继承于AbstractStrategy策略类，接口中onAdd接口通过计算相对时间和当前实现作为当前的项的到期时间戳；其他接口实现类似；

UniqueAccessExpireLRU缓存，采用结合近期最少访问策略和UniqueAccessExpireStrategy策略；

UniqueAccessExpireLRUCache.h ：UniqueAccessExpireLRUCache类继承于AbstractCache，使用StrategyCollection策略集合以管理缓存；该缓存相对UniqueAccessExpire缓存增加了近期最少访问策略，也即onGet接口中会修正更新当前被访问的缓存项时间戳；