rust实战系列 - 使用闭包和泛型实现简单的Cache

目的

本文主要围绕怎么用rust语言来设计一个cache，期间会用到闭包，泛型。

实现

use  std::{cmp::Eq, hash::Hash, collections::HashMap};


struct Cacher 
    where T: Fn(U) -> V 
{
    calculation: T,
    value: HashMap,
}

上面的代码定义了一个Cacher的结构，同时使用了泛型参数T,U,V; T是一个闭包函数，输入参数U，输出参数V。
字段Cacher.calculation的类型是一个闭包函数，类型为T，Cacher.value的类型是一个hash表，用来存储闭包函数的输入和输出。

这里使用泛型参数，因此可以灵活的处理各种情况，比如

1. 可以接受一个u32,返回u32的闭包函数
2. 可以接受一个&str，返回其长度的闭包函数

impl Cacher
    where T: Fn(U) -> V, 
    U: Eq + Hash + Copy,
    V: Copy
{
    fn new(cal: T) -> Cacher {
        Cacher {
            calculation: cal,
            value: HashMap::new()
        }
    }
    fn value(&mut self, value: U) -> V {
        let v = self.value.get(&value);
        match v {
            Some(v) => *v,
            None => {
                let v = (self.calculation)(value);
                self.value.insert(value, v);
                v
            }
        }
    }
}

上面的代码为Cacher定义了new方法用来初始化实例，这里通过U作为Hash的key需要实现Eq和Hash两个trait。
Cacher.value 用来获取缓存的值，如果hash表有执行结果则直接返回，否则调用闭包函数计算出结果存放到hash表里面，然后
再取值返回。这里U，V也强制其要求实现Copy trait，因为value函数里面会move U，V类型的值。

**最后一个重点，Cacher::new出来的每个实例，其内部的泛型参数会在编译时实际转换为对应的类型，因此要让cacher支持不同的输入输出闭包，需要重新
Cacher::new一个实例**


#[test]
fn call_with_different_values() {
    let mut c = Cacher::new(|a| a);
    let mut d = Cacher::new(|a: &str|{a.len()});

    c.value(1);
    let v2 = c.value(2);
    assert_eq!(v2, 2);

    let v1 = d.value("str123");
    let v2 = d.value("str123456");
    assert_ne!(v1, v2);
    assert_eq!(v2, 9);
}

上面的代码分别测试了两种情况：

1. Cacher支持不同的输入输出闭包
2. 测试每次不同的输入，Cacher会检查是否有缓存，没有则需要重新计算并返回

总结

本文主要是在阅读<>中的例子扩展出来的，原文的Cacher例子有两个局限性

• 第一个问题是，Cacher实例假设value方法会为不同的arg参数返回相同的值
• 这个Cacher实现的第二个问题是它只能接收一个获取u32类型参数并返回u32类型的值的闭包。但我们可能想要缓存的是一个获取字符串切片参数并返回usize值的闭包