详解JavaScript 中的批处理和缓存

场景

最近在生产环境遇到了下面这样一个场景：
后台在字典表中存储了一些之前需要前后端共同维护的枚举值，并提供根据 type/id 获取字典的 API。所以在渲染列表的时候，有很多列表的字段直接就是字典的 id，而没有经过后台的数据拼装。

起初，吾辈解决问题的流程如下

  1. 确定字典字段，添加转换后的对象类型接口
  2. 将对象列表进行转换得到其中字典字段的所有值
  3. 对字典 id 列表进行去重
  4. 根据 id 列表从后台获取到所有的字典数据
  5. 将获得的字典数据转换为 id => 字典 的 Map
  6. 遍历最初的列表，对里面指定的字典字段进行转换

可以看到，上面的步骤虽然不麻烦，但却十分繁琐，需要定义额外的类型不说，还很容易发生错误。

思路

  • 使用 异步批处理 + LRU 缓存 优化性能
  • 支持异步 formatter 获得更好的使用体验

实现异步批处理

参考实现:

import { wait } from '../async/wait'

/**
 * 将多个并发异步调用合并为一次批处理
 * @param handle 批处理的函数
 * @param ms 等待的时长（时间越长则可能合并的调用越多，否则将使用微任务只合并一次同步执行的所有调用）
 */
export function batch<P extends any[], R extends any>(
 handle: (list: P[]) => Promise<Map<P, R | Error>>,
 ms: number = 0,
): (...args: P) => Promise<R> {
 //参数 => 结果 映射
 const resultCache = new Map<string, R | Error>()
 //参数 => 次数的映射
 const paramCache = new Map<string, number>()
 //当前是否被锁定
 let lock = false
 return async function (...args: P) {
  const key = JSON.stringify(args)
  paramCache.set(key, (paramCache.get(key) || 0) + 1)
  await Promise.all([wait(() => resultCache.has(key) || !lock), wait(ms)])
  if (!resultCache.has(key)) {
   try {
    lock = true
    Array.from(
     await handle(Array.from(paramCache.keys()).map((v) => JSON.parse(v))),
    ).forEach(([k, v]) => {
     resultCache.set(JSON.stringify(k), v)
    })
   } finally {
    lock = false
   }
  }
  const value = resultCache.get(key)!
  paramCache.set(key, paramCache.get(key)! - 1)
  if ((paramCache.get(key) || 0) <= 0) {
   paramCache.delete(key)
   resultCache.delete(key)
  }
  if (value instanceof Error) {
   resultCache.delete(key)
   throw value
  }
  return value as R
 }
}

实现批处理的基本思路如下

1.使用 Map paramCache 缓存传入的 参数 => 剩余调用次数（该参数还需要查询几次结果）
2.使用 Map resultCache 缓存 参数 => 结果
3.使用 lock 标识当前是否有函数正在执行
4.满足以下条件需要等待
       Map 中不包含结果
       目前有其它调用在执行
       还未满最小等待时长（收集调用的最小时间片段）
5.使用 lock 标识正在执行
6.判断是否已经存在结果
       如果不存在则执行批处理处理当前所有的参数
7.从缓存 Map 中获取结果
8.将 paramCache 中对应参数的 剩余调用次数 -1
9.判断是否还需要保留该缓存（该参数对应的剩余调用次数为 0）
       不需要则删除
10.判断缓存的结果是否是 Error
        是的话则 throw 抛出错误

LRU 缓存

参考: Wiki 缓存算法, 实现 MemoryCache

问：这里为什么使用缓存？
答：这里的字典接口在大概率上是幂等的，所以可以使用缓存提高性能
问：那么缓存策略为什么要选择 LRU 呢？
答：毫无疑问 FIFO 是不合理的
问：那为什么不选择 LFU 算法呢？它似乎能保留访问最频繁的资源
答：因为字典表并非完全幂等，吾辈希望避免一种可能–访问最多的字典一直没有删除，而它在数据库已经被更新了。

大致实现思路如下

1.使用一个 Map 记录 缓存 key => 最后访问时间
2.每次获取缓存时更新最后访问时间
3.添加新的缓存时检查缓存数量
          如果超过最大数量，则删除最后访问时间距离现在最长的一个缓存
4.添加新的缓存
Pass: 不要吐槽性能很差啦，这个场景下不会缓存特别多的元素啦，最多也就不到 1000 个吧

结合高阶函数

现在，我们可以结合这两种方式了，同时使用 onceOfSameParam/batch 两个高阶函数来优化 根据 id 获取字典信息 的 API 了。

const getById = onceOfSameParam(
 batch<[number], Dict>(async (idList) => {
  if (idList.length === 0) {
   return new Map()
  }
  // 一次批量处理多个 id
  const list = await this.getByIdList(uniqueBy(idList.flat()))
  return arrayToMap(
   list,
   (dict) => [dict.id],
   (dict) => dict,
  )
 }, 100),
)

支持异步 formatter

原本想要支持 ListTable 的异步 formatter 函数，但后来想想，如果 slot 里也包含字典 id 呢？那是否 slot 也要支持异步呢？这可是个比较棘手的问题，所以还是不支持好了。

最终，吾辈在组件与 API 之间添加了 *Service 中间层负责处理数据转换。

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