1. 缘起:
假设我们的用户管理系统要求用户的 ID 和 Name 都必须是唯一的,并且用户的 ID 和 Name 一经确定就不能被修改。而且管理系统经常需要根据 ID 来查找 Name ,也经常需要根据 Name 来查找 ID 。根据这样的需求,我们可以考虑使用一个 Dictionary 来将 ID 和 Name 缓存起来,通常 ID 作为 Key , Name 作为 Value 。这样便可实现通过 ID 查询 Name 的快速查找,但是,通过 Name 查找 ID 就不是那么快了,因为涉及到对 Dictionary 的 Values 做遍历的操作。那么,有可能使得通过 Name 查找 ID 的速度与通过 ID 查找 Name 的速度一样快吗?
于是,我设计了 ESBasic.ObjectManagement.Cache.IBidirectionalMapping (双向映射)来解决这个问题。
双向映射的形象示意图如下:2. 适用场合:
如果满足以下的条件,则可以使用双向映射:
(1) Key 是唯一的, Value 也是唯一的。
(2) 需要对 Key 和 Value 做缓存。
(3) 经常需要根据 Key 来查找 Value 。
(4) 经常需要根据 Value 来查找 Key 。
3 .设计思想与实现
IBidirectionalMapping 接口定义如下:
/// IBidirectionalMapping双向映射。即Key和Value都是唯一的,在这种情况下使用IBidirectionalMapping可提升依据Value查找Key的速度。
/// 该接口的实现必须是线程安全的。2008.08.20
/// </summary>
public interface IBidirectionalMapping < T1,T2 >
{
int Count{ get ;}
/// <summary>
/// Add添加映射对。如果已经有相同的key/value存在,则会覆盖。
/// </summary>
void Add(T1t1,T2t2);
void RemoveByT1(T1t1);
void RemoveByT2(T2t2);
T1GetT1(T2t2);
T2GetT2(T1t1);
bool ContainsT1(T1t1);
bool ContainsT2(T2t2);
/// <summary>
/// GetAllT1ListCopy返回T1类型元素列表的拷贝。
/// </summary>
IList < T1 > GetAllT1ListCopy();
/// <summary>
/// GetAllT2ListCopy返回T2类型元素列表的拷贝。
/// </summary>
IList < T2 > GetAllT2ListCopy();
}
该接口使用了两个泛型参数,根据上面的描述,一个泛型参数表示 Key 的类型,另一个泛型参数表示 Vlaue 的类型。由于,在双向映射中, Key 和 Value 是对称的,所以我没有使用 TKey 和 TValue 来命名它们,而是使用 T1 和 T2 。
在实现 BidirectionalMapping 时,我们使用两个 Dictionary 来完成双向映射的功能。一个 Dictionary 以 T1 为 Key , T2 为 Value ;另一个刚好反过来。
在实现的具体过程中,要注意以下几点:
(1) 为了允许在多线程的环境中使用双向映射,所以 BidirectionalMapping 必须在对内部 Dictionary 操作的时候进行加锁控制。
(2) 在实现 Add 方法添加一个“映射对”的时候,必须判断当前是否已经存在了相同的值,如果存在,则先删除旧的映射对,再添加新的映射对。
(3) 要注意一个细节, GetAllT1ListCopy 和 GetAllT2ListCopy 的实现都使用了 lock ,这是因为在拷贝的时候会对其 Keys 或 Values 进行 foreach 遍历,而在对 Dictionary 中的元素进行 foreach 遍历的时候,如果同时向其中添加或删除元素,则 foreach 操作是会抛出异常的。
4. 使用时的注意事项
BidirectionalMapping 提升了通过 Name 查找 ID 的速度,这是通过使用了更大的内存来做到的,是典型的“空间换时间”的例子。所以,对于巨大规模的映射对的缓存,要注意内存的使用问题。
另外,映射对中的两个元素的类型不一定非是 ID 或 Name 这样的简单对象,实际上,非常复杂的对象也可以缓存在双向映射中,只要其 GetHashCode 方法实现的恰当就不会有任何问题。
5. 扩展
双向映射 BidirectionalMapping 暂时没有任何扩展。注:ESBasic源码可到 http://esbasic.codeplex.com/ 下载。
ESBasic讨论:37677395
ESBasic开源前言