系统设计题：缓存类 TipCache设计

[Sunny-117]

假设你有一个缓存类 TipCache，用于在内存中存储键值对。以下是该类的初始实现：

class TipCache {
    constructor() {
        this._cachePool = {};
    }
    
    set(key, value) {
        this._cachePool[key] = value;
    }
    
    get(key) {
        return this._cachePool[key];
    }
}

export default new TipCache();

任务1：基于上述 TipCache 类，请你完成以下功能：

• 实现一个 delete 方法，能够根据键删除缓存中的数据。
• 实现一个 has 方法，检查缓存中是否存在某个键。

任务2：为该缓存类增加以下高级功能：

• 自动过期机制：增加缓存项的过期时间参数，支持在设置缓存项时传入一个过期时间（以毫秒为单位）。如果缓存项过期，get 方法应该返回 null 或 undefined。
• LRU (Least Recently Used) 淘汰策略：为 TipCache 类添加 LRU 淘汰策略。在缓存空间满时，删除最久未使用的缓存项。你需要增加一个容量限制参数 maxSize，当缓存数量超过 maxSize 时，自动淘汰最近最少使用的缓存项。

任务3：编写单元测试，确保你的实现能够正确处理以下情况：

• 正常的 set 和 get 操作。
• 删除缓存项。
• 检查缓存项是否存在。
• 自动过期的缓存项。
• 当缓存满时，LRU 策略正确执行。

要求：

• 请使用原生 JavaScript 实现，不依赖第三方库。
• 代码需具备良好的可读性，并提供必要的注释说明。
• 所有代码需经过充分的单元测试，并保证通过。

提示

• 考虑使用 Map 来实现 LRU 淘汰策略。
• 过期机制可以通过 setTimeout 或存储时间戳来实现。

[Sunny-117]

class TipCache {
    constructor(maxSize = 5) {
        this._cachePool = new Map(); // 使用 Map 来维护顺序
        this._maxSize = maxSize;
    }

    _isExpired(entry) {
        if (entry.expiry && Date.now() > entry.expiry) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    set(key, value, ttl = 0) {
        if (this._cachePool.has(key)) {
            // 删除旧的位置，重新插入新位置
            this._cachePool.delete(key);
        } else if (this._cachePool.size >= this._maxSize) {
            // 淘汰最久未使用的缓存项
            const oldestKey = this._cachePool.keys().next().value;
            this._cachePool.delete(oldestKey);
        }

        const expiry = ttl > 0 ? Date.now() + ttl : null;
        this._cachePool.set(key, { value, expiry });
    }

    get(key) {
        if (!this._cachePool.has(key)) {
            return null;
        }

        const entry = this._cachePool.get(key);
        if (this._isExpired(entry)) {
            // 过期处理
            this._cachePool.delete(key);
            return null;
        }

        // 每次访问都将缓存项移动到 Map 的尾部
        this._cachePool.delete(key);
        this._cachePool.set(key, entry);

        return entry.value;
    }

    delete(key) {
        return this._cachePool.delete(key);
    }

    has(key) {
        if (!this._cachePool.has(key)) {
            return false;
        }

        const entry = this._cachePool.get(key);
        if (this._isExpired(entry)) {
            // 过期处理
            this._cachePool.delete(key);
            return false;
        }

        return true;
    }

    size() {
        return this._cachePool.size;
    }
}

export default TipCache;

[dyegral]

@Sunny-117 实现有点问题，应该在set方法中的 else if 内先去掉所有失效的字段

const sleep = (duration) => {
  return new Promise((r) => setTimeout(r, duration));
}


const test = async () => {
  const tipCache = new TipCache(2);
  tipCache.set(1, 1, 3000);
  tipCache.set(2, 2, 1000);

  await sleep(2000);

  tipCache.set(3, 3, 1000);
  console.log('此时1应该还存在，2应该在1s时失效', tipCache.get(1));
}

test();