1.缘起:

假设我们的用户管理系统要求用户的IDName都必须是唯一的,并且用户的IDName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IDName缓存起来,通常ID作为KeyName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DictionaryValues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:
ESBasic 可复用的.NET类库(11) -- 双向映射 IBidirectionalMapping


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KeyValue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:

<!--<br /><br />Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)<br />http://www.CodeHighlighter.com/<br /><br />-->///<summary>
///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>
publicinterfaceIBidirectionalMapping<T1,T2>
{
intCount{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>
voidAdd(T1t1,T2t2);

voidRemoveByT1(T1t1);
voidRemoveByT2(T2t2);

T1GetT1(T2t2);
T2GetT2(T1t1);

boolContainsT1(T1t1);
boolContainsT2(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,KeyValue是对称的,所以我没有使用TKeyTValue来命名它们,而是使用T1T2

在实现BidirectionalMapping时,我们使用两个Dictionary来完成双向映射的功能。一个DictionaryT1KeyT2Value;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,GetAllT1ListCopyGetAllT2ListCopy的实现都使用了lock,这是因为在拷贝的时候会对其KeysValues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IDName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

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