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什么是 Memoization？

Memoization（記憶化）是一種優(yōu)化技術(shù)，主要用于加速計(jì)算機(jī)程序。它通過存儲(chǔ)耗時(shí)函數(shù)的計(jì)算結(jié)果，在相同輸入再次傳遞時(shí)，直接返回緩存的結(jié)果，從而避免重復(fù)計(jì)算。

為什么需要 Memoization？

讓我們通過一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來了解 Memoization 的必要性。

function square(num) {
  return num * num;
}

console.log(square(2)); // 返回 4
console.log(square(9999999999999999)); // 這是一項(xiàng)耗時(shí)的計(jì)算
console.log(square(9999999999999999)); // 我們是否應(yīng)該為相同的輸入重新計(jì)算？

上面的函數(shù)對(duì)于較小的數(shù)字輸入計(jì)算非常快，但如果輸入是一個(gè)非常大的數(shù)字，如 9999999999999999，調(diào)用 square(9999999999999999) 兩次將會(huì)是一項(xiàng)耗時(shí)的計(jì)算，我們可以通過 Memoization 避免這種重復(fù)計(jì)算。

如何將上述函數(shù)轉(zhuǎn)換為 Memoized 函數(shù)？

function square(n) {
  return n * n;
}

function memoizedSquare() {
  let cache = {};
  return function optimizedSquare(num) {
    if (num in cache) {
      console.log('從緩存中返回結(jié)果');
      return cache[num];
    } else {
      console.log('計(jì)算平方');
      const result = square(num);
      cache[num] = result;
      return result;
    }
  };
}

const memoSquare = memoizedSquare();
console.log(memoSquare(9999999999999999));
console.log(memoSquare(9999999999999999));

// 輸出:
// "計(jì)算平方"
// 1e+32

// "從緩存中返回結(jié)果"
// 1e+32

在這個(gè)例子中，我們創(chuàng)建了一個(gè) memoizedSquare() 函數(shù)，該函數(shù)利用 JavaScript 的閉包和對(duì)象來實(shí)現(xiàn)緩存機(jī)制。我們檢查輸入數(shù)字是否已在緩存中，如果在則返回緩存結(jié)果，否則進(jìn)行計(jì)算并將結(jié)果存儲(chǔ)在緩存中。這種方法可以幫助我們避免不必要的耗時(shí)計(jì)算。

改進(jìn)的可重用 Memoize 函數(shù)

function memoize(callback) {
  let cache = {};
  return function(...args) {
    const key = args.toString();
    if (key in cache) {
      console.log('從緩存中返回結(jié)果');
      return cache[key];
    } else {
      console.log('計(jì)算結(jié)果');
      const result = callback(...args);
      cache[key] = result;
      return result;
    }
  };
}

function multiply(a, b) {
  return a * b;
}

const memoMultiplication = memoize(multiply);
console.log(memoMultiplication(10, 10));
console.log(memoMultiplication(10, 10));

// 輸出:
// "計(jì)算結(jié)果"
// 100
// "從緩存中返回結(jié)果"
// 100

這個(gè)通用的 memoize 函數(shù)可以應(yīng)用于任何需要緩存的函數(shù)。我們通過傳遞回調(diào)函數(shù)實(shí)現(xiàn)緩存機(jī)制，并在函數(shù)調(diào)用時(shí)檢查緩存以決定是返回緩存結(jié)果還是重新計(jì)算。

Memoization 技術(shù)的潛在缺點(diǎn)

1. 增加內(nèi)存使用：由于 Memoization 需要緩存函數(shù)調(diào)用的結(jié)果，這可能會(huì)增加程序的內(nèi)存使用，特別是當(dāng)緩存變大時(shí)。使用 Memoization 時(shí)需要小心管理內(nèi)存。

2. 緩存失效：如果 Memoized 函數(shù)的輸入隨時(shí)間變化（例如緩存的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求結(jié)果每次返回不同的數(shù)據(jù)），需要謹(jǐn)慎管理緩存以確保其始終是最新的。有時(shí)管理緩存可能比值得計(jì)算要麻煩。

3. 增加代碼復(fù)雜度：Memoization 會(huì)增加代碼的復(fù)雜度，特別是在需要處理邊緣情況或優(yōu)化緩存大小以提高性能時(shí)。需要權(quán)衡 Memoization 帶來的性能提升與其增加的復(fù)雜度及潛在的 bug。

結(jié)束

總之，Memoization 是一種強(qiáng)大的技術(shù)，可以提高 JavaScript 代碼的性能，但并非適用于所有場(chǎng)景。在使用 Memoization 之前，請(qǐng)仔細(xì)考慮其潛在的好處和缺點(diǎn)，確定它是否適合你的應(yīng)用程序。