设计前后端系统以处理长时间运行的计算任务并提供缓存支持

后端设计

1. 任务队列

创建一个任务队列来存储提交的计算任务。

@Component
public class TaskQueue {
    private final Queue<CalculationTask> queue = new LinkedList<>();

    public synchronized void addTask(CalculationTask task) {
        queue.add(task);
    }

    public synchronized CalculationTask getNextTask() {
        return queue.poll();
    }
}

2. 计算服务

@Service
public class CalculationService {
    
    @Autowired
    private TaskQueue taskQueue;
    
    @Autowired
    private CacheManager cacheManager;

    public void submitTask(CalculationTask task) {
        taskQueue.addTask(task);
    }

    @Async
    public void processTasks() {
        while (true) {
            CalculationTask task = taskQueue.getNextTask();
            if (task != null) {
                Result result = performCalculation(task);
                cacheManager.put(task.getId(), result);
            }
        }
    }

    public Result getResultFromCache(String taskId) {
        return cacheManager.get(taskId);
    }

    private Result performCalculation(CalculationTask task) {
        // Perform long-running calculation here
        // ...
        return new Result();
    }
}

3. 缓存管理器

@Component
public class CacheManager {
    private final Map<String, Result> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    public void put(String key, Result result) {
        cache.put(key, result);
    }

    public Result get(String key) {
        return cache.get(key);
    }
}

前端设计

1. 提交任务

前端通过API提交计算任务，并获取一个任务ID。

async function submitTask() {
    const response = await fetch('/submitTask', {
        method: 'POST',
        body: JSON.stringify({ /* task data */ }),
        headers: {
            'Content-Type': 'application/json'
        }
    });
    const data = await response.json();
    const taskId = data.taskId;
    return taskId;
}

2. 获取结果

前端通过任务ID获取计算结果。

async function getResult(taskId) {
    const response = await fetch(`/getResult?taskId=${taskId}`);
    const data = await response.json();
    return data.result;
}

3. 使用缓存

async function handleTask() {
    const taskId = await submitTask();
    // Poll or use a WebSocket to check if the task is completed
    const result = await getResult(taskId);
    // Use the result
}

这个设计方案通过任务队列、异步处理和缓存管理器实现了任务提交、计算和结果缓存。前端可以通过任务ID来轮询或使用WebSocket来检查任务是否完成，并从缓存中获取结果，从而减少计算时间和资源消耗。