本地缓存解决方案-Caffeine Cache

2021-10-01 19:08:18

1.1 关于Caffeine Cache

Google Guava Cache是一种非常优秀本地缓存解决方案，提供了基于容量，时间和引用的缓存回收方式。基于容量的方式内部实现采用LRU算法，基于引用回收很好的利用了Java虚拟机的垃圾回收机制。其中的缓存构造器CacheBuilder采用构建者模式提供了设置好各种参数的缓存对象，缓存核心类LocalCache里面的内部类Segment与jdk1.7及以前的ConcurrentHashMap非常相似，都继承于ReetrantLock，还有六个队列，以实现丰富的本地缓存方案。

通俗的讲，Guva是google开源的一个公共java库，类似于Apache Commons，它提供了集合，反射，缓存，科学计算，xml，io等一些工具类库。cache只是其中的一个模块。使用Guva cache能够方便快速的构建本地缓存。

Caffeine是使用Java8对Guava缓存的重写版本，在Spring Boot 2.0中将取代Guava。如果出现Caffeine，

CaffeineCacheManager将会自动配置。

1.1.1 为什么要用本地缓存

相对于IO操作

速度快，效率高

相对于Redis

Redis是一种优秀的分布式缓存实现，受限于网卡等原因，远水救不了近火

DB + Redis + LocalCache = 高效存储，高效访问

访问速度和花费的关系如下图所示：

1.1.2 什么时候用

愿意消耗一些内存空间来提升速度
预料到某些键会被多次查询
缓存中存放的数据总量不会超出内存容量

1.1.3 怎么用

设置缓存容量
设置超时时间
提供移除监听器
提供缓存加载器
构建缓存

1.2 使用Caffeine Cache

使用springboot2.x操作Caffeine Cache

搭建工程：Springboot2.x + MyBatis + MySQL + Caffeine Cache

Caffeine是使用Java8对Guava缓存的重写版本，在Spring 5.0或者Spring Boot 2.0中将取代，基于LRU算法实现，

支持多种缓存过期策略。

1.2.1 准备工作

准备好数据库和数据表并插入相应实验数据（MySQL）

-- 新建表

create database if not exists guavach charset utf8;

-- 使用表

use guavach;

-- 创建用户表tbl_user

create table tbl_user(

id int(10) not null primary key auto_increment,

name varchar(50) not null,

age int(20) not null

)engine=innodb default charset=utf8;

-- 初始化数据

insert into tbl_user values('1','codesheep.cn','25');

insert into tbl_user values('2','hansongwang99','30');

insert into tbl_user values('3','刘能','35');

insert into tbl_user values('4','赵四','38');

1.2.2 java工程

1.2.2.1 添加依赖

        <dependency>

            <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>

            <artifactId>caffeine</artifactId>

        </dependency>

1.2.2.2 配置类

引入 CaffeineCache的配置文件 CaffeineCacheConfig

@Configuration

@EnableCaching

public class CaffeineCacheConfig {

    @Bean

    public CacheManager cacheManager(){

        CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();

        //Caffeine配置

        Caffeine<Object, Object> caffeine = Caffeine.newBuilder()

                                            //最后一次写入后经过固定时间过期

                                            .expireAfterWrite(10, TimeUnit.SECONDS)

                                            //maximumSize=[long]: 缓存的最大条数

                                            .maximumSize(1000);

        cacheManager.setCaffeine(caffeine);

        return cacheManager;

    }

}

说明：

Caffeine配置说明：

initialCapacity=[integer]: 初始的缓存空间大小
maximumSize=[long]: 缓存的最大条数
maximumWeight=[long]: 缓存的最大权重
expireAfterAccess=[duration]: 最后一次写入或访问后经过固定时间过期
expireAfterWrite=[duration]: 最后一次写入后经过固定时间过期
refreshAfterWrite=[duration]: 创建缓存或者最近一次更新缓存后经过固定的时间间隔，刷新缓存
weakKeys: 打开key的弱引用
weakValues：打开value的弱引用
softValues：打开value的软引用
recordStats：开发统计功能

注意：
expireAfterWrite和expireAfterAccess同事存在时，以expireAfterWrite为准。
maximumSize和maximumWeight不可以同时使用
weakValues和softValues不可以同时使用

1.2.2.3 配置文件

server:

  port: 9020

# Mysql

spring:

  datasource:

    url: jdbc:mysql://localhost:3306/guavach?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=true&serverTimezone=UTC

    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver

    username: root

    password: root

# mybatis配置

mybatis:

  configuration:

    map-underscore-to-camel-case: true

#debug: true

1.2.2.4 实体类

public class User implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID=1L;

    private Long id;

    private String name;

    private Integer age;

    public static long getSerialVersionUID() {

        return serialVersionUID;

    }

    public Long getId() {

        return id;

    }

    public void setId(Long id) {

        this.id = id;

    }

    public String getName() {

        return name;

    }

    public void setName(String name) {

        this.name = name;

    }

    public Integer getAge() {

        return age;

    }

    public void setAge(Integer age) {

        this.age = age;

    }

}

1.2.2.5 mapper

@Mapper

public interface UserMapper {

    @Select("select * from tbl_user")

    List<User> getUsers();

    @Insert("insert into tbl_user values(#{name},#{age})")

    int addUser(User user);

    @Select("select * from tbl_user where name=#{userName}")

    List<User> getUserByName(String userName);

}

1.2.2.6 service

@Service

public class UserService{

    @Autowired

    private UserMapper userMapper;

    public List<User> getUsers() {

        return userMapper.getUsers();

    }

    public int addUser(User user) {

        return userMapper.addUser(user);

    }

    @Cacheable(value = "user",key = "#userName")

    public List<User> getUserByName(String userName) {

        List<User> users=userMapper.getUserByName(userName);

        System.out.println("从数据库中读取，而非从缓存读取!");

        return users;

    }

}

说明：在 getUsersByName接口上添加了注解：@Cacheable。这是缓存的使用注解之一，除此之外常用的还有 @CachePut和 @CacheEvit，分别简单介绍一下：

@Cacheable：配置在 getUsersByName方法上表示其返回值将被加入缓存。同时在查询时，会先从缓存中获取，若不存在才再发起对数据库的访问
@CachePut：配置于方法上时，能够根据参数定义条件来进行缓存，其与 @Cacheable不同的是使用 @CachePut标注的方法在执行前不会去检查缓存中是否存在之前执行过的结果，而是每次都会执行该方法，并将执行结果以键值对的形式存入指定的缓存中，所以主要用于数据新增和修改操作上
@CacheEvict：配置于方法上时，表示从缓存中移除相应数据。

1.2.2.7 controller

@RestController

public class UserController {

    @Autowired

    private UserService userService;

    @Autowired

    CacheManager cacheManager;

    @PostMapping("/getuserbyname")

    public List<User> getUserByName(@RequestBody User user){

        System.out.println("------------");

        System.out.println("call  /getuserbyname");

        List<User> users = userService.getUserByName(user.getName());

        return users;

    }

    @GetMapping("/hehe")

    public String hehe(){

        return "hehhehhehe";

    }

}

1.2.2.8 启动类

@SpringBootApplication

@EnableCaching//新增注解

public class Caffeinecache01Application {

    public static void main(String[] args) {

        SpringApplication.run(Caffeinecache01Application.class, args);

    }

}

1.3 运行

启动主类，使用postman测试

打开postman，输入json字段，点击send按钮后，显示返回结果

查看IDEA控制台输出

第一次获取时，为从数据库读取

接着点击，间隔时间少于10秒，显示如下结果，可以看到缓存的启用和失效时的效果如下所示（上文 Guava Cache的配置文件中设置了缓存 user的实效时间为 10s）：

码农公寓