java缓存总结,从单机缓存到分布式缓存架构

java缓存总结,从单机缓存到分布式缓存架构
1、缓存定义
 
高速数据存储层,提高程序性能
 
2、为什么要用缓存(读多写少,高并发)
 
1、提高读取吞吐量
 
2、提升应用程序性能
 
3、降低数据库成本
 
4、减少后端负载
 
5、消除数据库热点
 
6、可预测的性能
 
3、缓存分类
 
3.1、单机缓存(localCache)
 
实现方案
 
1、基于JSR107规范自研(了解即可):
 
1、Java Caching定义了5个核心接口,分别是CachingProvider, CacheManager, Cache, Entry 和 Expiry。
 
2、CachingProvider定义了创建、配置、获取、管理和控制多个CacheManager。一个应用可以在运行期访问多个CachingProvider。
 
3、CacheManager定义了创建、配置、获取、管理和控制多个唯一命名的Cache,这些Cache存在于CacheManager的上下文中。一个CacheManager仅被一个CachingProvider所拥有。
 
4、Cache是一个类似Map的数据结构并临时存储以Key为索引的值。一个Cache仅被一个CacheManager所拥有。
 
5、Entry是一个存储在Cache中的key-value对。
 
每一个存储在Cache中的条目有一个定义的有效期,即Expiry Duration。
 
一旦超过这个时间,条目为过期的状态。一旦过期,条目将不可访问、更新和删除。缓存有效期可以通过ExpiryPolicy设置。
 
2、基于ConcurrentHashMap实现数据缓存
 
3.2、分布式缓存(redis、Memcached)
 
4、单机缓存
 
1、自己实现一个单机缓存
 
创建缓存类
 
/**
 
 * @author yinfeng
 
 * @description 本地缓存实现:用map实现一个简单的缓存功能
 
 * @since 2022/2/8 13:54
 
 */
 
public class MapCacheDemo {
 
    /**
 
     * 在构造函数中,创建了一个守护程序线程,每5秒扫描一次并清理过期的对象
 
     */
 
    private static final int CLEAN_UP_PERIOD_IN_SEC = 5;
 
    /**
 
     * ConcurrentHashMap保证线程安全的要求
 
     * SoftReference <Object>  作为映射值,因为软引用可以保证在抛出OutOfMemory之前,如果缺少内存,将删除引用的对象。
 
     */
 
    private final ConcurrentHashMap<String, SoftReference<CacheObject>> cache = new ConcurrentHashMap<>();
 
    public MapCacheDemo() {
 
        //创建了一个守护程序线程,每5秒扫描一次并清理过期的对象
 
        Thread cleanerThread = new Thread(() -> {
 
            while (!Thread.currentThread()。isInterrupted()) {
 
                try {
 
                    Thread.sleep(CLEAN_UP_PERIOD_IN_SEC * 1000);
 
                    cache.entrySet()。removeIf(entry -> Optional.ofNullable(entry.getValue())。map(SoftReference::get)。map(CacheObject::isExpired)。orElse(false));
 
                } catch (InterruptedException e) {
 
                    Thread.currentThread()。interrupt();
 
                }
 
            }
 
        });
 
        cleanerThread.setDaemon(true);
 
        cleanerThread.start();
 
    }
 
    public void add(String key, Object value, long periodInMillis) {
 
        if (key == null) {
 
            return;
 
        }
 
        if (value == null) {
 
            cache.remove(key);
 
        } else {
 
            long expiryTime = System.currentTimeMillis() + periodInMillis;
 
            cache.put(key, new SoftReference<>(new CacheObject(value, expiryTime)));
 
        }
 
    }
 
    public void remove(String key) {
 
        cache.remove(key);
 
    }
 
    public Object get(String key) {
 
        return Optional.ofNullable(cache.get(key))。map(SoftReference::get)。filter(cacheObject -> !cacheObject.isExpired())。map(CacheObject::getValue)。orElse(null);
 
    }
 
    public void clear() {
 
        cache.clear();
 
    }
 
    public long size() {
 
        return cache.entrySet()。stream()。filter(entry -> Optional.ofNullable(entry.getValue())。map(SoftReference::get)。map(cacheObject -> !cacheObject.isExpired())。orElse(false))。count();
 
    }
 
    /**
 
     * 缓存对象value
 
     */
 
    private static class CacheObject {
 
        private Object value;
 
        private final long expiryTime;
 
        private CacheObject(Object value, long expiryTime) {
 
            this.value = value;
 
            this.expiryTime = expiryTime;
 
        }
 
        boolean isExpired() {
 
            return System.currentTimeMillis() > expiryTime;
 
        }
 
        public Object getValue() {
 
            return value;
 
        }
 
        public void setValue(Object value) {
 
            this.value = value;
 
        }
 
    }
 
}
 
写个main方法测试一下
 
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 
        MapCacheDemo mapCacheDemo = new MapCacheDemo();
 
        mapCacheDemo.add("uid_10001", "{1}", 5 * 1000);
 
        mapCacheDemo.add("uid_10002", "{2}", 5 * 1000);
 
        System.out.println("从缓存中取出值:" + mapCacheDemo.get("uid_10001"));
 
        Thread.sleep(5000L);
 
        System.out.println("5秒钟过后");
 
        // 5秒后数据自动清除了
 
        System.out.println("从缓存中取出值:" + mapCacheDemo.get("uid_10001"));
 
    }

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