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使用場(chǎng)景

在Java應(yīng)用中，對(duì)于訪問(wèn)頻率高，更新少的數(shù)據(jù)，通常的方案是將這類數(shù)據(jù)加入緩存中。相對(duì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取來(lái)說(shuō)，讀緩存效率會(huì)有很大提升。

在集群環(huán)境下，常用的分布式緩存有Redis、Memcached等。但在某些業(yè)務(wù)場(chǎng)景上，可能不需要去搭建一套復(fù)雜的分布式緩存系統(tǒng)，在單機(jī)環(huán)境下，通常是會(huì)希望使用內(nèi)部的緩存（LocalCache）。

實(shí)現(xiàn)

這里提供了兩種LocalCache的實(shí)現(xiàn)，一種是基于ConcurrentHashMap實(shí)現(xiàn)基本本地緩存，另外一種是基于LinkedHashMap實(shí)現(xiàn)LRU策略的本地緩存。

基于ConcurrentHashMap的實(shí)現(xiàn)

  static {
    timer = new Timer();
    map = new ConcurrentHashMap<>();
  }

以ConcurrentHashMap作為緩存的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。因?yàn)?code>ConcurrentHashMap的線程安全的，所以基于此實(shí)現(xiàn)的LocalCache在多線程并發(fā)環(huán)境的操作是安全的。在JDK1.8中，ConcurrentHashMap是支持完全并發(fā)讀，這對(duì)本地緩存的效率也是一種提升。通過(guò)調(diào)用ConcurrentHashMap對(duì)map的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)緩存的操作。

私有構(gòu)造函數(shù)

  private LocalCache() {

  }

LocalCache是工具類，通過(guò)私有構(gòu)造函數(shù)強(qiáng)化不可實(shí)例化的能力。

緩存清除機(jī)制

  /**
   * 清除緩存任務(wù)類
   */
  static class CleanWorkerTask extends TimerTask {

    private String key;

    public CleanWorkerTask(String key) {
      this.key = key;
    }

    public void run() {
      LocalCache.remove(key);
    }
  }

清理失效緩存是由Timer類實(shí)現(xiàn)的。內(nèi)部類CleanWorkerTask繼承于TimerTask用戶清除緩存。每當(dāng)新增一個(gè)元素的時(shí)候，都會(huì)調(diào)用timer.schedule加載清除緩存的任務(wù)。

基于LinkedHashMap的實(shí)現(xiàn)

以LinkedHashMap作為緩存的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。主要是通過(guò)LinkedHashMap的按照訪問(wèn)順序的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)LRU策略。

LRU

LRU是Least Recently Used的縮寫，即最近最久未使用。LRU緩存將會(huì)利用這個(gè)算法來(lái)淘汰緩存中老的數(shù)據(jù)元素，從而優(yōu)化內(nèi)存空間。

基于LRU策略的map

這里利用LinkedHashMap來(lái)實(shí)現(xiàn)基于LRU策略的map。通過(guò)調(diào)用父類LinkedHashMap的構(gòu)造函數(shù)來(lái)實(shí)例化map。參數(shù)accessOrder設(shè)置為true保證其可以實(shí)現(xiàn)LRU策略。

static class LRUMap<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {

    ... // 省略部分代碼

    public LRUMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
      super(initialCapacity, loadFactor, true);
    }

    ... // 省略部分代碼

    /**
     * 重寫LinkedHashMap中removeEldestEntry方法;
     * 新增元素的時(shí)候,會(huì)判斷當(dāng)前map大小是否超過(guò)DEFAULT_MAX_CAPACITY,超過(guò)則移除map中最老的節(jié)點(diǎn);
     *
     * @param eldest
     * @return
     */
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) {
      return size() > DEFAULT_MAX_CAPACITY;
    }

  }

線程安全

 /**
     * 讀寫鎖
     */
    private final ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

    private final Lock rLock = readWriteLock.readLock();

    private final Lock wLock = readWriteLock.writeLock();

LinkedHashMap并不是線程安全，如果不加控制的在多線程環(huán)境下使用的話，會(huì)有問(wèn)題。所以在LRUMap中引入了ReentrantReadWriteLock讀寫鎖，來(lái)控制并發(fā)問(wèn)題。

緩存淘汰機(jī)制

 protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) {
      return size() > DEFAULT_MAX_CAPACITY;
    }

此處重寫LinkedHashMap中removeEldestEntry方法， 當(dāng)緩存新增元素的時(shí)候,會(huì)判斷當(dāng)前map大小是否超過(guò)DEFAULT_MAX_CAPACITY,超過(guò)則移除map中最老的節(jié)點(diǎn)。

緩存清除機(jī)制

緩存清除機(jī)制與ConcurrentHashMap的實(shí)現(xiàn)一致，均是通過(guò)timer實(shí)現(xiàn)。

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