Java高性能本地緩存框架Caffeine的實現(xiàn)
一、序言
Caffeine是一個進程內(nèi)部緩存框架,使用了Java 8最新的[StampedLock]樂觀鎖技術,極大提高緩存并發(fā)吞吐量,一個高性能的 Java 緩存庫,被稱為最快緩存。
二、緩存簡介
(一)緩存對比
從橫向?qū)ΤS玫木彺孢M行對比,有助于加深對緩存的理解,有助于提高技術選型的合理性。下面對比三種常用緩存:Redis、EhCache、Caffeine。
1、序列化
| 緩存 | 序列化 | 原因 |
|---|---|---|
| Redis | 必須實現(xiàn)序列化 | 進程間數(shù)據(jù)傳輸,因此必須實現(xiàn)序列化。大多數(shù)情況下涉及內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)絡傳輸;作為緩存數(shù)據(jù)庫使用,持久化是標配。 |
| EhCache | 不一定需要實現(xiàn)序列化 | 當緩存配置不持久化到磁盤時,無需實現(xiàn)序列化接口。使用時,如果不確定是否需要持久化到磁盤,建議統(tǒng)一實現(xiàn)序列化接口。 |
| Caffeine | 不需要實現(xiàn)序列化 | Map對象的改進型接口,不涉及任何形式的網(wǎng)絡傳輸和持久化,因此完全不需要實現(xiàn)序列化接口。 |
2、進程關系
| 緩存 | 進程關系 | 備注 |
|---|---|---|
| Redis | 與業(yè)務進程獨立,由操作系統(tǒng)獨立管理,業(yè)務系統(tǒng)重啟對緩存服務無影響 | Redis服務與業(yè)務服務獨立,互相影響較小 |
| EhCache | 附著于業(yè)務進程,業(yè)務系統(tǒng)重啟,存儲與內(nèi)存部分的緩存數(shù)據(jù)丟失;存儲與硬盤部分的數(shù)據(jù)繼續(xù)存在 | 緩存配置存在兩種模式:一種是純內(nèi)存型,一種是可持久化到磁盤 |
| Caffeine | 附著于業(yè)務進程,業(yè)務系統(tǒng)重啟,緩存數(shù)據(jù)全部丟失 | 純內(nèi)存型 |
內(nèi)存型緩存的理解:緩存都是使用內(nèi)存作為存儲媒介的,各種緩存服務的區(qū)別如下:Caffeine是內(nèi)存型緩存是指緩存與調(diào)用者屬于同一個應用,準確的說屬于同一個JVM;Redis是指另外一個獨立進程的內(nèi)存型,緩存數(shù)據(jù)存儲在Redis數(shù)據(jù)庫的內(nèi)存中,而不是在調(diào)用服務所屬的內(nèi)存中。
(二)本地緩存
本地緩存與分布式緩存對應,緩存進程和應用進程同屬于一個JVM,數(shù)據(jù)的讀、寫在一個進程內(nèi)完成。本地緩存沒有網(wǎng)絡開銷,訪問速度很快。
Caffeine是基于Guava Cache增強的新一代緩存技術,緩存性能極其出色。
1、Map
JDK內(nèi)置的Map可作為緩存的一種實現(xiàn)方式,然而嚴格意義來講,其不能算作緩存的范疇。原因如下:一是其存儲的數(shù)據(jù)不能主動過期;二是無任何緩存淘汰策略。
三、SpringCache
Caffeine作為Spring體系中內(nèi)置的緩存之一,Spring Cache同樣提供調(diào)用接口支持。
(一)需求分析
1、CacheManager
Caffeine屬于進程內(nèi)部緩存框架,不需要配置多數(shù)據(jù)源,因此一個CacheManager即可滿足需求。如果應用中僅使用Caffeine作為唯一的緩存框架,那么通過注解使用時無需顯式指明。
2、CacheName
任何一類緩存,不同業(yè)務模塊間緩存過期時間以及緩存淘汰策略幾乎不相同,因此應該支持多CacheName,并且應該具有不同配置。過期時間是不同CacheName間緩存配置的重要區(qū)別。
3、Key
內(nèi)存型緩存,無可視化界面,因此首要滿足鍵值的唯一性,鍵值唯一是正確使用業(yè)務緩存的基礎保證。
(二)序列化
Caffeine緩存不涉及任何序列化,因此目標緩存對象不需要實現(xiàn)Serializable接口。若涉及多級緩存或者多種緩存共用,其它需要網(wǎng)絡傳輸或者持久化的緩存需要序列化,Caffeine盡管也使用實現(xiàn)序列化的實體類,但是不做序列化操作。
不需要序列化,降低了緩存使用難度。
(三)集成
1、引入依賴
如果無特別要求,使用較新SpringBoot的內(nèi)置版本即可。
<dependency>
<groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
<artifactId>caffeine</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-context-support</artifactId>
</dependency>
2、全局配置
全局配置中指定使用caffeine緩存管理。
spring:
cache:
type: caffeine
3、緩存管理器
配置緩存管理器:多CacheName配置。
public interface CacheNameTimeConstant {
String CACHE_DEFAULT = "CACHE_DEFAULT";
String CACHE_10SECS = "CACHE_10SECS";
String CACHE_60SECS = "CACHE_60SECS";
}
同一個CacheManager配置多個CacheName,此處僅配置過期時間的差異,其余配置可自由增加。
@Bean
public CacheManager caffeineCacheManager() {
SimpleCacheManager cacheManager = new SimpleCacheManager();
List<CaffeineCache> caches = new ArrayList<>();
caches.add(new CaffeineCache(CacheNameTimeConstant.CACHE_5SECS,
Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(5, TimeUnit.SECONDS).build()));
caches.add(new CaffeineCache(CacheNameTimeConstant.CACHE_10SECS,
Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(10, TimeUnit.SECONDS).build()));
caches.add(new CaffeineCache(CacheNameTimeConstant.CACHE_30SECS,
Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(30, TimeUnit.SECONDS).build()));
cacheManager.setCaches(caches);
return cacheManager;
}
四、小結(jié)
Java領域可用的緩存框架非常多,Caffeine不屬于分布式緩存,但不影響其在本地緩存場景出色的表現(xiàn)。開發(fā)者在進行緩存架構(gòu)設計時需要綜合考慮各類緩存的優(yōu)缺點,依據(jù)具體場景選配相應緩存。
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