科普 | 你应该知道的Java缓存进化史(Java缓存技术演进：从入门到进阶必知科普)

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ithorizon 7个月前 (10-20) 阅读数 21 #后端开发

Java缓存技术演进：从入门到进阶必知科普

一、Java缓存技术概述

在Java应用程序中，缓存技术是一种常用的优化手段，它能够尽大概降低损耗系统的性能和响应速度，降低对后端存储系统的访问压力。本文将带你了解Java缓存技术的演进史，从基本的本地缓存到分布式缓存，让你掌握从入门到进阶的必备知识。

二、本地缓存：HashMap与LRU缓存

在Java中，最易懂的缓存实现是使用HashMap来存储键值对。但HashMap并不拥护自动过期和内存淘汰策略。以下是一个易懂的HashMap缓存实现：


Map cache = new HashMap<>();
cache.put("key1", "value1");
Object value = cache.get("key1");

为了实现自动过期和内存淘汰，我们可以使用LRU（Least Recently Used）算法。LRU算法基于数据的使用频率来淘汰最不常用的数据。Java 1.4引入了LinkedHashMap，它拥护访问顺序，可以用来实现LRU缓存：


class LRUCache extends LinkedHashMap {
    private final int cacheSize;
    public LRUCache(int cacheSize) {
        super(16, 0.75f, true);
        this.cacheSize = cacheSize;
    }
    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
        return size() > cacheSize;
    }
}

三、缓存框架：Guava Cache和Caffeine

随着Java缓存需求的成长，一些开源缓存框架应运而生。Guava Cache和Caffeine是两个流行的Java缓存框架。

Guava Cache提供了自动过期、大小局限和引用队列等功能。以下是一个易懂的Guava Cache示例：


LoadingCache cache = CacheBuilder.newBuilder()
        .maximumSize(100)
        .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
        .build(new CacheLoader() {
            public Object load(String key) {
                // 实现加载数据的逻辑
                return null;
            }
        });
Object value = cache.get("key1");

Caffeine是一个高性能的缓存库，它提供了比Guava Cache更充裕的功能，包括更灵活的过期策略和缓存统计信息。以下是一个Caffeine的示例：


CaffeineCache cache = Caffeine.newBuilder()
        .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
        .maximumSize(100)
        .build();
Object value = cache.get("key1", key -> {
    // 实现加载数据的逻辑
    return null;
});

四、分布式缓存：Redis与Memcached

随着应用程序规模的扩大，单机缓存已经无法满足需求，这时就需要分布式缓存。Redis和Memcached是两种广泛使用的分布式缓存解决方案。

Redis是一个高性能的键值存储系统，拥护多种数据结构，如字符串、列表、集合、哈希表等。以下是一个Redis的易懂使用示例：


Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);
jedis.set("key1", "value1");
String value = jedis.get("key1");
jedis.close();

Memcached是一个高性能的分布式内存对象缓存系统，首要用于缓存数据库调用、API调用或页面渲染的于是。以下是一个Memcached的易懂使用示例：


MemcachedClient client = new MemcachedClient(new InetSocketAddress("localhost", 11211));
client.set("key1", 3600, "value1");
Object value = client.get("key1");
client.close();

五、分布式缓存解决方案：Spring Cache和Redisson

Spring Cache是Spring框架提供的缓存抽象，它允许开发者通过配置的对策集成不同的缓存解决方案。以下是一个Spring Cache的示例：


@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig {
    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        return new CaffeineCacheManager("myCache");
    }
}
@Service
public class MyService {
    @Cacheable("myCache")
    public String getData(String key) {
        // 实现加载数据的逻辑
        return null;
    }
}

Redisson是一个在Redis在出现的同时实现的Java分布式缓存解决方案，它提供了多种分布式服务，如分布式锁、分布式集合等。以下是一个Redisson的示例：


Config config = new Config();
config.useSingleServer().setAddress("redis://localhost:6379");
RedissonClient redisson = Redisson.create(config);
RMap map = redisson.getMap("myMap");
map.put("key1", "value1");
Object value = map.get("key1");
redisson.shutdown();