Java中怎么實(shí)現(xiàn)本地緩存

Java中怎么實(shí)現(xiàn)本地緩存，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個(gè)難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

1、存儲(chǔ)集合的選擇

實(shí)現(xiàn)本地緩存，存儲(chǔ)容器肯定是 key/value 形式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在 Java 中，也就是我們常用的 Map 集合。Map 中有 HashMap、Hashtable、ConcurrentHashMap 幾種供我們選擇，如果不考慮高并發(fā)情況下數(shù)據(jù)安全問題，我們可以選擇HashMap，如果考慮高并發(fā)情況下數(shù)據(jù)安全問題，我們可以選擇 Hashtable、ConcurrentHashMap 中的一種集合，但是我們優(yōu)先選擇 ConcurrentHashMap，因?yàn)?ConcurrentHashMap 的性能比 Hashtable 要好。

2、過期緩存處理

因?yàn)榫彺嬷苯哟鎯?chǔ)在內(nèi)存中，如果我們不處理過期緩存，內(nèi)存將被大量無效緩存占用，這不是我們想要的，所以我們需要清理這些失效的緩存。過期緩存處理可以參考 Redis 的策略來實(shí)現(xiàn)，Redis 采用的是定期刪除 + 懶惰淘汰策略。

定期刪除策略

定期刪除策略是每隔一段時(shí)間檢測已過期的緩存，并且降之刪除。這個(gè)策略的優(yōu)點(diǎn)是能夠確保過期的緩存都會(huì)被刪除。同時(shí)也存在著缺點(diǎn)，過期的緩存不一定能夠及時(shí)的被刪除，這跟我們設(shè)置的定時(shí)頻率有關(guān)系，另一個(gè)缺點(diǎn)是如果緩存數(shù)據(jù)較多時(shí)，每次檢測也會(huì)給 cup 帶來不小的壓力。

懶惰淘汰策略

懶惰淘汰策略是在使用緩存時(shí)，先判斷緩存是否過期，如果過期將它刪除，并且返回空。這個(gè)策略的優(yōu)點(diǎn)是只有在查找的時(shí)候，才判斷是否過期，對 CUP 影響較。同時(shí)這種策略有致命的缺點(diǎn)，當(dāng)存入了大量的緩存，這些緩存都沒有被使用并且已過期，都將成為無效緩存，這些無效的緩存將占用你大量的內(nèi)存空間，最后導(dǎo)致服務(wù)器內(nèi)存溢出。

我們簡單的了解了一下 Redis 的兩種過期緩存處理策略，每種策略都存在自己的優(yōu)缺點(diǎn)。所以我們在使用過程中，可以將兩種策略組合起來，結(jié)合效果還是非常理想的。

3、緩存淘汰策略

緩存淘汰跟過期緩存處理要區(qū)別開來，緩存淘汰是指當(dāng)我們的緩存?zhèn)€數(shù)達(dá)到我們指定的緩存?zhèn)€數(shù)時(shí)，畢竟我們的內(nèi)存不是無限的。如果我們需要繼續(xù)添加緩存的話，我們就需要在現(xiàn)有的緩存中根據(jù)某種策略淘汰一些緩存，給新添加的緩存騰出位置，下面一起來認(rèn)識幾種常用的緩存淘汰策略。

先進(jìn)先出策略

最先進(jìn)入緩存的數(shù)據(jù)在緩存空間不夠的情況下會(huì)被優(yōu)先被清除掉，以騰出新的空間接受新的數(shù)據(jù)。該策略主要比較緩存元素的創(chuàng)建時(shí)間。在一些對數(shù)據(jù)實(shí)效性要求比較高的場景下，可考慮選擇該類策略，優(yōu)先保障最新數(shù)據(jù)可用。

最少使用策略

無論是否過期，根據(jù)元素的被使用次數(shù)判斷，清除使用次數(shù)較少的元素釋放空間。該策略主要比較元素的hitCount（命中次數(shù)），在保證高頻數(shù)據(jù)有效性場景下，可選擇這類策略。

最近最少使用策略

無論是否過期，根據(jù)元素最后一次被使用的時(shí)間戳，清除最遠(yuǎn)使用時(shí)間戳的元素釋放空間。該策略主要比較緩存最近一次被get使用時(shí)間。在熱點(diǎn)數(shù)據(jù)場景下較適用，優(yōu)先保證熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的有效性。

隨機(jī)淘汰策略

無論是否過期，隨機(jī)淘汰某個(gè)緩存，如果對緩存數(shù)據(jù)沒有任何要求，可以考慮使用該策略。

不淘汰策略

當(dāng)緩存達(dá)到指定值之后，不淘汰任何緩存，而是不能新增緩存，直到有緩存淘汰時(shí)，才能繼續(xù)添加緩存。

上面是實(shí)現(xiàn)本地緩存需要考慮的三個(gè)點(diǎn)，看完我們應(yīng)該知該如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)本地緩存了，不妨我們一起來實(shí)現(xiàn)一個(gè)本地緩存。

實(shí)現(xiàn)本地緩存

在該 Demo 中，我們采用 ConcurrentHashMap 作為存儲(chǔ)集合，這樣即使在高并發(fā)的情況下，我們也能夠保證緩存的安全。過期緩存處理在這里我只使用了定時(shí)刪除策略，并沒有使用定時(shí)刪除 + 懶惰淘汰策略，你可以自己動(dòng)手嘗試一下使用這兩種策略進(jìn)行過期緩存處理。在緩存淘汰方面，我在這里采用了最少使用策略。好了，技術(shù)選型都知道了，我們一起來看看代碼實(shí)現(xiàn)。

緩存對象類

public class Cache implements Comparable<Cache>{  // 鍵  private Object key;  // 緩存值  private Object value;  // 最后一次訪問時(shí)間  private long accessTime;  // 創(chuàng)建時(shí)間  private long writeTime;  // 存活時(shí)間  private long expireTime;  // 命中次數(shù)  private Integer hitCount;  ...getter/setter()...

添加緩存

/** * 添加緩存 * * @param key * @param value */public void put(K key, V value,long expire) {  checkNotNull(key);  checkNotNull(value);  // 當(dāng)緩存存在時(shí)，更新緩存  if (concurrentHashMap.containsKey(key)){    Cache cache = concurrentHashMap.get(key);    cache.setHitCount(cache.getHitCount()+1);    cache.setWriteTime(System.currentTimeMillis());    cache.setAccessTime(System.currentTimeMillis());    cache.setExpireTime(expire);    cache.setValue(value);    return;  }  // 已經(jīng)達(dá)到最大緩存  if (isFull()) {    Object kickedKey = getKickedKey();    if (kickedKey !=null){      // 移除最少使用的緩存      concurrentHashMap.remove(kickedKey);    }else {      return;    }  }  Cache cache = new Cache();  cache.setKey(key);  cache.setValue(value);  cache.setWriteTime(System.currentTimeMillis());  cache.setAccessTime(System.currentTimeMillis());  cache.setHitCount(1);  cache.setExpireTime(expire);  concurrentHashMap.put(key, cache);}

獲取緩存

/** * 獲取緩存 * * @param key * @return */public Object get(K key) {  checkNotNull(key);  if (concurrentHashMap.isEmpty()) return null;  if (!concurrentHashMap.containsKey(key)) return null;  Cache cache = concurrentHashMap.get(key);  if (cache == null) return null;  cache.setHitCount(cache.getHitCount()+1);  cache.setAccessTime(System.currentTimeMillis());  return cache.getValue();}

獲取最少使用的緩存

/**   * 獲取最少使用的緩存   * @return   */  private Object getKickedKey() {    Cache min = Collections.min(concurrentHashMap.values());    return min.getKey();  }

過期緩存檢測方法

/** * 處理過期緩存 */class TimeoutTimerThread implements Runnable {  public void run() {    while (true) {      try {        TimeUnit.SECONDS.sleep(60);        expireCache();      } catch (Exception e) {        e.printStackTrace();      }    }  }  /**   * 創(chuàng)建多久后，緩存失效   *   * @throws Exception   */  private void expireCache() throws Exception {    System.out.println("檢測緩存是否過期緩存");    for (Object key : concurrentHashMap.keySet()) {      Cache cache = concurrentHashMap.get(key);      long timoutTime = TimeUnit.NANOSECONDS.toSeconds(System.nanoTime()          - cache.getWriteTime());      if (cache.getExpireTime() > timoutTime) {        continue;      }      System.out.println(" 清除過期緩存 ： " + key);      //清除過期緩存      concurrentHashMap.remove(key);    }  }}

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