如何手?jǐn)]SpringBoot緩存系統(tǒng)

本篇文章給大家分享的是有關(guān)如何手?jǐn)]SpringBoot緩存系統(tǒng)，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

緩存是最直接有效提升系統(tǒng)性能的手段之一。個(gè)人認(rèn)為用好用對(duì)緩存是優(yōu)秀程序員的必備基本素質(zhì)。

一、通用緩存接口

1、緩存基礎(chǔ)算法

FIFO（First In First Out），先進(jìn)先出，和OS里的FIFO思路相同，如果一個(gè)數(shù)據(jù)最先進(jìn)入緩存中，當(dāng)緩存滿的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)把最先進(jìn)入緩存的數(shù)據(jù)給移除掉。

LFU（Least Frequently Used），最不經(jīng)常使用，如果一個(gè)數(shù)據(jù)在最近一段時(shí)間內(nèi)使用次數(shù)很少，那么在將來一段時(shí)間內(nèi)被使用的可能性也很小。

LRU（Least Recently Used），最近最少使用，如果一個(gè)數(shù)據(jù)在最近一段時(shí)間沒有被訪問到，那么在將來它被訪問的可能性也很小。也就是說，當(dāng)限定的空間已存滿數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)把最久沒有被訪問到的數(shù)據(jù)移除。

2、接口定義

簡單定義緩存接口，大致可以抽象如下：

package com.power.demo.cache.contract;

import java.util.function.Function;

/**
 * 緩存提供者接口
 **/
public interface CacheProviderService {

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    <T extends Object> T get(String key);

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key      緩存鍵 不可為空
     * @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     **/
    <T extends Object> T get(String key, Function<String, T> function);

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key      緩存鍵 不可為空
     * @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
     **/
    <T extends Object, M extends Object> T get(String key, Function<M, T> function, M funcParm);

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param function   如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    <T extends Object> T get(String key, Function<String, T> function, Long expireTime);

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param function   如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param funcParm   function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    <T extends Object, M extends Object> T get(String key, Function<M, T> function, M funcParm, Long expireTime);

    /**
     * 設(shè)置緩存鍵值
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     * @param obj 緩存值 不可為空
     **/
    <T extends Object> void set(String key, T obj);

    /**
     * 設(shè)置緩存鍵值
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param obj        緩存值 不可為空
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    <T extends Object> void set(String key, T obj, Long expireTime);

    /**
     * 移除緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    void remove(String key);

    /**
     * 是否存在緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    boolean contains(String key);
}

注意，這里列出的只是常見緩存功能接口，一些在特殊場(chǎng)景下用到的統(tǒng)計(jì)類的接口、分布式鎖、自增（減）等功能不在討論范圍之內(nèi)。

Get相關(guān)方法，注意多個(gè)參數(shù)的情況，緩存接口里面?zhèn)魅说腇unction，這是Java8提供的函數(shù)式接口，雖然支持的入?yún)€(gè)數(shù)有限（這里你會(huì)非常懷念.NET下的Func委托），但是僅對(duì)Java這個(gè)語言來說，這真是一個(gè)重大的進(jìn)步^_^。

接口定義好了，下面就要實(shí)現(xiàn)緩存提供者程序了。按照存儲(chǔ)類型的不同，本文簡單實(shí)現(xiàn)最常用的兩種緩存提供者：本地緩存和分布式緩存。

二、本地緩存

本地緩存，也就是JVM級(jí)別的緩存(本地緩存可以認(rèn)為是直接在進(jìn)程內(nèi)通信調(diào)用，而分布式緩存則需要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行跨進(jìn)程通信調(diào)用)，一般有很多種實(shí)現(xiàn)方式，比如直接使用Hashtable、ConcurrentHashMap等天生線程安全的集合作為緩存容器，或者使用一些成熟的開源組件，如EhCache、Guava Cache等。本文選擇上手簡單的Guava緩存。

1、什么是Guava

Guava，簡單來說就是一個(gè)開發(fā)類庫，且是一個(gè)非常豐富強(qiáng)大的開發(fā)工具包，號(hào)稱可以讓使用Java語言更令人愉悅，主要包括基本工具類庫和接口、緩存、發(fā)布訂閱風(fēng)格的事件總線等。在實(shí)際開發(fā)中，我用的最多的是集合、緩存和常用類型幫助類，很多人都對(duì)這個(gè)類庫稱贊有加。

2、添加依賴

 <dependency>
      <groupId>com.google.guava</groupId>
      <artifactId>guava</artifactId>
</dependency>

3、實(shí)現(xiàn)接口

/*
 * 本地緩存提供者服務(wù) (Guava Cache)
 * */
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = AppConst.BASE_PACKAGE_NAME)
@Qualifier("localCacheService")
public class LocalCacheProviderImpl implements CacheProviderService {

    private static Map<String, Cache<String, Object>> _cacheMap = Maps.newConcurrentMap();

    static {

        Cache<String, Object> cacheContainer = CacheBuilder.newBuilder()
                .maximumSize(AppConst.CACHE_MAXIMUM_SIZE)
                .expireAfterWrite(AppConst.CACHE_MINUTE, TimeUnit.MILLISECONDS)//最后一次寫入后的一段時(shí)間移出
                //.expireAfterAccess(AppConst.CACHE_MINUTE, TimeUnit.MILLISECONDS) //最后一次訪問后的一段時(shí)間移出
                .recordStats()//開啟統(tǒng)計(jì)功能
                .build();

        _cacheMap.put(String.valueOf(AppConst.CACHE_MINUTE), cacheContainer);
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    public <T extends Object> T get(String key) {
        T obj = get(key, null, null, AppConst.CACHE_MINUTE);

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key      緩存鍵 不可為空
     * @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     **/
    public <T extends Object> T get(String key, Function<String, T> function) {
        T obj = get(key, function, key, AppConst.CACHE_MINUTE);

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key      緩存鍵 不可為空
     * @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
     **/
    public <T extends Object, M extends Object> T get(String key, Function<M, T> function, M funcParm) {
        T obj = get(key, function, funcParm, AppConst.CACHE_MINUTE);

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param function   如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    public <T extends Object> T get(String key, Function<String, T> function, Long expireTime) {
        T obj = get(key, function, key, expireTime);

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param function   如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param funcParm   function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    public <T extends Object, M extends Object> T get(String key, Function<M, T> function, M funcParm, Long expireTime) {
        T obj = null;
        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return obj;
        }

        expireTime = getExpireTime(expireTime);

        Cache<String, Object> cacheContainer = getCacheContainer(expireTime);

        try {
            if (function == null) {
                obj = (T) cacheContainer.getIfPresent(key);
            } else {
                final Long cachedTime = expireTime;
                obj = (T) cacheContainer.get(key, () -> {
                    T retObj = function.apply(funcParm);
                    return retObj;
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return obj;
    }

    /**
     * 設(shè)置緩存鍵值  直接向緩存中插入值，這會(huì)直接覆蓋掉給定鍵之前映射的值
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     * @param obj 緩存值 不可為空
     **/
    public <T extends Object> void set(String key, T obj) {

        set(key, obj, AppConst.CACHE_MINUTE);
    }

    /**
     * 設(shè)置緩存鍵值  直接向緩存中插入值，這會(huì)直接覆蓋掉給定鍵之前映射的值
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param obj        緩存值 不可為空
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    public <T extends Object> void set(String key, T obj, Long expireTime) {
        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return;
        }

        if (obj == null) {
            return;
        }

        expireTime = getExpireTime(expireTime);

        Cache<String, Object> cacheContainer = getCacheContainer(expireTime);

        cacheContainer.put(key, obj);
    }

    /**
     * 移除緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    public void remove(String key) {
        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return;
        }

        long expireTime = getExpireTime(AppConst.CACHE_MINUTE);

        Cache<String, Object> cacheContainer = getCacheContainer(expireTime);

        cacheContainer.invalidate(key);
    }

    /**
     * 是否存在緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    public boolean contains(String key) {
        boolean exists = false;
        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return exists;
        }

        Object obj = get(key);

        if (obj != null) {
            exists = true;
        }

        return exists;
    }

    private static Lock lock = new ReentrantLock();

    private Cache<String, Object> getCacheContainer(Long expireTime) {

        Cache<String, Object> cacheContainer = null;
        if (expireTime == null) {
            return cacheContainer;
        }

        String mapKey = String.valueOf(expireTime);

        if (_cacheMap.containsKey(mapKey) == true) {
            cacheContainer = _cacheMap.get(mapKey);
            return cacheContainer;
        }

        try {
            lock.lock();
            cacheContainer = CacheBuilder.newBuilder()
                    .maximumSize(AppConst.CACHE_MAXIMUM_SIZE)
                    .expireAfterWrite(expireTime, TimeUnit.MILLISECONDS)//最后一次寫入后的一段時(shí)間移出
                    //.expireAfterAccess(AppConst.CACHE_MINUTE, TimeUnit.MILLISECONDS) //最后一次訪問后的一段時(shí)間移出
                    .recordStats()//開啟統(tǒng)計(jì)功能
                    .build();

            _cacheMap.put(mapKey, cacheContainer);

        } finally {
            lock.unlock();
        }

        return cacheContainer;
    }

    /**
     * 獲取過期時(shí)間 單位：毫秒
     *
     * @param expireTime 傳人的過期時(shí)間 單位毫秒 如小于1分鐘，默認(rèn)為10分鐘
     **/
    private Long getExpireTime(Long expireTime) {
        Long result = expireTime;
        if (expireTime == null || expireTime < AppConst.CACHE_MINUTE / 10) {
            result = AppConst.CACHE_MINUTE;
        }

        return result;
    }
}

4、注意事項(xiàng)

Guava Cache初始化容器時(shí)，支持緩存過期策略，類似FIFO、LRU和LFU等算法。

expireAfterWrite：最后一次寫入后的一段時(shí)間移出。

expireAfterAccess：最后一次訪問后的一段時(shí)間移出。

Guava Cache對(duì)緩存過期時(shí)間的設(shè)置實(shí)在不夠友好。常見的應(yīng)用場(chǎng)景，比如，有些幾乎不變的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)緩存1天，有些熱點(diǎn)數(shù)據(jù)緩存2小時(shí)，有些會(huì)話數(shù)據(jù)緩存5分鐘等等。

通常我們認(rèn)為設(shè)置緩存的時(shí)候帶上緩存的過期時(shí)間是非常容易的，而且只要一個(gè)緩存容器實(shí)例即可，比如.NET下的ObjectCache、System.Runtime.Cache等等。

但是Guava Cache不是這個(gè)實(shí)現(xiàn)思路，如果緩存的過期時(shí)間不同，Guava的CacheBuilder要初始化多份Cache實(shí)例。

好在我在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候注意到了這個(gè)問題，并且提供了解決方案，可以看到getCacheContainer這個(gè)函數(shù)，根據(jù)過期時(shí)長做緩存實(shí)例判斷，就算不同過期時(shí)間的多實(shí)例緩存也是完全沒有問題的。

三、分布式緩存

分布式緩存產(chǎn)品非常多，本文使用應(yīng)用普遍的Redis，在Spring Boot應(yīng)用中使用Redis非常簡單。

1、什么是Redis

Redis是一款開源（BSD許可）的、用C語言寫成的高性能的鍵-值存儲(chǔ)（key-value store）。它常被稱作是一款數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)服務(wù)器（data structure server）。它可以被用作緩存、消息中間件和數(shù)據(jù)庫，在很多應(yīng)用中，經(jīng)常看到有人選擇使用Redis做緩存，實(shí)現(xiàn)分布式鎖和分布式Session等。作為緩存系統(tǒng)時(shí)，和經(jīng)典的KV結(jié)構(gòu)的Memcached非常相似，但又有很多不同。

Redis支持豐富的數(shù)據(jù)類型。Redis的鍵值可以包括字符串（strings）類型，同時(shí)它還包括哈希（hashes）、列表（lists）、集合（sets）和有序集合（sorted sets）等數(shù)據(jù)類型。對(duì)于這些數(shù)據(jù)類型，你可以執(zhí)行原子操作。例如：對(duì)字符串進(jìn)行附加操作（append）；遞增哈希中的值；向列表中增加元素；計(jì)算集合的交集、并集與差集等。

Redis的數(shù)據(jù)類型：

Keys：非二進(jìn)制安全的字符類型（ not binary-safe strings ），由于key不是binary safe的字符串，所以像“my key”和“mykey\n”這樣包含空格和換行的key是不允許的。
Values：Strings、Hash、Lists、 Sets、 Sorted sets?？紤]到Redis單線程操作模式，Value的粒度不應(yīng)該過大，緩存的值越大，越容易造成阻塞和排隊(duì)。

為了獲得優(yōu)異的性能，Redis采用了內(nèi)存中（in-memory）數(shù)據(jù)集（dataset）的方式。同時(shí)，Redis支持?jǐn)?shù)據(jù)的持久化，你可以每隔一段時(shí)間將數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)存到磁盤上（snapshot），或者在日志尾部追加每一條操作命令（append only file,aof）。

Redis同樣支持主從復(fù)制（master-slave replication），并且具有非常快速的非阻塞首次同步（ non-blocking first synchronization）、網(wǎng)絡(luò)斷開自動(dòng)重連等功能。

同時(shí)Redis還具有其它一些特性，其中包括簡單的事物支持、發(fā)布訂閱 （ pub/sub）、管道（pipeline）和虛擬內(nèi)存（vm）等 。

2、添加依賴

   <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>

3、配置Redis

在application.properties配置文件中，配置Redis常用參數(shù)：

## Redis緩存相關(guān)配置
#Redis數(shù)據(jù)庫索引（默認(rèn)為0）
spring.redis.database=0
#Redis服務(wù)器地址
spring.redis.host=127.0.0.1
#Redis服務(wù)器端口
spring.redis.port=6379  
#Redis服務(wù)器密碼（默認(rèn)為空）
spring.redis.password=123321
#Redis連接超時(shí)時(shí)間 默認(rèn)：5分鐘（單位：毫秒）
spring.redis.timeout=300000ms
#Redis連接池最大連接數(shù)（使用負(fù)值表示沒有限制）
spring.redis.jedis.pool.max-active=512
#Redis連接池中的最小空閑連接
spring.redis.jedis.pool.min-idle=0
#Redis連接池中的最大空閑連接
spring.redis.jedis.pool.max-idle=8
#Redis連接池最大阻塞等待時(shí)間（使用負(fù)值表示沒有限制）
spring.redis.jedis.pool.max-wait=-1ms

常見的需要注意的是最大連接數(shù)（spring.redis.jedis.pool.max-active ）和超時(shí)時(shí)間（spring.redis.jedis.pool.max-wait）。Redis在生產(chǎn)環(huán)境中出現(xiàn)故障的頻率經(jīng)常和這兩個(gè)參數(shù)息息相關(guān)。

接著定義一個(gè)繼承自CachingConfigurerSupport（請(qǐng)注意cacheManager和keyGenerator這兩個(gè)方法在子類的實(shí)現(xiàn)）的RedisConfig類：

package com.power.demo.cache.config;

import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.annotation.CachingConfigurerSupport;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheManager;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;

/**
 * Redis緩存配置類
 */
@Configuration
@EnableCaching
public class RedisConfig extends CachingConfigurerSupport {

    @Bean
    public CacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
        return RedisCacheManager.create(connectionFactory);
    }

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();

        //Jedis的Key和Value的序列化器默認(rèn)值是JdkSerializationRedisSerializer
        //經(jīng)實(shí)驗(yàn)，JdkSerializationRedisSerializer通過RedisDesktopManager看到的鍵值對(duì)不能正常解析

        //設(shè)置key的序列化器
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());

        ////設(shè)置value的序列化器  默認(rèn)值是JdkSerializationRedisSerializer
        //使用Jackson序列化器的問題是，復(fù)雜對(duì)象可能序列化失敗，比如JodaTime的DateTime類型

        //        //使用Jackson2，將對(duì)象序列化為JSON
        //        Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
        //        //json轉(zhuǎn)對(duì)象類，不設(shè)置默認(rèn)的會(huì)將json轉(zhuǎn)成hashmap
        //        ObjectMapper om = new ObjectMapper();
        //        om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        //        om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
        //        jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);
        //        template.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);

        //將redis連接工廠設(shè)置到模板類中
        template.setConnectionFactory(factory);

        return template;
    }

//    //自定義緩存key生成策略
//    @Bean
//    public KeyGenerator keyGenerator() {
//        return new KeyGenerator() {
//            @Override
//            public Object generate(Object target, java.lang.reflect.Method method, Object... params) {
//                StringBuffer sb = new StringBuffer();
//                sb.append(target.getClass().getName());
//                sb.append(method.getName());
//                for (Object obj : params) {
//                    if (obj == null) {
//                        continue;
//                    }
//                    sb.append(obj.toString());
//                }
//                return sb.toString();
//            }
//        };
//    }
}

在RedisConfig這個(gè)類上加上@EnableCaching這個(gè)注解，這個(gè)注解會(huì)被Spring發(fā)現(xiàn)，并且會(huì)創(chuàng)建一個(gè)切面（aspect） 并觸發(fā)Spring緩存注解的切點(diǎn)（pointcut）。據(jù)所使用的注解以及緩存的狀態(tài)，這個(gè)切面會(huì)從緩存中獲取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)添加到緩存之中或者從緩存中移除某個(gè)值。

cacheManager方法，申明一個(gè)緩存管理器（CacheManager）的bean，作用就是@EnableCaching這個(gè)切面在新增緩存或者刪除緩存的時(shí)候會(huì)調(diào)用這個(gè)緩存管理器的方法。keyGenerator方法，可以根據(jù)需求自定義緩存key生成策略。

而redisTemplate方法，則主要是設(shè)置Redis模板類，比如鍵和值的序列化器（從這里可以看出，Redis的鍵值對(duì)必須可序列化）、redis連接工廠等。

RedisTemplate支持的序列化器主要有如下幾種：

JdkSerializationRedisSerializer：使用Java序列化；

StringRedisSerializer：序列化String類型的key和value；

GenericToStringSerializer：使用Spring轉(zhuǎn)換服務(wù)進(jìn)行序列化；

JacksonJsonRedisSerializer：使用Jackson 1，將對(duì)象序列化為JSON；

Jackson2JsonRedisSerializer：使用Jackson 2，將對(duì)象序列化為JSON；

OxmSerializer：使用Spring O/X映射的編排器和解排器（marshaler和unmarshaler）實(shí)現(xiàn)序列化，用于XML序列化；

注意：RedisTemplate的鍵和值序列化器，默認(rèn)情況下都是JdkSerializationRedisSerializer，它們都可以自定義設(shè)置序列化器。

推薦將字符串鍵使用StringRedisSerializer序列化器，因?yàn)檫\(yùn)維的時(shí)候好排查問題，JDK序列化器的也能識(shí)別，但是可讀性稍差(是因?yàn)榫彺娣?wù)器沒有JRE嗎？)，見如下效果：

而值序列化器則要復(fù)雜的多，很多人推薦使用Jackson2JsonRedisSerializer序列化器，但是實(shí)際開發(fā)過程中，經(jīng)常有人碰到反序列化錯(cuò)誤，經(jīng)過排查多數(shù)都和Jackson2JsonRedisSerializer這個(gè)序列化器有關(guān)。

4、實(shí)現(xiàn)接口

使用RedisTemplate，在Spring Boot中調(diào)用Redis接口比直接調(diào)用Jedis簡單多了。

package com.power.demo.cache.impl;

import com.power.demo.cache.contract.CacheProviderService;
import com.power.demo.common.AppConst;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.ValueOperations;
import org.springframework.util.StringUtils;

import javax.annotation.Resource;
import java.io.Serializable;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.function.Function;

@Configuration
@ComponentScan(basePackages = AppConst.BASE_PACKAGE_NAME)
@Qualifier("redisCacheService")
public class RedisCacheProviderImpl implements CacheProviderService {

    @Resource
    private RedisTemplate<Serializable, Object> redisTemplate;

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    public <T extends Object> T get(String key) {
        T obj = get(key, null, null, AppConst.CACHE_MINUTE);

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key      緩存鍵 不可為空
     * @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     **/
    public <T extends Object> T get(String key, Function<String, T> function) {
        T obj = get(key, function, key, AppConst.CACHE_MINUTE);

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key      緩存鍵 不可為空
     * @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
     **/
    public <T extends Object, M extends Object> T get(String key, Function<M, T> function, M funcParm) {
        T obj = get(key, function, funcParm, AppConst.CACHE_MINUTE);

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param function   如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    public <T extends Object> T get(String key, Function<String, T> function, Long expireTime) {
        T obj = get(key, function, key, expireTime);

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param function   如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param funcParm   function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    public <T extends Object, M extends Object> T get(String key, Function<M, T> function, M funcParm, Long expireTime) {
        T obj = null;
        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return obj;
        }

        expireTime = getExpireTime(expireTime);

        try {

            ValueOperations<Serializable, Object> operations = redisTemplate.opsForValue();
            obj = (T) operations.get(key);
            if (function != null && obj == null) {
                obj = function.apply(funcParm);
                if (obj != null) {
                    set(key, obj, expireTime);//設(shè)置緩存信息
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return obj;
    }

    /**
     * 設(shè)置緩存鍵值  直接向緩存中插入值，這會(huì)直接覆蓋掉給定鍵之前映射的值
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     * @param obj 緩存值 不可為空
     **/
    public <T extends Object> void set(String key, T obj) {

        set(key, obj, AppConst.CACHE_MINUTE);
    }

    /**
     * 設(shè)置緩存鍵值  直接向緩存中插入值，這會(huì)直接覆蓋掉給定鍵之前映射的值
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param obj        緩存值 不可為空
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    public <T extends Object> void set(String key, T obj, Long expireTime) {
        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return;
        }

        if (obj == null) {
            return;
        }

        expireTime = getExpireTime(expireTime);

        ValueOperations<Serializable, Object> operations = redisTemplate.opsForValue();

        operations.set(key, obj);

        redisTemplate.expire(key, expireTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    /**
     * 移除緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    public void remove(String key) {
        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return;
        }

        redisTemplate.delete(key);
    }

    /**
     * 是否存在緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    public boolean contains(String key) {
        boolean exists = false;
        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return exists;
        }

        Object obj = get(key);

        if (obj != null) {
            exists = true;
        }

        return exists;
    }

    /**
     * 獲取過期時(shí)間 單位：毫秒
     *
     * @param expireTime 傳人的過期時(shí)間 單位毫秒 如小于1分鐘，默認(rèn)為10分鐘
     **/
    private Long getExpireTime(Long expireTime) {
        Long result = expireTime;
        if (expireTime == null || expireTime < AppConst.CACHE_MINUTE / 10) {
            result = AppConst.CACHE_MINUTE;
        }

        return result;
    }
}

注意：很多教程里都講到通過注解的方式（@Cacheable，@CachePut、@CacheEvict和@Caching）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存，根據(jù)實(shí)踐，我個(gè)人是不推崇這種使用方式的。

四、緩存“及時(shí)”過期問題

這個(gè)也是開發(fā)和運(yùn)維過程中非常經(jīng)典的問題。

有些公司寫緩存客戶端的時(shí)候，會(huì)給每個(gè)團(tuán)隊(duì)分別定義一個(gè)Area，但是這個(gè)只能做到緩存鍵的分布區(qū)分，不能保證緩存“實(shí)時(shí)”有效的過期。

多年以前我寫過一篇結(jié)合實(shí)際情況的文章，也就是加上緩存版本，請(qǐng)猛擊這里 ，算是提供了一種相對(duì)有效的方案，不過高并發(fā)站點(diǎn)要慎重，防止發(fā)生雪崩效應(yīng)。

Redis還有一些其他常見問題，比如：Redis的字符串類型Key和Value都有限制，且都是不能超過512M，請(qǐng)猛擊這里。還有最大連接數(shù)和超時(shí)時(shí)間設(shè)置等問題，本文就不再一一列舉了。

五、二級(jí)緩存

在配置文件中，加上緩存提供者開關(guān)：

##是否啟用本地緩存
spring.power.isuselocalcache=1
##是否啟用Redis緩存
spring.power.isuserediscache=1

緩存提供者程序都實(shí)現(xiàn)好了，我們會(huì)再包裝一個(gè)調(diào)用外觀類PowerCacheBuilder，加上緩存版本控制，可以輕松自如地控制和切換緩存，code talks:

package com.power.demo.cache;

import com.google.common.collect.Lists;
import com.power.demo.cache.contract.CacheProviderService;
import com.power.demo.common.AppConst;
import com.power.demo.common.AppField;
import com.power.demo.util.ConfigUtil;
import com.power.demo.util.PowerLogger;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.util.StringUtils;

import java.util.List;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.function.Function;

/*
 * 支持多緩存提供程序多級(jí)緩存的緩存幫助類
 * */
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = AppConst.BASE_PACKAGE_NAME)
public class PowerCacheBuilder {

    @Autowired
    @Qualifier("localCacheService")
    private CacheProviderService localCacheService;

    @Autowired
    @Qualifier("redisCacheService")
    private CacheProviderService redisCacheService;

    private static List<CacheProviderService> _listCacheProvider = Lists.newArrayList();

    private static final Lock providerLock = new ReentrantLock();

    /**
     * 初始化緩存提供者 默認(rèn)優(yōu)先級(jí)：先本地緩存，后分布式緩存
     **/
    private List<CacheProviderService> getCacheProviders() {

        if (_listCacheProvider.size() > 0) {
            return _listCacheProvider;
        }

        //線程安全
        try {
            providerLock.tryLock(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);

            if (_listCacheProvider.size() > 0) {
                return _listCacheProvider;
            }

            String isUseCache = ConfigUtil.getConfigVal(AppField.IS_USE_LOCAL_CACHE);

            CacheProviderService cacheProviderService = null;

            //啟用本地緩存
            if ("1".equalsIgnoreCase(isUseCache)) {
                _listCacheProvider.add(localCacheService);
            }

            isUseCache = ConfigUtil.getConfigVal(AppField.IS_USE_REDIS_CACHE);

            //啟用Redis緩存
            if ("1".equalsIgnoreCase(isUseCache)) {
                _listCacheProvider.add(redisCacheService);

                resetCacheVersion();//設(shè)置分布式緩存版本號(hào)
            }

            PowerLogger.info("初始化緩存提供者成功，共有" + _listCacheProvider.size() + "個(gè)");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();

            _listCacheProvider = Lists.newArrayList();

            PowerLogger.error("初始化緩存提供者發(fā)生異常：{}", e);
        } finally {
            providerLock.unlock();
        }

        return _listCacheProvider;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    public <T extends Object> T get(String key) {
        T obj = null;

        //key = generateVerKey(key);//構(gòu)造帶版本的緩存鍵

        for (CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

            obj = provider.get(key);

            if (obj != null) {
                return obj;
            }
        }

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key      緩存鍵 不可為空
     * @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     **/
    public <T extends Object> T get(String key, Function<String, T> function) {
        T obj = null;

        for (CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

            if (obj == null) {
                obj = provider.get(key, function);
            } else if (function != null && obj != null) {//查詢并設(shè)置其他緩存提供者程序緩存
                provider.get(key, function);
            }

            //如果callable函數(shù)為空 而緩存對(duì)象不為空 及時(shí)跳出循環(huán)并返回
            if (function == null && obj != null) {
                return obj;
            }

        }

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key      緩存鍵 不可為空
     * @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
     **/
    public <T extends Object, M extends Object> T get(String key, Function<M, T> function, M funcParm) {
        T obj = null;

        for (CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

            if (obj == null) {
                obj = provider.get(key, function, funcParm);
            } else if (function != null && obj != null) {//查詢并設(shè)置其他緩存提供者程序緩存
                provider.get(key, function, funcParm);
            }

            //如果callable函數(shù)為空 而緩存對(duì)象不為空 及時(shí)跳出循環(huán)并返回
            if (function == null && obj != null) {
                return obj;
            }
        }

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param function   如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    public <T extends Object> T get(String key, Function<String, T> function, long expireTime) {
        T obj = null;

        for (CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

            if (obj == null) {
                obj = provider.get(key, function, expireTime);
            } else if (function != null && obj != null) {//查詢并設(shè)置其他緩存提供者程序緩存
                provider.get(key, function, expireTime);
            }

            //如果callable函數(shù)為空 而緩存對(duì)象不為空 及時(shí)跳出循環(huán)并返回
            if (function == null && obj != null) {
                return obj;
            }
        }

        return obj;
    }

    /**
     * 查詢緩存
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param function   如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對(duì)象 可為空
     * @param funcParm   function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    public <T extends Object, M extends Object> T get(String key, Function<M, T> function, M funcParm, long expireTime) {
        T obj = null;

        for (CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

            if (obj == null) {
                obj = provider.get(key, function, funcParm, expireTime);
            } else if (function != null && obj != null) {//查詢并設(shè)置其他緩存提供者程序緩存
                provider.get(key, function, funcParm, expireTime);
            }

            //如果callable函數(shù)為空 而緩存對(duì)象不為空 及時(shí)跳出循環(huán)并返回
            if (function == null && obj != null) {
                return obj;
            }
        }

        return obj;
    }

    /**
     * 設(shè)置緩存鍵值  直接向緩存中插入或覆蓋值
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     * @param obj 緩存值 不可為空
     **/
    public <T extends Object> void set(String key, T obj) {

        //key = generateVerKey(key);//構(gòu)造帶版本的緩存鍵

        for (CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

            provider.set(key, obj);

        }
    }

    /**
     * 設(shè)置緩存鍵值  直接向緩存中插入或覆蓋值
     *
     * @param key        緩存鍵 不可為空
     * @param obj        緩存值 不可為空
     * @param expireTime 過期時(shí)間（單位：毫秒） 可為空
     **/
    public <T extends Object> void set(String key, T obj, Long expireTime) {

        //key = generateVerKey(key);//構(gòu)造帶版本的緩存鍵

        for (CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

            provider.set(key, obj, expireTime);

        }
    }

    /**
     * 移除緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    public void remove(String key) {

        //key = generateVerKey(key);//構(gòu)造帶版本的緩存鍵

        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return;
        }

        for (CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

            provider.remove(key);

        }
    }

    /**
     * 是否存在緩存
     *
     * @param key 緩存鍵 不可為空
     **/
    public boolean contains(String key) {
        boolean exists = false;

        //key = generateVerKey(key);//構(gòu)造帶版本的緩存鍵

        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return exists;
        }

        Object obj = get(key);

        if (obj != null) {
            exists = true;
        }

        return exists;
    }

    /**
     * 獲取分布式緩存版本號(hào)
     **/
    public String getCacheVersion() {
        String version = "";
        boolean isUseCache = checkUseRedisCache();

        //未啟用Redis緩存
        if (isUseCache == false) {
            return version;
        }

        version = redisCacheService.get(AppConst.CACHE_VERSION_KEY);

        return version;
    }

    /**
     * 重置分布式緩存版本  如果啟用分布式緩存，設(shè)置緩存版本
     **/
    public String resetCacheVersion() {
        String version = "";
        boolean isUseCache = checkUseRedisCache();

        //未啟用Redis緩存
        if (isUseCache == false) {
            return version;
        }

        //設(shè)置緩存版本
        version = String.valueOf(Math.abs(UUID.randomUUID().hashCode()));
        redisCacheService.set(AppConst.CACHE_VERSION_KEY, version);

        return version;
    }

    /**
     * 如果啟用分布式緩存，獲取緩存版本，重置查詢的緩存key，可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)實(shí)時(shí)的緩存過期控制
     * <p>
     * 如沒有啟用分布式緩存，緩存key不做修改，直接返回
     **/
    public String generateVerKey(String key) {

        String result = key;
        if (StringUtils.isEmpty(key) == true) {
            return result;
        }

        boolean isUseCache = checkUseRedisCache();

        //沒有啟用分布式緩存，緩存key不做修改，直接返回
        if (isUseCache == false) {
            return result;
        }

        String version = redisCacheService.get(AppConst.CACHE_VERSION_KEY);
        if (StringUtils.isEmpty(version) == true) {
            return result;
        }

        result = String.format("%s_%s", result, version);

        return result;
    }

    /**
     * 驗(yàn)證是否啟用分布式緩存
     **/
    private boolean checkUseRedisCache() {
        boolean isUseCache = false;
        String strIsUseCache = ConfigUtil.getConfigVal(AppField.IS_USE_REDIS_CACHE);

        isUseCache = "1".equalsIgnoreCase(strIsUseCache);

        return isUseCache;
    }
}

單元測(cè)試如下：

@Test
    public void testCacheVerson() throws Exception {

        String version = cacheBuilder.getCacheVersion();
        System.out.println(String.format("當(dāng)前緩存版本：%s", version));

        String cacheKey = cacheBuilder.generateVerKey("goods778899");

        GoodsVO goodsVO = new GoodsVO();
        goodsVO.setGoodsId(UUID.randomUUID().toString());
        goodsVO.setCreateTime(new Date());
        goodsVO.setCreateDate(new DateTime(new Date()));
        goodsVO.setGoodsType(1024);
        goodsVO.setGoodsCode("123456789");
        goodsVO.setGoodsName("我的測(cè)試商品");

        cacheBuilder.set(cacheKey, goodsVO);

        GoodsVO goodsVO1 = cacheBuilder.get(cacheKey);

        Assert.assertNotNull(goodsVO1);

        version = cacheBuilder.resetCacheVersion();
        System.out.println(String.format("重置后的緩存版本：%s", version));


        cacheKey = cacheBuilder.generateVerKey("goods112233");

        cacheBuilder.set(cacheKey, goodsVO);

        GoodsVO goodsVO2 = cacheBuilder.get(cacheKey);

        Assert.assertNotNull(goodsVO2);

        Assert.assertTrue("兩個(gè)緩存對(duì)象的主鍵相同", goodsVO1.getGoodsId().equals(goodsVO2.getGoodsId()));
    }

一個(gè)滿足基本功能的多級(jí)緩存系統(tǒng)就好了。

在Spring Boot應(yīng)用中使用緩存則非常簡潔，選擇調(diào)用上面包裝好的緩存接口即可。

String cacheKey = _cacheBuilder.generateVerKey("com.power.demo.apiservice.impl.getgoodsbyid." + request.getGoodsId());

GoodsVO goodsVO = _cacheBuilder.get(cacheKey, _goodsService::getGoodsByGoodsId, request.getGoodsId());

到這里Spring Boot業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)中最常用到的ORM，緩存和隊(duì)列三板斧就介紹完了。

在開發(fā)的過程中你會(huì)發(fā)現(xiàn)，Java真的是非常非常中規(guī)中矩的語言，你需要不斷折騰并熟悉常見的開源中間件和工具，開源的輪子實(shí)在是太豐富，多嘗試幾個(gè)，實(shí)踐出真知。

以上就是如何手?jǐn)]SpringBoot緩存系統(tǒng)，小編相信有部分知識(shí)點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿?huì)見到或用到的。希望你能通過這篇文章學(xué)到更多知識(shí)。更多詳情敬請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。