适用性
缓存在很多场景下都是相当有用的。例如,计算或检索一个值的代价很高,并且对同样的输入需要不止一次获取值的时候,就应当考虑使用缓存。
Guava Cache与ConcurrentMap很相似,但也不完全一样。最基本的区别是ConcurrentMap会一直保存所有添加的元素,直到显式地移除。相对地,Guava Cache为了限制内存占用,通常都设定为自动回收元素。在某些场景下,尽管LoadingCache 不回收元素,它也是很有用的,因为它会自动加载缓存。
通常来说,Guava Cache适用于:
- 你愿意消耗一些内存空间来提升速度。
- 你预料到某些键会被查询一次以上。
- 缓存中存放的数据总量不会超出内存容量。(Guava Cache是单个应用运行时的本地缓存。它不把数据存放到文件或外部服务器。如果这不符合你的需求,请尝试Memcached这类工具)
- 如果你的场景符合上述的每一条,Guava Cache就适合你。
注:如果你不需要Cache中的特性,使用ConcurrentHashMap有更好的内存效率——但Cache的大多数特性都很难基于旧有的ConcurrentMap复制,甚至根本不可能做到。
Guava Cache创建方式:
// cacheLoader创建方式
LoadingCache cache = CacheBuilder.newBuilder()
.maximumSize(100) //最大缓存数目
.expireAfterAccess(1, TimeUnit.SECONDS) //缓存1秒后过期
.build(new CacheLoader() {
@Override
public String load(String key) throws Exception {
return key;
}
});
cache.put("j", "JAVA");
cache.put("c", "C++");
cache.put("s", "SCALA");
cache.put("g", "GO");
try {
System.out.println(cache.get("j"));
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println(cache.get("s")); //输出s
} catch (ExecutionException | InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// Callable创建方式
Cache stringCache = CacheBuilder.newBuilder()
.maximumSize(100)
.expireAfterAccess(1, TimeUnit.SECONDS)
.build();
try {
String fly = stringCache.get("FLY", new Callable() {
@Override
public String call() throws Exception {
return "Hi,AlexFly";
}
});
System.out.println(fly);
// lambda调用
String result = stringCache.get("java", () -> "hello java");
System.out.println(result);
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
Guava Cache缓存回收:
LoadingCache caches = CacheBuilder.newBuilder()
.maximumSize(100)
.expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
.build(new CacheLoader() {
@Override
public Object load(String key) throws Exception {
return generateValueByKey(key);
}
});
try {
System.out.println(caches.get("key-zorro"));
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
- 如代码所示,新建了名为caches的一个缓存对象,maximumSize定义了缓存的容量大小,当缓存数量即将到达容量上线时,则会进行缓存回收,回收最近没有使用或总体上很少使用的缓存项。需要注意的是在接近这个容量上限时就会发生,所以在定义这个值的时候需要视情况适量地增大一点。
- 另外通过expireAfterWrite这个方法定义了缓存的过期时间,写入十分钟之后过期。
CacheBuilder提供两种定时回收的方法:
expireAfterAccess(long, TimeUnit):缓存项在给定时间内没有被读/写访问,则回收。
请注意这种缓存的回收顺序和基于大小回收一样。
expireAfterWrite(long, TimeUnit):缓存项在给定时间内没有被写访问(创建或覆盖),则回收。
如果认为缓存数据总是在固定时候后变得陈旧不可用,这种回收方式是可取的。
- 在build方法里,传入了一个CacheLoader对象,重写了其中的load方法。当获取的缓存值不存在或已过期时,则会调用此load方法,进行缓存值的计算。
- 这就是最简单也是我们平常最常用的一种使用方法。定义了缓存大小、过期时间及缓存值生成方法。
- 如果用其他的缓存方式,如redis,我们知道上面这种“如果有缓存则返回;否则运算、缓存、然后返回”的缓存模式是有很大弊端的。当高并发条件下同时进行get操作,而此时缓存值已过期时,会导致大量线程都调用生成缓存值的方法,比如从数据库读取。这时候就容易造成数据库雪崩。这也就是我们常说的“缓存穿透”。
- 而Guava cache则对此种情况有一定控制。当大量线程用相同的key获取缓存值时,只会有一个线程进入load方法,而其他线程则等待,直到缓存值被生成。这样也就避免了缓存穿透的危险。
Guava Cache定时刷新:
如上的使用方法,虽然不会有缓存穿透的情况,但是每当某个缓存值过期时,老是会导致大量的请求线程被阻塞。而Guava则提供了另一种缓存策略,缓存值定时刷新:更新线程调用load方法更新该缓存,其他请求线程返回该缓存的旧值。这样对于某个key的缓存来说,只会有一个线程被阻塞,用来生成缓存值,而其他的线程都返回旧的缓存值,不会被阻塞。
这里就需要用到Guava cache的refreshAfterWrite方法。
如下所示:
LoadingCache caches = CacheBuilder.newBuilder()
.maximumSize(100)
.refreshAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
.build(new CacheLoader() {
@Override
public Object load(String key) throws Exception {
return generateValueByKey(key);
}
});
try {
System.out.println(caches.get("key-zorro"));
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
如代码所示,每隔十分钟缓存值则会被刷新。
此外需要注意一个点,这里的定时并不是真正意义上的定时。Guava cache的刷新需要依靠用户请求线程,让该线程去进行load方法的调用,所以如果一直没有用户尝试获取该缓存值,则该缓存也并不会刷新。
Guava Cache异步刷新:
如上的使用方法,解决了同一个key的缓存过期时会让多个线程阻塞的问题,只会让用来执行刷新缓存操作的一个用户线程会被阻塞。由此可以想到另一个问题,当缓存的key很多时,高并发条件下大量线程同时获取不同key对应的缓存,此时依然会造成大量线程阻塞,并且给数据库带来很大压力。这个问题的解决办法就是将刷新缓存值的任务交给后台线程,所有的用户请求线程均返回旧的缓存值,这样就不会有用户线程被阻塞了。
详细做法如下:
ListeningExecutorService backgroundRefreshPools =
MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newFixedThreadPool(20));
LoadingCache caches = CacheBuilder.newBuilder()
.maximumSize(100)
.refreshAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
.build(new CacheLoader() {
@Override
public Object load(String key) throws Exception {
return generateValueByKey(key);
}
@Override
public ListenableFuture