Java高性能本地缓存框架Caffeine
一、序言
Caffeine是一个进程内部缓存框架，使用了Java 8最新的[StampedLock]乐观锁技术，极大提高缓存并发吞吐量，一个高性能的 Java 缓存库，被称为最快缓存。
二、缓存简介
（一）缓存对比
从横向对常用的缓存进行对比，有助于加深对缓存的理解，有助于提高技术选型的合理性。下面对比三种常用缓存：Redis、EhCache、Caffeine。
1、序列化
| 缓存 | 序列化 | 原因 |
|---|---|---|
| Redis | 必须实现序列化 | 进程间数据传输，因此必须实现序列化。大多数情况下涉及内网网络传输；作为缓存数据库使用，持久化是标配。 |
| EhCache | 不一定需要实现序列化 | 当缓存配置不持久化到磁盘时，无需实现序列化接口。使用时，如果不确定是否需要持久化到磁盘，建议统一实现序列化接口。 |
| Caffeine | 不需要实现序列化 | Map对象的改进型接口，不涉及任何形式的网络传输和持久化，因此完全不需要实现序列化接口。 |
2、进程关系
| 缓存 | 进程关系 | 备注 |
|---|---|---|
| Redis | 与业务进程独立，由操作系统独立管理，业务系统重启对缓存服务无影响 | Redis服务与业务服务独立，互相影响较小 |
| EhCache | 附着于业务进程，业务系统重启，存储与内存部分的缓存数据丢失；存储与硬盘部分的数据继续存在 | 缓存配置存在两种模式：一种是纯内存型，一种是可持久化到磁盘 |
| Caffeine | 附着于业务进程，业务系统重启，缓存数据全部丢失 | 纯内存型 |
内存型缓存的理解：缓存都是使用内存作为存储媒介的，各种缓存服务的区别如下：Caffeine是内存型缓存是指缓存与调用者属于同一个应用，准确的说属于同一个JVM；Redis是指另外一个独立进程的内存型，缓存数据存储在Redis数据库的内存中，而不是在调用服务所属的内存中。
（二）本地缓存
本地缓存与分布式缓存对应，缓存进程和应用进程同属于一个JVM，数据的读、写在一个进程内完成。本地缓存没有网络开销，访问速度很快。
Caffeine是基于Guava Cache增强的新一代缓存技术，缓存性能极其出色。
1、Map
JDK内置的Map可作为缓存的一种实现方式，然而严格意义来讲，其不能算作缓存的范畴。原因如下：一是其存储的数据不能主动过期；二是无任何缓存淘汰策略。
三、SpringCache
Caffeine作为Spring体系中内置的缓存之一，Spring Cache同样提供调用接口支持。
（一）需求分析
1、CacheManager
Caffeine属于进程内部缓存框架，不需要配置多数据源，因此一个CacheManager即可满足需求。如果应用中仅使用Caffeine作为唯一的缓存框架，那么通过注解使用时无需显式指明。
2、CacheName
任何一类缓存，不同业务模块间缓存过期时间以及缓存淘汰策略几乎不相同，因此应该支持多CacheName，并且应该具有不同配置。过期时间是不同CacheName间缓存配置的重要区别。
3、Key
内存型缓存，无可视化界面，因此首要满足键值的唯一性，键值唯一是正确使用业务缓存的基础保证。
（二）序列化
Caffeine缓存不涉及任何序列化，因此目标缓存对象不需要实现Serializable接口。若涉及多级缓存或者多种缓存共用，其它需要网络传输或者持久化的缓存需要序列化，Caffeine尽管也使用实现序列化的实体类，但是不做序列化操作。
不需要序列化，降低了缓存使用难度。
（三）集成
1、引入依赖
如果无特别要求，使用较新SpringBoot的内置版本即可。
com.github.ben-manes.caffeine
caffeine
org.springframework
spring-context-support
2、全局配置
全局配置中指定使用caffeine缓存管理。
spring:
cache:
type: caffeine
3、缓存管理器
配置缓存管理器：多CacheName配置。
public interface CacheNameTimeConstant {
String CACHE_DEFAULT = "CACHE_DEFAULT";
String CACHE_10SECS = "CACHE_10SECS";
String CACHE_60SECS = "CACHE_60SECS";
}
同一个CacheManager配置多个CacheName，此处仅配置过期时间的差异，其余配置可自由增加。
@Bean
public CacheManager caffeineCacheManager() {
SimpleCacheManager cacheManager = new SimpleCacheManager();
List 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、小结
Java领域可用的缓存框架非常多，Caffeine不属于分布式缓存，但不影响其在本地缓存场景出色的表现。开发者在进行缓存架构设计时需要综合考虑各类缓存的优缺点，依据具体场景选配相应缓存。