SpringCloud微服务项目实战 - 缓存详解及高效缓存接入
缓存，已经是现在系统中必不可少的内容，如何使用好缓存，对系统的性能和效率至关重要，这里我就来分析一下使用缓存的正确姿势吧。
如今的微服务项目，都是前后端分离，上面就是简单的服务架构图。在整个服务器项目中，有哪些需要我们做缓存呢，这里大致有：客户端缓存、文件缓存及网络加速和后端数据缓存。
缓存技术简介
1，客户端缓存
客户端缓存主要包含如客户使用的PC上的浏览器、手机App、微信小程序等。客户端缓存的原则就是尽量减少或消灭请求，以达到降低服务器压力和提升用户体验的效果。静态文件，例如Js、html、css、图片等内容，它们的很多可以只请求1次，然后缓存在本地，之后就优先从本地缓存中获取，这样就减少了对Web服务器的频繁请求。
如常见的浏览器缓存，可以通过Http的头信息控制缓存是通过Expires（强缓存）、Cache-control（强缓存）、Last-Modified/If-Modified-Since（协商缓存）、Etag/If-None-Match（协商缓存）实现。具体使用方法和区别，这里就不赘叙了哈。
客户端缓存的优缺点：
优点：减少网络传输，加快页面内容展示速度，提升用户体验。
成本：占用客户端的部分内存和磁盘，影响实时性。
2，文件缓及网络加速
除了前面说的前端缓存，针对一些静态资源，我们可以一次加载，实现本地缓存。那如果同时有一万、十万甚至更多的用户初次使用呢，这就使得大量的请求同时请求web服务器，势必给服务器带来很大的压力。基于这种情况，我们又如何来解决应对呢？这就是要说的新的内容--网络加速。目前流行的网络加速解决方案主要是CDN技术，那什么又是CDN呢，我这里做简单介绍。
CDN(Content Delivery Network)是指内容分发网络，也称为内容传送网络，为了能在传统IP网上发布丰富的宽带媒体内容，在现有互联网基础上建立一个内容分发平台专门为网站提供服务。CDN网络是在用户和服务器之间增加了一层缓存层，将用户的请求引导到最优的缓存节点而不是服务器源站，从而加块访问速度。
CDN的一般使用场景：
加速静态资源; 网站中有大量的html、js、css、图片等文件，可以将这些静态内容推送到CDN。
大文件的下载；软件下载,视频点播等存储网站。
部分与用户无关的高频接口加速，在高并发情况下提升接口响应时间。
关于CDN的接入使用，使用云服务器的可以直接通过域名去云服务厂商去买就行，这里不在多说。
3，数据缓存
这是整个整个项目中最重要的，也就是我们所说的服务端缓存。服务端缓存有服务自身的Session，也有第三方的缓存技术。在分布式微服务的环境下，几乎没人使用Session作为服务端缓存，基本都采用了第三方的Nosql缓存技术。
常用的Nosql缓存有：Memcached、Redis、mongoDB。那么我们到底选用那个呢，先来看看他们的优缺点。
1）Memcached
优点：可以利用多核优势，单实例吞吐量极高，可以达到几十万QPS（取决于key、value的字节大小以及服务器硬件性能，日常环境中QPS高峰大约在4-6w左右）。适用于最大程度扛量。
缺点：只支持简单的key/value数据结构，不像Redis可以支持丰富的数据类型。无法进行持久化，数据不能备份，只能用于缓存使用，且重启后数据全部丢失。无法进行数据同步，不能将MC中的数据迁移到其他MC实例中。
2）Redis
优点：支持多种数据结构，支持持久化操作，可以进行aof及rdb数据持久化到磁盘，从而进行数据备份或数据恢复等操作，较好的防止数据丢失的手段。支持通过Replication进行数据复制，通过master-slave机制，可以实时进行数据同步复制，支持多级复制和增量复制，master-slave机制是Redis进行HA的重要手段。
缺点：只能使用单线程，性能受限于CPU性能，故单实例CPU最高才可能达到5-6wQPS每秒。支持简单的事务需求，但业界使用场景很少，并不成熟，既是优点也是缺点。Redis在string类型上会消耗较多内存，可以使用dict（hash表）压缩存储以降低内存耗用。MC和Redis都是Key-Value类型，不适合在不同数据集之间建立关系，也不适合进行查询搜索。
3）mongoDB
mongoDB 是一种文档性的数据库。先解释一下文档的数据库，即可以存放xml、json、bson类型系那个的数据。这些数据具备自述性（self-describing），呈现分层的树状数据结构。
mongoDB 存放json格式的数据。适合场景如：事件记录、内容管理或者博客平台，比如评论系统。
mongodb与MC和Redis不同的是，它可以使用语句进行CRUD操作，处理和获取文档数据。操作语句如下：
查询：db.col.find().pretty()；
添加：db.col.insert({name:'Lily',sex:'female',age:'18'})；
删除：db.col.remove(...);
更新：db.col.update(...);
mongodb与mysql不同，mysql的每一次更新操作都会直接写入硬盘，但是mongo不会，做为内存型数据库，数据操作会先写入内存，然后再会持久化到硬盘中去。
服务端缓存选取接入
经过上面的介绍说明，考虑到服务端接口数据类型已经持久化等，Redis似乎是我们的首选，当然你也可以选择Memcached，这个完全取决与自己的项目。这里我介绍下Redis在Springboot+SpringCloud微服务项目的接入。
1，首先在pom.xml里引入Redis依赖
org.springframework.boot
spring-boot-starter-data-redis
${springboot-redis.version}
2，配置Redis连接属性（application.yml)
spring:
redis:
# Redis库索引（默认为0）
database: 0
# Redis服务器地址
host: 192.168.1.1
# Redis服务端口
port: 6379
# Redis连接密码（默认为空）
password:
lettuce:
pool:
# 连接池最大连接数（默认为8）
max-active: 8
# 连接池最大空闲连接（默认为8）
max-idle: 8
# 连接池最小空闲连接（默认为0）
min-idle: 0
# 连接池最大阻塞等待时间
max-wait: -1ms
3，创建RedisConfig
@Configuration
public class RedisConfig implements RedisSerializer4，缓存操作接口及实现
public interface CacheService {
boolean hasKey(String key);
boolean delete(String key);
Object get(String key);
void set(String key, Object value);
void set(String key, Object value, long timeout);
}
@Component
public class CacheServiceImpl implements CacheService {
@Autowired
private ValueOperations valueOperation;
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
@Override
public boolean hasKey(String key) {
return redisTemplate.hasKey(key);
}
@Override
public boolean delete(String keys) {
return redisTemplate.delete(keys);
}
@Override
public void set(String key, Object value) {
valueOperation.set(key, value);
}
@Override
public Object get(String key) {
return valueOperation.get(key);
}
@Override
public void set(String key, Object value, long timeout) {
valueOperation.set(key,value,timeout,TimeUnit.SECONDS);
}
}
5，编写测试实战
@RestController
@RequestMapping(value = "/customer/")
public class CustomerController {
@Autowired
private CustomerService customerService;
@Autowired
private CacheService cacheService;
@GetMapping("/id")
public Object findCustomerById(Integer customerId) {
Object obj = null;
if ((obj = cacheService.getCacheByKey(CustomerConstant.CUSTOMER_CACHE_PREFIX+customerId)) != null) {
return ResultData.ok((CustomerInfo) obj);
} else {
// 从数据库获取
CustomerInfo customerInfo = customerService.findById(customerId);
if(customerInfo != null) {
cacheService.setCacheToRedis(CustomerConstant.CUSTOMER_CACHE_PREFIX+customerId,customerInfo,3600);
}
return ResultData.ok(customerInfo);
}
}
}
今天就说到这里，下一篇继续说说缓存使用中的注意事项，以及面试时经常问到的缓存使用的相关问题。
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