jcs开源缓存框架介绍

JCS是Jakarta的项目Turbine的子项目。它是一个复合式的缓冲工具。可以将对象缓冲到内存、硬盘。具有缓冲对象时间过期设定。还可以通过JCS构建具有缓冲的分布式构架，以实现高性能的应用。对于一些需要频繁访问而每访问一次都非常消耗资源的对象，可以临时存放在缓冲区中，这样可以提高服务的性能。而JCS正是一个很好的缓冲工具。缓冲工具对于读操作远远多于写操作的应用性能提高非常显著。

JCS除了简单的将对象缓冲在内存中以外，还具有几个特性，以适应企业级缓冲系统的需要。这些特性包括时间过期、索引式硬盘缓冲、并行式的分布缓冲等。

内存缓冲

JCS现在支持两种内存缓冲算法LRU和MRU。通常都是使用LRU算法。

org.apache.stratum.jcs.engine.memory.lru.LRUMemoryCache

使用内存缓冲区需要定义缓冲区大小，当超过缓冲区限制时，会将缓冲内容抛弃掉。如果有配硬盘缓冲，则将挤出来的缓冲内容写入硬盘缓冲区。

时间过期

JCS对于缓冲的对象，可以设定缓冲过期时间，一个对象在缓冲区中停留的时间超过这个时间，就会被认为是“不新鲜”而被放弃。

索引式硬盘缓冲

　　一方面，为了避免缓冲区过大，撑爆虚拟机的内存，另一方面又希望能够缓冲更多的对象，JCS可以将超出缓冲区大小的对象缓存到硬盘上。配置上也比较方便，只需要指定缓冲临时文件的存放目录位置。硬盘缓冲将缓冲对象的内容写到文件上，但是将访问索引保存在内存中，因此也能够达到尽可能高的访问效率。

并行式的分布缓冲(Lateral)

　　通常，将对象缓冲在内存中，一方面提高了应用的性能，而另一方面却使得应用不可以分布式发布。因为假设一个应用配置在两台服务器上并行运行，而两台服务器单独缓冲，则很容易导致两个缓冲区内容出现版本上的不一致而出错。一个机器上修改了数据，这个动作会影响到本地内存缓冲区和数据库服务器，但是却不会通知到另一台服务器，导致另一台上缓冲的数据实际上已经无效了。

　　并行式的分布缓冲就是解决这个问题。可以通过配置，将几台服务器配成一个缓冲组，组内每台服务器上有数据更新，会横向将更新的内容通过TCP/IP协议传输到其他服务器的缓冲层，这样就可以保证不会出现上述情况。这个的缺点是如果组内的并行的服务器数量增大后，组内的数据传输量将会迅速上升。这种方案适合并行服务器的数量比较少的情况。

Client/Server式的缓冲(Remote)

　　客户/服务端式的缓冲集群。这种方式支持一个主服务器和最高达到256个客户端。客户端的缓冲层会尝试连接主服务器，如果连接成功，就会在主服务器上注册。每个客户端有数据更新，就会通知到主服务器，主服务器会将更新通知到除消息来源的客户端以外的所有的客户端。

　　每个客户端可以配置超过一个服务器，第一个服务器是主服务器，如果与第一个服务器连接失败，客户端会尝试与备用的服务器连接，如果连接成功，就会通过备用服务器与其他客户端对话，同时会定期继续尝试与主服务器取得连接。如果备用服务器也连接失败，就会按照配置顺序尝试与下一个备用服务器连接。

　　这种方式下，更新通知是一种轻量级的，一个机器上的数据更新，不会把整个数据传输出去，而只是通知一个ID，当远程的其他机器收到更新通知后，就会把对应ID的缓冲对象从本地的内存缓冲区中移除，以保证不会在缓冲区内出现错误数据。

　　这种构造需要分别配置客户端和服务器，配置比较麻烦。

 

配置方法

　　JCS的好处之一，就是应用在开发的时候，可以不用去构思底层的缓冲配置构架。同一个应用，只需要修改配置，就可以改变缓冲构架，不需要修改应用的源代码。配置方法也比较简单，就是修改配置文件cache.ccf。这个文件放置在WEB-INF/classes目录下。配置格式类似log4j的配置文件格式。下面介绍一下使用各种缓冲结构的配置方法。

内存缓冲

#WEB-INF/classes/cache.ccf(以下内容不要换行)  
  
jcs.default=  
  
jcs.default.cacheattributes=org.apache.jcs.engine.CompositeCacheAttributes  
  
jcs.default.cacheattributes.MaxObjects=1000  
  
jcs.default.cacheattributes.MemoryCacheName=org.apache.jcs.engine.memory.lru.LRUMemoryCache

　　上面配置了默认缓冲属性。一个应用中，由于对象类型的不同，可能会使用多个缓冲区，每个缓冲区都会有一个名字，如果在配置文件中没有指明特定的缓冲区的属性，所有的缓冲区都会根据默认属性来构建。上面的内容，指明缓冲区的大小为存放1000个对象，内存缓冲器使用LRUMemoryCache对象。可选的还有MRUMemoryCache，应该可以自定义新的内存缓冲区。1000个缓冲对象这个容量，是指每个缓冲区都缓冲1000个，而不是指所有缓冲区总容量。以上配置，就可以让应用运行起来。

时间过期

　　如果需要引入时间过期机制，则需要加上

　　jcs.default.cacheattributes.cacheattributes.UseMemoryShrinker=true

　　jcs.default.cacheattributes.cacheattributes.MaxMemoryIdleTimeSeconds=3600

　　jcs.default.cacheattributes.cacheattributes.ShrinkerIntervalSeconds=60

　　这里指明对象超过3600秒则过期，每隔60秒检查一次。

索引式硬盘缓冲

　　索引式硬盘缓冲是辅助缓冲的一种，使用时需要做以下事情

#定义一个硬盘缓冲区产生器(Factory)，取名为DC  
  
jcs.auxiliary.DC=org.apache.stratum.jcs.auxiliary.disk.indexed.IndexedDiskCacheFactory  
  
jcs.auxiliary.DC.attributes=org.apache.stratum.jcs.auxiliary.disk.indexed.IndexedDiskCacheAttributes  
  
jcs.auxiliary.DC.attributes.DiskPath=g:/dev/jakarta-turbine-stratum/raf  
  
#这里其实就是指明了缓冲文件存放到那里去。  
  
#然后，做以下修改  
  
jcs.default=DC  
  
#这样，所有未特别指定属性的缓冲区都会自己使用一个硬盘缓冲区，缓冲文件会以缓冲区的名字来命名。存放在指定的目录下。  
  
#横向式的并行缓冲  
  
#并行式的配置如下  
  
jcs.auxiliary.LTCP=org.apache.jcs.auxiliary.lateral.LateralCacheFactory  
  
jcs.auxiliary.LTCP.attributes=org.apache.jcs.auxiliary.lateral.LateralCacheAttributes  
  
jcs.auxiliary.LTCP.attributes.TransmissionTypeName=TCP  
  
jcs.auxiliary.LTCP.attributes.TcpServers=192.168.10.129:1121,192.168.10.222:1121  
  
jcs.auxiliary.LTCP.attributes.TcpListenerPort=1121  
  
jcs.auxiliary.LTCP.attributes.PutOnlyMode=false

　　这里的配置是在41,129,221三台机器上实现并行缓冲的。

　　大家都在1121端口上监听，同时与另外两台机器连接。如果连接失败，就会等待一个时间后再连接一次，直到连接成功为止。三台机器中任意一台的缓冲区发生更新，比如put和remove动作，就会把更新传递给另外两台。

单独指明某个缓冲区的属性

　　如果，针对某个缓冲区，比如叫做TestCache1，需要单独配置属性，可以如下配置。

jcs.region.testCache1=DC,LTCP  
  
jcs.region.testCache1.cacheattributes=org.apache.stratum.jcs.engine.CompositeCacheAttributes  
  
jcs.region.testCache1.cacheattributes.MaxObjects=1000  
  
jcs.region.testCache1.cacheattributes.MemoryCacheName=org.apache.stratum.jcs.engine.memory.lru.LRUMemoryCache  
  
jcs.region.testCache1.cacheattributes.UseMemoryShrinker=true  
  
jcs.region.testCache1.cacheattributes.MaxMemoryIdleTimeSeconds=3600  
  
jcs.region.testCache1.cacheattributes.ShrinkerIntervalSeconds=60  
  
system.GroupIdCache  
  
#这个概念我也不是很清楚。不过JCS文档中指出配置以下内容会比较好。  
  
jcs.system.groupIdCache=DC  
  
jcs.system.groupIdCache.cacheattributes=org.apache.stratum.jcs.engine.CompositeCacheAttributes  
  
jcs.system.groupIdCache.cacheattributes.MaxObjects=10000  
  
jcs.system.groupIdCache.cacheattributes.MemoryCacheName=org.apache.stratum.jcs.engine.memory.lru.LRUMemoryCache  
  
#这可能是JCS自己的组管理体系上的缓冲区。

Client/Server式的缓冲(Remote)

　　这种构架需要单独配置客户端和服务端，如果要研究，可以查看http://jakarta.apache.org/turbine/jcs/RemoteAuxCache.html

 

 

这里给出一个之前系统配置的例子：cache.cff配置

# DEFAULT CACHE REGION  
  
# sets the default aux value for any non configured caches  
jcs.default=DC  
jcs.default.cacheattributes=org.apache.jcs.engine.CompositeCacheAttributes  
jcs.default.cacheattributes.MaxObjects=1  
jcs.default.cacheattributes.MemoryCacheName=org.apache.jcs.engine.memory.lru.LRUMemoryCache  
jcs.default.elementattributes.IsEternal=true  
jcs.default.elementattributes.MaxLifeSeconds=360000  
jcs.default.elementattributes.IdleTime=1800  
jcs.default.elementattributes.IsSpool=true  
jcs.default.elementattributes.IsRemote=true  
jcs.default.elementattributes.IsLateral=true  
  
# CACHE REGIONS AVAILABLE  
  
# AUXILIARY CACHES AVAILABLE  
  
# Primary Disk Cache -- faster than the rest because of memory key storage  
jcs.auxiliary.DC=org.apache.jcs.auxiliary.disk.indexed.IndexedDiskCacheFactory  
jcs.auxiliary.DC.attributes=org.apache.jcs.auxiliary.disk.indexed.IndexedDiskCacheAttributes  
jcs.auxiliary.DC.attributes.DiskPath=./kpicache  
jcs.auxiliary.DC.attributes.MaxPurgatorySize=100000000  
jcs.auxiliary.DC.attributes.MaxKeySize=10000000  
jcs.auxiliary.DC.attributes.OptimizeAtRemoveCount=300000  
jcs.auxiliary.DC.attributes.MaxRecycleBinSize=7500

一些方法的操作：

package com.zyujie.util;  
  
import org.apache.jcs.JCS;  
  
public class JCSManagerDTO {  
    private static JCSManagerDTO instance;  
    private static int checkedOut = 0;  
    public static JCS ObjCache;  
  
    private JCSManagerDTO() {  
        try {  
            ObjCache = JCS.getInstance("ObjCache");  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
  
    public static JCSManagerDTO getInstance() {  
        synchronized (JCSManagerDTO.class) {  
            if (instance == null) {  
                instance = new JCSManagerDTO();  
            }  
  
        }  
        synchronized (instance) {  
            instance.checkedOut++;  
        }  
        return instance;  
    }  
  
    public Object getObj(Object key) {  
        Object obj = null;  
        obj = (Object) ObjCache.get(key);  
        return obj;  
    }  
  
    public void storeObject(Object key, Object obj) {  
        try {  
            if (!key.equals("")) {  
                // ObjCache.remove(key);  
            }  
            ObjCache.put(key, obj);  
  
        } catch (Exception e) {  
        }  
    }  
  
    public void clearObject(Object key) {  
        try {  
            ObjCache.remove(key);  
        } catch (Exception e) {  
        }  
    }  
  
    public void clear() {  
        try {  
            ObjCache.clear();  
        } catch (Exception e) {  
        }  
    }  
  
    public void clearMatchObject(String key) {  
  
        // CacheAccess access1=CacheAccess.getAccess("DC");  
        // java.util.Map map=access1.get.getMatchingCacheElements(key);  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
        JCSManagerDTO dto = JCSManagerDTO.getInstance();  
        dto.storeObject("test1", "111");  
        dto.storeObject("test2", "222");  
        dto.storeObject("test3", "333");  
        dto.storeObject("test4", "444");  
  
        System.out.println("test1 is  " + dto.getObj("test1"));  
        System.out.println("test2 is  " + dto.getObj("test2"));  
        System.out.println("test3 is  " + dto.getObj("test3"));  
        System.out.println("test4 is  " + dto.getObj("test4"));  
    }  
  
}

 

依赖jar包

jcs-1.3.jar

commons-lang-2.3.jar

commons-collections-2.1.1.jar

concurrent-1.3.4.jar

补充说明：

1.     使用jcs的一般步骤

使用jcs的一般步骤包括：jcs包下载、获得需要的jar包、配置jcs的配置文件、进行jcs的编程。详见（http://commons.apache.org/jcs/getting_started/intro.html）

Jcs包的下载，官网上有连接，在下载不下来时，以下地址是备选网址：

http://olex.openlogic.com/packages/jcs

jcs运行需要的Jar包，官网上有详细的解说。以下是手动编译时，本人遇到的找不到符号问题的解决方法：

http://blog.csdn.net/shuilan0066/article/details/5627179

2.     Jcs配置文件

Jcs的配置文件官网上的例子讲的很详细，结合上面的组织架构就会明白。

以下地址是对一些元配置信息作用的理解：

http://bokix.com/archives/29.html

http://shoko.iteye.com/blog/1758235

 

3.     jcs编程

Jcs源代码采用Class.getResourceAsStream(/cache.ccf)的方式来加载配置文件，所以项目的cache.ccf要放在字节码文件所在的根目录下面，在web项目中，则要放在classes文件夹下。

具体例子详见http://commons.apache.org/jcs/UsingJCSBasicWeb.html

 

其它参考资料如下：

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jcs.html

http://wenku.baidu.com/view/a47220232f60ddccda38a026.html###

http://www.360doc.com/content/09/1019/17/397210_7519829.shtml

jcs缓存系统api

http://commons.apache.org/jcs/apidocs/index.html