如何實(shí)現(xiàn) Java 本地緩存？相信很多沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的人對(duì)此束手無(wú)策，為此本文總結(jié)了問(wèn)題出現(xiàn)的原因和解決方法，通過(guò)這篇文章希望你能解決這個(gè)問(wèn)題。

公司主營(yíng)業(yè)務(wù)：成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)、成都網(wǎng)站制作、移動(dòng)網(wǎng)站開(kāi)發(fā)等業(yè)務(wù)。幫助企業(yè)客戶(hù)真正實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)宣傳，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。創(chuàng)新互聯(lián)建站是一支青春激揚(yáng)、勤奮敬業(yè)、活力青春激揚(yáng)、勤奮敬業(yè)、活力澎湃、和諧高效的團(tuán)隊(duì)。公司秉承以“開(kāi)放、自由、嚴(yán)謹(jǐn)、自律”為核心的企業(yè)文化，感謝他們對(duì)我們的高要求，感謝他們從不同領(lǐng)域給我們帶來(lái)的挑戰(zhàn)，讓我們激情的團(tuán)隊(duì)有機(jī)會(huì)用頭腦與智慧不斷的給客戶(hù)帶來(lái)驚喜。創(chuàng)新互聯(lián)建站推出襄陽(yáng)免費(fèi)做網(wǎng)站回饋大家。

  緩存，我相信大家對(duì)它一定不陌生，在項(xiàng)目中，緩存肯定是必不可少的。市面上有非常多的緩存工具，比如 redis、Guava Cache 或者 EHcache。

對(duì)于這些工具，我想大家肯定都非常熟悉，所以今天我們不聊它們，我們來(lái)聊一聊如何實(shí)現(xiàn)本地緩存。參考上面幾種工具，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)較好的本地緩存，平頭哥認(rèn)為要從以下三個(gè)方面開(kāi)始。

1、存儲(chǔ)集合的選擇

實(shí)現(xiàn)本地緩存，存儲(chǔ)容器肯定是 key/value 形式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在 Java 中，也就是我們常用的 Map 集合。Map 中有 HashMap、Hashtable、ConcurrentHashMap 幾種供我們選擇，如果不考慮高并發(fā)情況下數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，我們可以選擇HashMap，如果考慮高并發(fā)情況下數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，我們可以選擇 Hashtable、ConcurrentHashMap 中的一種集合，但是我們優(yōu)先選擇 ConcurrentHashMap，因?yàn)?ConcurrentHashMap 的性能比 Hashtable 要好。

2、過(guò)期緩存處理

因?yàn)榫彺嬷苯哟鎯?chǔ)在內(nèi)存中，如果我們不處理過(guò)期緩存，內(nèi)存將被大量無(wú)效緩存占用，這不是我們想要的，所以我們需要清理這些失效的緩存。過(guò)期緩存處理可以參考 Redis 的策略來(lái)實(shí)現(xiàn)，Redis 采用的是定期刪除 + 懶惰淘汰策略。

定期刪除策略

定期刪除策略是每隔一段時(shí)間檢測(cè)已過(guò)期的緩存，并且降之刪除。這個(gè)策略的優(yōu)點(diǎn)是能夠確保過(guò)期的緩存都會(huì)被刪除。同時(shí)也存在著缺點(diǎn)，過(guò)期的緩存不一定能夠及時(shí)的被刪除，這跟我們?cè)O(shè)置的定時(shí)頻率有關(guān)系，另一個(gè)缺點(diǎn)是如果緩存數(shù)據(jù)較多時(shí)，每次檢測(cè)也會(huì)給 cup 帶來(lái)不小的壓力。

懶惰淘汰策略

懶惰淘汰策略是在使用緩存時(shí)，先判斷緩存是否過(guò)期，如果過(guò)期將它刪除，并且返回空。這個(gè)策略的優(yōu)點(diǎn)是只有在查找的時(shí)候，才判斷是否過(guò)期，對(duì) CUP 影響較。同時(shí)這種策略有致命的缺點(diǎn)，當(dāng)存入了大量的緩存，這些緩存都沒(méi)有被使用并且已過(guò)期，都將成為無(wú)效緩存，這些無(wú)效的緩存將占用你大量的內(nèi)存空間，最后導(dǎo)致服務(wù)器內(nèi)存溢出。

我們簡(jiǎn)單的了解了一下 Redis 的兩種過(guò)期緩存處理策略，每種策略都存在自己的優(yōu)缺點(diǎn)。所以我們?cè)谑褂眠^(guò)程中，可以將兩種策略組合起來(lái)，結(jié)合效果還是非常理想的。

3、緩存淘汰策略

緩存淘汰跟過(guò)期緩存處理要區(qū)別開(kāi)來(lái)，緩存淘汰是指當(dāng)我們的緩存?zhèn)€數(shù)達(dá)到我們指定的緩存?zhèn)€數(shù)時(shí)，畢竟我們的內(nèi)存不是無(wú)限的。如果我們需要繼續(xù)添加緩存的話(huà)，我們就需要在現(xiàn)有的緩存中根據(jù)某種策略淘汰一些緩存，給新添加的緩存騰出位置，下面一起來(lái)認(rèn)識(shí)幾種常用的緩存淘汰策略。

先進(jìn)先出策略

最先進(jìn)入緩存的數(shù)據(jù)在緩存空間不夠的情況下會(huì)被優(yōu)先被清除掉，以騰出新的空間接受新的數(shù)據(jù)。該策略主要比較緩存元素的創(chuàng)建時(shí)間。在一些對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)效性要求比較高的場(chǎng)景下，可考慮選擇該類(lèi)策略，優(yōu)先保障最新數(shù)據(jù)可用。

最少使用策略

無(wú)論是否過(guò)期，根據(jù)元素的被使用次數(shù)判斷，清除使用次數(shù)較少的元素釋放空間。該策略主要比較元素的hitCount（命中次數(shù)），在保證高頻數(shù)據(jù)有效性場(chǎng)景下，可選擇這類(lèi)策略。

最近最少使用策略

無(wú)論是否過(guò)期，根據(jù)元素最后一次被使用的時(shí)間戳，清除最遠(yuǎn)使用時(shí)間戳的元素釋放空間。該策略主要比較緩存最近一次被get使用時(shí)間。在熱點(diǎn)數(shù)據(jù)場(chǎng)景下較適用，優(yōu)先保證熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的有效性。

隨機(jī)淘汰策略

無(wú)論是否過(guò)期，隨機(jī)淘汰某個(gè)緩存，如果對(duì)緩存數(shù)據(jù)沒(méi)有任何要求，可以考慮使用該策略。

不淘汰策略

當(dāng)緩存達(dá)到指定值之后，不淘汰任何緩存，而是不能新增緩存，直到有緩存淘汰時(shí)，才能繼續(xù)添加緩存。

上面是實(shí)現(xiàn)本地緩存需要考慮的三個(gè)點(diǎn)，看完我們應(yīng)該知該如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)本地緩存了，不妨我們一起來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)本地緩存。

實(shí)現(xiàn)本地緩存

在該 Demo 中，我們采用 ConcurrentHashMap 作為存儲(chǔ)集合，這樣即使在高并發(fā)的情況下，我們也能夠保證緩存的安全。過(guò)期緩存處理在這里我只使用了定時(shí)刪除策略，并沒(méi)有使用定時(shí)刪除 + 懶惰淘汰策略，你可以自己動(dòng)手嘗試一下使用這兩種策略進(jìn)行過(guò)期緩存處理。在緩存淘汰方面，我在這里采用了最少使用策略。好了，技術(shù)選型都知道了，我們一起來(lái)看看代碼實(shí)現(xiàn)。

緩存對(duì)象類(lèi)

public class Cache implements Comparable{
    // 鍵
    private Object key;
    // 緩存值
    private Object value;
    // 最后一次訪問(wèn)時(shí)間
    private long accessTime;
    // 創(chuàng)建時(shí)間
    private long writeTime;
    // 存活時(shí)間
    private long expireTime;
    // 命中次數(shù)
    private Integer hitCount;
    ...getter/setter()...

添加緩存

/**
 * 添加緩存
 *
 * @param key
 * @param value
 */
public void put(K key, V value,long expire) {
    checkNotNull(key);
    checkNotNull(value);
    // 當(dāng)緩存存在時(shí)，更新緩存
    if (concurrentHashMap.containsKey(key)){
        Cache cache = concurrentHashMap.get(key);
        cache.setHitCount(cache.getHitCount()+1);
        cache.setWriteTime(System.currentTimeMillis());
        cache.setAccessTime(System.currentTimeMillis());
        cache.setExpireTime(expire);
        cache.setValue(value);
        return;
    }
    // 已經(jīng)達(dá)到最大緩存
    if (isFull()) {
        Object kickedKey = getKickedKey();
        if (kickedKey !=null){
            // 移除最少使用的緩存
            concurrentHashMap.remove(kickedKey);
        }else {
            return;
        }
    }
    Cache cache = new Cache();
    cache.setKey(key);
    cache.setValue(value);
    cache.setWriteTime(System.currentTimeMillis());
    cache.setAccessTime(System.currentTimeMillis());
    cache.setHitCount(1);
    cache.setExpireTime(expire);
    concurrentHashMap.put(key, cache);
}

獲取緩存

/**
 * 獲取緩存
 *
 * @param key
 * @return
 */
public Object get(K key) {
    checkNotNull(key);
    if (concurrentHashMap.isEmpty()) return null;
    if (!concurrentHashMap.containsKey(key)) return null;
    Cache cache = concurrentHashMap.get(key);
    if (cache == null) return null;
    cache.setHitCount(cache.getHitCount()+1);
    cache.setAccessTime(System.currentTimeMillis());
    return cache.getValue();
}

獲取最少使用的緩存

/**
     * 獲取最少使用的緩存
     * @return
     */
    private Object getKickedKey() {
        Cache min = Collections.min(concurrentHashMap.values());
        return min.getKey();
    }

過(guò)期緩存檢測(cè)方法

/**
 * 處理過(guò)期緩存
 */
class TimeoutTimerThread implements Runnable {
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(60);
                expireCache();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 創(chuàng)建多久后，緩存失效
     *
     * @throws Exception
     */
    private void expireCache() throws Exception {
        System.out.println("檢測(cè)緩存是否過(guò)期緩存");
        for (Object key : concurrentHashMap.keySet()) {
            Cache cache = concurrentHashMap.get(key);
            long timoutTime = TimeUnit.NANOSECONDS.toSeconds(System.nanoTime()
                    - cache.getWriteTime());
            if (cache.getExpireTime() > timoutTime) {
                continue;
            }
            System.out.println(" 清除過(guò)期緩存 ： " + key);
            //清除過(guò)期緩存
            concurrentHashMap.remove(key);
        }
    }
}

看完上述內(nèi)容，你們掌握如何實(shí)現(xiàn) Java 本地緩存的方法了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！