【Java】高性能本地缓存-caffeine

高性能本地缓存-caffeine

简介

1、Caffeine 是基于 JAVA 8 的高性能缓存库。并且在 spring5 (springboot 2.x) 后，spring 官方放弃了 Guava，而使用了性能更优秀的 Caffeine 作为默认缓存组件
2、支持异步加载，事件提交队列
3、内部使用W-TinyLFU算法，它的命中率非常高，内存占用更加的小
4、一般在redis之后，做二级缓存
     

优势

性能比较：
8个线程同时从缓存中读取
【Java】高性能本地缓存-caffeine
8个线程同时从缓存中写入
【Java】高性能本地缓存-caffeine
6个线程读取，2个线程写入
【Java】高性能本地缓存-caffeine

使用场景

1、二级缓存

原生使用方式

### 填充策略

1、手动加载

// 初始化
public static void main(String[] args) {
Cache<String, Object> cache = Caffeine.newBuilder()
.expireAfterWrite(1, TimeUnit.SECONDS)
.expireAfterAccess(1, TimeUnit.SECONDS)
.maximumSize(10)
.build();
String key = "testKey";
//如果一个key不存在，那么会进入指定的函数生成value
Object value = cache.get(key, t -> setValue(key).apply(key));
cache.put("hello",value);
//判断是否存在如果不存返回null
Object ifPresent = cache.getIfPresent(key);
System.out.println(ifPresent);
//移除一个key
cache.invalidate(key);
}
public static Function<String, Object> setValue(String key){
return t -> key + "value";
}

2、同步加载

构造Cache时候，build方法传入一个CacheLoader实现类。实现load方法，通过key加载value
public static void main(String[] args) {
String key = "key";
LoadingCache<String, Object> cache = Caffeine.newBuilder()
.maximumSize(100)
.expireAfterWrite(1, TimeUnit.MINUTES)
.build(k -> setValue(key).apply(key));
System.out.println(cache.get(key));
}
public static Function<String, Object> setValue(String key){
return t -> key + "value";
}

3、异步加载

AsyncLoadingCache是继承自LoadingCache类的，异步加载使用Executor去调用方法并返回一个CompletableFuture。异步加载缓存使用了响应式编程模型
public static void main(String[] args) {
String key = "key";
AsyncLoadingCache<String, Object> cache = Caffeine.newBuilder()
.maximumSize(100)
.expireAfterWrite(1, TimeUnit.MINUTES)
.buildAsync(k -> setValue(key).get());
// 异步获取
CompletableFuture<Object> graph = cache.get(key);
graph.thenAccept(s -> {
System.out.println(s);
});
}
public static CompletableFuture<Object> setValue(String key){
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
return key + "value";
});
}

springboot集成springboot-cache使用

1、添加jar依赖

<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
<artifactId>caffeine</artifactId>
</dependency>

2、配置@EnableCaching注解

@EnableCaching
@Configuration
public class LocalCacheConfig {
@Bean("caffeineCacheManager")
public CacheManager cacheManager(){
CaffeineCacheManager caffeineCacheManager = new CaffeineCacheManager();
caffeineCacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder().expireAfterAccess(10, TimeUnit.MINUTES).initialCapacity(100).maximumSize(5000));
return caffeineCacheManager;
}
}

3、使用

@Slf4j
@Service
@CacheConfig(cacheNames = "caffeineCacheManager")
public class SafetyInspectionTrackServiceImpl implements SafetyInspectionTrackService {
@Autowired
private SafetyInspectionTrackMapper safetyInspectionTrackMapper;
@Override
@Cacheable(key = "#id")
public SafetyInspectionTrackDO getById(Long id) {
log.info("进入缓存:{}",id);
return safetyInspectionTrackMapper.selectById(id);
}
@Override
@CacheEvict
public void clear(Long id){
log.info("清除缓存");
}
}

@Cacheable：

配置在 getUsersByName方法上表示其返回值将被加入缓存。同时在查询时，会先从缓存中
获取，若不存在才再发起对数据库的访问

@CachePut：

配置于方法上时，能够根据参数定义条件来进行缓存，其与 @Cacheable不同的是使用 
@CachePut标注的方法在执行前不会去检查缓存中是否存在之前执行过的结果，而是每次都
会执行该方法并将执行结果以键值对的形式存入指定的缓存中，所以主要用于数据新增和修改
操作上

@CacheEvict：

配置于方法上时，表示从缓存中移除相应数据

Caffeine常用配置说明

1、初始化参数

initialCapacity: 初始的缓存空间大小
maximumSize: 缓存的最大条数
maximumWeight: 缓存的最大权重
expireAfterAccess: 最后一次写入或访问后经过固定时间过期
expireAfterWrite: 最后一次写入后经过固定时间过期
refreshAfterWrite: 创建缓存或者最近一次更新缓存后经过固定的时间间隔，刷新缓存
weakKeys: 打开key的弱引用
weakValues：打开value的弱引用
softValues：打开value的软引用
recordStats：开发统计功能
注意：
expireAfterWrite和expireAfterAccess同时存在时，以expireAfterWrite为准。
maximumSize和maximumWeight不可以同时使用
weakValues和softValues不可以同时使用

2、自动刷新

refreshAfterWrite就是设置写入后多就会刷新，expireAfterWrite和refreshAfterWrite
的区别是，当缓存过期后，配置了expireAfterWrite，则调用时会阻塞，等待缓存计算完成，返
回新的值并进行缓存，refreshAfterWrite则是返回一个旧值，并异步计算新值并缓存

3、回收策略

#### (1)基于大小

maximumSize 初始给定缓存大小，超过设置的值后，自动回收

#### (2)基于时间

expireAfterAccess：在最后一次访问或者写入后开始计时
expireAfterWrite：在最后一次写入缓存后开始计时
expireAfte：自定义策略

#### (3)基于引用

weakKeys：使用弱引用存储key
weakValues：使用弱引用存储value
softValues：使用软引用存储value 
软引用： 如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。
弱引用： 弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存

淘汰策略算法

1、FIFO：先进先出

在这种淘汰算法中，先进入缓存的会先被淘汰，会导致命中率很低。

2、LRU：最近最少使用算法

每次访问数据都会将其放在我们的队尾，如果需要淘汰数据，就只需要淘汰队首即可。仍然有个问题，如果有个数据在 1 分钟访问了 1000次，再后 1 分钟没有访问这个数据，但是有其他的数据访问，就导致了我们这个热点数据被淘汰。

3、LFU：最近最少频率使用

利用额外的空间记录每个数据的使用频率，然后选出频率最低进行淘汰。这样就避免了 LRU 不能处理时间段的问题。

4、W-tinyLFU算法

详细介绍 https://www.cnblogs.com/liuji...

源码简析

【Java】高性能本地缓存-caffeine

1、在Caffeine中有个LocalCacheFactory类，他会根据你的配置进行具体Cache的创建。
【Java】高性能本地缓存-caffeine
2、在Caffeine中有个scheduleDrainBuffers方法,用来进行我们的过期任务的调度
【Java】高性能本地缓存-caffeine

常见问题（Faq）

#### 1、固定数据（Pinning Entries）

固定数据是不能通过驱逐策略去将数据删除的。当数据是一个有状态的资源时（如锁）

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以上是 【Java】高性能本地缓存-caffeine 的全部内容， 来源链接： utcz.com/a/87107.html

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