Java进程内缓存框架EhCache详解

Z时代
2024-01-10
分类：IT

一：目录

EhCache 简介

Hello World 示例

Spring 整合

二：简介

2.1、基本介绍

EhCache 是一个纯Java的进程内缓存框架，具有快速、精干等特点，是Hibernate中默认CacheProvider。Ehcache是一种广泛使用的开源Java分布式缓存。主要面向通用缓存,Java EE和轻量级容器。它具有内存和磁盘存储，缓存加载器,缓存扩展,缓存异常处理程序,一个gzip缓存servlet过滤器,支持REST和SOAP api等特点。

Spring 提供了对缓存功能的抽象：即允许绑定不同的缓存解决方案（如Ehcache），但本身不直接提供缓存功能的实现。它支持注解方式使用缓存，非常方便。

2.2、主要的特性

快速

简单

多种缓存策略

缓存数据有两级：内存和磁盘，因此无需担心容量问题

缓存数据会在虚拟机重启的过程中写入磁盘

可以通过RMI、可插入API等方式进行分布式缓存

具有缓存和缓存管理器的侦听接口

支持多缓存管理器实例，以及一个实例的多个缓存区域

提供Hibernate的缓存实现

2.3、集成

可以单独使用，一般在第三方库中被用到的比较多（如mybatis、shiro等）ehcache 对分布式支持不够好，多个节点不能同步，通常和redis一块使用

2.4、 ehcache 和 redis 比较

ehcache直接在jvm虚拟机中缓存，速度快，效率高；但是缓存共享麻烦，集群分布式应用不方便。

redis是通过socket访问到缓存服务，效率比Ehcache低，比数据库要快很多，处理集群和分布式缓存方便，有成熟的方案。如果是单个应用或者对缓存访问要求很高的应用，用ehcache。如果是大型系统，存在缓存共享、分布式部署、缓存内容很大的，建议用redis。

ehcache也有缓存共享方案，不过是通过RMI或者Jgroup多播方式进行广播缓存通知更新，缓存共享复杂，维护不方便；简单的共享可以，但是涉及到缓存恢复，大数据缓存，则不合适。

三：事例

3.1、在pom.xml中引入依赖


<dependency>
    <groupId>net.sf.ehcache</groupId>
    <artifactId>ehcache</artifactId>
    <version>2.10.2</version>
</dependency>

3.2、在src/main/resources/创建一个配置文件 ehcache.xml

默认情况下Ehcache会自动加载classpath根目录下名为ehcache.xml文件，也可以将该文件放到其他地方在使用时指定文件的位置


<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:noNamespaceSchemaLocation="http://ehcache.org/ehcache.xsd">
  <!-- 磁盘缓存位置 -->
  <diskStore path="java.io.tmpdir/ehcache"/>
  <!-- 默认缓存 -->
  <defaultCache
          maxEntriesLocalHeap="10000"
          eternal="false"
          timeToIdleSeconds="120"
          timeToLiveSeconds="120"
          maxEntriesLocalDisk="10000000"
          diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"
          memoryStoreEvictionPolicy="LRU">
    <persistence strategy="localTempSwap"/>
  </defaultCache>
  <!-- helloworld缓存 -->
  <cache name="HelloWorldCache"
         maxElementsInMemory="1000"
         eternal="false"
         timeToIdleSeconds="5"
         timeToLiveSeconds="5"
         overflowToDisk="false"
         memoryStoreEvictionPolicy="LRU"/>
</ehcache>

3.3、测试类


import entity.Dog;
import net.sf.ehcache.Cache;
import net.sf.ehcache.CacheManager;
import net.sf.ehcache.Element;
public class CacheTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建缓存管理器
        CacheManager cacheManager = CacheManager.create("./src/main/resources/ehcache.xml");
        // 2. 获取缓存对象
        Cache cache = cacheManager.getCache("HelloWorldCache");
        // 3. 创建元素
        Element element = new Element("key1", "value1");
        // 4. 将元素添加到缓存
        cache.put(element);
        // 5. 获取缓存
        Element value = cache.get("key1");
        System.out.println("value: " + value);
        System.out.println(value.getObjectValue());
        // 6. 删除元素
        cache.remove("key1");
        Dog dog = new Dog("xiaohei", "black", 2);
        Element element2 = new Element("dog", dog);
        cache.put(element2);
        Element value2 = cache.get("dog");
        System.out.println("value2: "  + value2);
        Dog dog2 = (Dog) value2.getObjectValue();
        System.out.println(dog2);
        System.out.println(cache.getSize());
        // 7. 刷新缓存
        cache.flush();
        // 8. 关闭缓存管理器
        cacheManager.shutdown();
    }
}


public class Dog {
    private String name;
    private String color;
    private int age;
    public Dog() {
    }
    public Dog(String name, String color, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.color = color;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Dog [name=" + name + ", color=" + color + ", age=" + age + "]";
    }
}

3.4、缓存配置

一：xml配置方式：

diskStore ： ehcache支持内存和磁盘两种存储

path ：指定磁盘存储的位置

defaultCache ：默认的缓存

maxEntriesLocalHeap=“10000”

eternal=“false”

timeToIdleSeconds=“120”

timeToLiveSeconds=“120”

maxEntriesLocalDisk=“10000000”

diskExpiryThreadIntervalSeconds=“120”

memoryStoreEvictionPolicy=“LRU”

cache ：自定的缓存，当自定的配置不满足实际情况时可以通过自定义（可以包含多个cache节点）

name : 缓存的名称，可以通过指定名称获取指定的某个Cache对象

maxElementsInMemory ：内存中允许存储的最大的元素个数，0代表无限个

clearOnFlush：内存数量最大时是否清除。

eternal ：设置缓存中对象是否为永久的，如果是，超时设置将被忽略，对象从不过期。根据存储数据的不同，例如一些静态不变的数据如省市区等可以设置为永不过时

timeToIdleSeconds ：设置对象在失效前的允许闲置时间（单位：秒）。仅当eternal=false对象不是永久有效时使用，可选属性，默认值是0，也就是可闲置时间无穷大。

timeToLiveSeconds ：缓存数据的生存时间（TTL），也就是一个元素从构建到消亡的最大时间间隔值，这只能在元素不是永久驻留时有效，如果该值是0就意味着元素可以停顿无穷长的时间。

overflowToDisk ：内存不足时，是否启用磁盘缓存。

maxEntriesLocalDisk：当内存中对象数量达到maxElementsInMemory时，Ehcache将会对象写到磁盘中。

maxElementsOnDisk：硬盘最大缓存个数。

diskSpoolBufferSizeMB：这个参数设置DiskStore（磁盘缓存）的缓存区大小。默认是30MB。每个Cache都应该有自己的一个缓冲区。

diskPersistent：是否在VM重启时存储硬盘的缓存数据。默认值是false。

diskExpiryThreadIntervalSeconds：磁盘失效线程运行时间间隔，默认是120秒。

二：编程方式配置


Cache cache = manager.getCache("mycache");
CacheConfiguration config = cache.getCacheConfiguration();
config.setTimeToIdleSeconds(60);
config.setTimeToLiveSeconds(120);
config.setmaxEntriesLocalHeap(10000);
config.setmaxEntriesLocalDisk(1000000);

3.5、Ehcache API

CacheManager：Cache的容器对象，并管理着（添加或删除）Cache的生命周期。


// 可以自己创建一个Cache对象添加到CacheManager中
public void addCache(Cache cache);
public synchronized void removeCache(String cacheName);

Cache: 一个Cache可以包含多个Element，并被CacheManager管理。它实现了对缓存的逻辑行为

Element：需要缓存的元素，它维护着一个键值对，元素也可以设置有效期，0代表无限制

获取CacheManager的方式：

可以通过create()或者newInstance()方法或重载方法来创建获取CacheManager的方式：


public static CacheManager create();
public static CacheManager create(String configurationFileName);
public static CacheManager create(InputStream inputStream);
public static CacheManager create(URL configurationFileURL);
public static CacheManager newInstance();

Ehcache的CacheManager构造函数或工厂方法被调用时，会默认加载classpath下名为ehcache.xml的配置文件。

如果加载失败，会加载Ehcache jar包中的ehcache-failsafe.xml文件，这个文件中含有简单的默认配置。　　


// CacheManager.create() == CacheManager.create("./src/main/resources/ehcache.xml")
// 使用Ehcache默认配置新建一个CacheManager实例
CacheManager cacheManager = CacheManager.create();
cacheManager = CacheManager.newInstance();
cacheManager = CacheManager.newInstance("./src/main/resources/ehcache.xml");
InputStream inputStream = new FileInputStream(new File("./src/main/resources/ehcache.xml"));
cacheManager = CacheManager.newInstance(inputStream);
String[] cacheNames = cacheManager.getCacheNames();  // [HelloWorldCache]

四：Spring整合

项目结构：

4.1、pom.xml 引入spring和ehcache


<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <groupId>com.gdut.yh</groupId>
  <artifactId>EhcacheSpringTest</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <junit.version>4.10</junit.version>
    <spring.version>4.2.3.RELEASE</spring.version>
  </properties>
  <dependencies>
      <dependency>
      <groupId>junit</groupId>
      <artifactId>junit</artifactId>
      <version>${junit.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
         <groupId>org.springframework</groupId>
         <artifactId>spring-test</artifactId>
         <version>${spring.version}</version>
     </dependency>
     <!-- springframework -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
        <version>${spring.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-core</artifactId>
        <version>${spring.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-context</artifactId>
        <version>${spring.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-context-support</artifactId>
        <version>${spring.version}</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>net.sf.ehcache</groupId>
        <artifactId>ehcache</artifactId>
        <version>2.10.3</version>
    </dependency>
  </dependencies>
</project>

4.2、在src/main/resources添加ehcache.xml


<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:noNamespaceSchemaLocation="http://ehcache.org/ehcache.xsd">
  <!-- 磁盘缓存位置 -->
  <diskStore path="java.io.tmpdir/ehcache" />
  <!-- 默认缓存 -->
  <defaultCache
          maxEntriesLocalHeap="10000"
          eternal="false"
          timeToIdleSeconds="120"
          timeToLiveSeconds="120"
          maxEntriesLocalDisk="10000000"
          diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"
          memoryStoreEvictionPolicy="LRU">
    <persistence strategy="localTempSwap"/>
  </defaultCache>
  <!-- helloworld缓存 -->
  <cache name="HelloWorldCache"
         maxElementsInMemory="1000"
         eternal="false"
         timeToIdleSeconds="5"
         timeToLiveSeconds="5"
         overflowToDisk="false"
         memoryStoreEvictionPolicy="LRU"/>
  <cache name="UserCache"
         maxElementsInMemory="1000"
         eternal="false"
         timeToIdleSeconds="1800"
         timeToLiveSeconds="1800"
         overflowToDisk="false"
         memoryStoreEvictionPolicy="LRU"/>
</ehcache>

4.3、在src/main/resources/conf/spring中配置spring-base.xml和spring-ehcache.xml

spring-base.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"

xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context" xmlns:util="http://www.springframework.org/schema/util"

xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd http://www.springframework.org/schema/util http://www.springframework.org/schema/util/spring-util.xsd">

<context:component-scan base-package="com.gdut.*"/>

</beans>

spring-ehcache.xml


<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:cache="http://www.springframework.org/schema/cache"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd
        http://www.springframework.org/schema/cache
        http://www.springframework.org/schema/cache/spring-cache-3.2.xsd">
  <description>ehcache缓存配置管理文件</description>
  <!-- 启用缓存注解开关 -->
  <cache:annotation-driven cache-manager="cacheManager"/>
  <bean id="cacheManager" class="org.springframework.cache.ehcache.EhCacheCacheManager">
    <property name="cacheManager" ref="ehcache"/>
  </bean>
  <bean id="ehcache" class="org.springframework.cache.ehcache.EhCacheManagerFactoryBean">
    <property name="configLocation" value="classpath:ehcache.xml"/>
  </bean>
</beans>

4.4、在src/main/java/com.mengdee.manager.service/下创建EhcacheService和EhcacheServiceImpl

EhcacheService.java


public interface EhcacheService {
    // 测试失效情况，有效期为5秒
    public String getTimestamp(String param);
    public String getDataFromDB(String key);
    public void removeDataAtDB(String key);
    public String refreshData(String key);
    public User findById(String userId);
    public boolean isReserved(String userId);
    public void removeUser(String userId);
    public void removeAllUser();
}

EhcacheServiceImpl.java


import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict;
import org.springframework.cache.annotation.CachePut;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;
@Service
public class EhcacheServiceImpl implements EhcacheService{
    // value的值和ehcache.xml中的配置保持一致
    @Cacheable(value="HelloWorldCache", key="#param")
    public String getTimestamp(String param) {
        Long timestamp = System.currentTimeMillis();
        return timestamp.toString();
    }
    @Cacheable(value="HelloWorldCache", key="#key")
    public String getDataFromDB(String key) {
        System.out.println("从数据库中获取数据...");
        return key + ":" + String.valueOf(Math.round(Math.random()*1000000));
    }
    @CacheEvict(value="HelloWorldCache", key="#key")
    public void removeDataAtDB(String key) {
        System.out.println("从数据库中删除数据");
    }
    @CachePut(value="HelloWorldCache", key="#key")
    public String refreshData(String key) {
        System.out.println("模拟从数据库中加载数据");
        return key + "::" + String.valueOf(Math.round(Math.random()*1000000));
    }
    // ------------------------------------------------------------------------
    @Cacheable(value="UserCache", key="'user:' + #userId")   
    public User findById(String userId) { 
        System.out.println("模拟从数据库中查询数据");
        return new User(1, "mengdee");          
    } 
    @Cacheable(value="UserCache", condition="#userId.length()<12")   
    public boolean isReserved(String userId) {   
        System.out.println("UserCache:"+userId);   
        return false;   
    }
    //清除掉UserCache中某个指定key的缓存   
    @CacheEvict(value="UserCache",key="'user:' + #userId")   
    public void removeUser(String userId) {   
        System.out.println("UserCache remove:"+ userId);   
    }   
    //allEntries：true表示清除value中的全部缓存，默认为false
    //清除掉UserCache中全部的缓存   
    @CacheEvict(value="UserCache", allEntries=true)   
    public void removeAllUser() {   
       System.out.println("UserCache delete all");   
    }
}

User .java


public class User {
    private int id;
    private String name;
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public User() {
    }
    public User(int id, String name) {
        super();
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User [id=" + id + ", name=" + name + "]";
    }
}

#注解基本使用方法

Spring对缓存的支持类似于对事务的支持。

首先使用注解标记方法，相当于定义了切点，然后使用Aop技术在这个方法的调用前、调用后获取方法的入参和返回值，进而实现了缓存的逻辑。

@Cacheable

表明所修饰的方法是可以缓存的：当第一次调用这个方法时，它的结果会被缓存下来，在缓存的有效时间内，以后访问这个方法都直接返回缓存结果，不再执行方法中的代码段。

这个注解可以用condition属性来设置条件，如果不满足条件，就不使用缓存能力，直接执行方法。

可以使用key属性来指定key的生成规则。

@Cacheable 支持如下几个参数：

value：缓存位置名称，不能为空，如果使用EHCache，就是ehcache.xml中声明的cache的name, 指明将值缓存到哪个Cache中

key：缓存的key，默认为空，既表示使用方法的参数类型及参数值作为key，支持SpEL，如果要引用参数值使用井号加参数名，如：#userId，一般来说，我们的更新操作只需要刷新缓存中某一个值，所以定义缓存的key值的方式就很重要，最好是能够唯一，因为这样可以准确的清除掉特定的缓存，而不会影响到其它缓存值，本例子中使用实体加冒号再加ID组合成键的名称，如"user:1"、"order:223123"等

condition：触发条件，只有满足条件的情况才会加入缓存，默认为空，既表示全部都加入缓存，支持SpEL


// 将缓存保存到名称为UserCache中，键为"user:"字符串加上userId值，如 'user:1'
@Cacheable(value="UserCache", key="'user:' + #userId")
public User findById(String userId) {
    return (User) new User("1", "mengdee");
}
// 将缓存保存进UserCache中，并当参数userId的长度小于12时才保存进缓存，默认使用参数值及类型作为缓存的key
// 保存缓存需要指定key，value， value的数据类型，不指定key默认和参数名一样如："1"
@Cacheable(value="UserCache", condition="#userId.length() < 12")
public boolean isReserved(String userId) {
    System.out.println("UserCache:"+userId);
    return false;
}

@CachePut

与@Cacheable不同，@CachePut不仅会缓存方法的结果，还会执行方法的代码段。它支持的属性和用法都与@Cacheable一致。

@CacheEvict

与@Cacheable功能相反，@CacheEvict表明所修饰的方法是用来删除失效或无用的缓存数据。

@CacheEvict 支持如下几个参数：

value：缓存位置名称，不能为空，同上

key：缓存的key，默认为空，同上

condition：触发条件，只有满足条件的情况才会清除缓存，默认为空，支持SpEL

allEntries：true表示清除value中的全部缓存，默认为false


//清除掉UserCache中某个指定key的缓存   
@CacheEvict(value="UserCache",key="'user:' + #userId")   
public void removeUser(User user) {   
    System.out.println("UserCache"+user.getUserId());   
}   
//清除掉UserCache中全部的缓存   
@CacheEvict(value="UserCache", allEntries=true)   
public final void setReservedUsers(String[] reservedUsers) {   
   System.out.println("UserCache deleteall");   
}

5、测试

SpringTestCase.java　　


import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.test.context.ContextConfiguration;
import org.springframework.test.context.junit4.AbstractJUnit4SpringContextTests;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringJUnit4ClassRunner;
@ContextConfiguration(locations = {"classpath:spring-base.xml","classpath:spring-ehcache.xml"})
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
public class SpringTestCase extends AbstractJUnit4SpringContextTests{
}

EhcacheServiceTest.java


import org.junit.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import com.gdut.ehcache.EhcacheService;
public class EhcacheServiceTest extends SpringTestCase{
    @Autowired //@Autowired 是通过 byType 的方式去注入的， 使用该注解，要求接口只能有一个实现类。
    private EhcacheService ehcacheService;
    // 有效时间是5秒，第一次和第二次获取的值是一样的，因第三次是5秒之后所以会获取新的值
    @Test
    public void testTimestamp() throws InterruptedException{
        System.out.println("第一次调用：" + ehcacheService.getTimestamp("param"));
        Thread.sleep(2000);
        System.out.println("2秒之后调用：" + ehcacheService.getTimestamp("param"));
        Thread.sleep(4000);
        System.out.println("再过4秒之后调用：" + ehcacheService.getTimestamp("param"));
    }
    @Test
    public void testCache(){
        String key = "zhangsan";
        String value = ehcacheService.getDataFromDB(key); // 从数据库中获取数据...
        ehcacheService.getDataFromDB(key);  // 从缓存中获取数据，所以不执行该方法体
        ehcacheService.removeDataAtDB(key); // 从数据库中删除数据
        ehcacheService.getDataFromDB(key);  // 从数据库中获取数据...（缓存数据删除了，所以要重新获取，执行方法体）
    }
    @Test
    public void testPut(){
        String key = "mengdee";
        ehcacheService.refreshData(key);  // 模拟从数据库中加载数据
        String data = ehcacheService.getDataFromDB(key);
        System.out.println("data:" + data); // data:mengdee::103385
        ehcacheService.refreshData(key);  // 模拟从数据库中加载数据
        String data2 = ehcacheService.getDataFromDB(key);
        System.out.println("data2:" + data2);   // data2:mengdee::180538   
    }
    @Test
    public void testFindById(){
        ehcacheService.findById("2"); // 模拟从数据库中查询数据
        ehcacheService.findById("2");
    }
    @Test
    public void testIsReserved(){
        ehcacheService.isReserved("123");
        ehcacheService.isReserved("123");
    }
    @Test
    public void testRemoveUser(){
        // 线添加到缓存
        ehcacheService.findById("1");
        // 再删除
        ehcacheService.removeUser("1");
        // 如果不存在会执行方法体
        ehcacheService.findById("1");
    }
    @Test
    public void testRemoveAllUser(){
        ehcacheService.findById("1");
        ehcacheService.findById("2");
        ehcacheService.removeAllUser();
        ehcacheService.findById("1");
        ehcacheService.findById("2");
//      模拟从数据库中查询数据
//      模拟从数据库中查询数据
//      UserCache delete all
//      模拟从数据库中查询数据
//      模拟从数据库中查询数据
    }
}

以上所述是小编给大家介绍的Java进程内缓存框架EhCache详解，希望对大家有所帮助。在此也非常感谢大家对网站的支持！

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