Java高性能本地缓存框架Caffeine的实现
作者：Java知识图谱
一、序言
Caffeine是一个进程内部缓存框架，使用了Java 8最新的[StampedLock]乐观锁技术，极大提高缓存并发吞吐量，一个高性能的 Java 缓存库，被称为最快缓存。
二、缓存简介
（一）缓存对比
从横向对常用的缓存进行对比，有助于加深对缓存的理解，有助于提高技术选型的合理性。下面对比三种常用缓存：Redis、EhCache、Caffeine。
1、序列化
| 缓存 | 序列化 | 原因 |
|---|---|---|
| Redis | 必须实现序列化 | 进程间数据传输，因此必须实现序列化。大多数情况下涉及内网网络传输；作为缓存数据库使用，持久化是标配。 |
| EhCache | 不一定需要实现序列化 | 当缓存配置不持久化到磁盘时，无需实现序列化接口。使用时，如果不确定是否需要持久化到磁盘，建议统一实现序列化接口。 |
| Caffeine | 不需要实现序列化 | Map对象的改进型接口，不涉及任何形式的网络传输和持久化，因此完全不需要实现序列化接口。 |
2、进程关系
| 缓存 | 进程关系 | 备注 |
|---|---|---|
| Redis | 与业务进程独立，由操作系统独立管理，业务系统重启对缓存服务无影响 | Redis服务与业务服务独立，互相影响较小 |
| EhCache | 附着于业务进程，业务系统重启，存储与内存部分的缓存数据丢失；存储与硬盘部分的数据继续存在 | 缓存配置存在两种模式：一种是纯内存型，一种是可持久化到磁盘 |
| Caffeine | 附着于业务进程，业务系统重启，缓存数据全部丢失 | 纯内存型 |
内存型缓存的理解：缓存都是使用内存作为存储媒介的，各种缓存服务的区别如下：Caffeine是内存型缓存是指缓存与调用者属于同一个应用，准确的说属于同一个JVM；Redis是指另外一个独立进程的内存型，缓存数据存储在Redis数据库的内存中，而不是在调用服务所属的内存中。
（二）本地缓存
本地缓存与分布式缓存对应，缓存进程和应用进程同属于一个JVM，数据的读、写在一个进程内完成。本地缓存没有网络开销，访问速度很快。
Caffeine是基于Guava Cache增强的新一代缓存技术，缓存性能极其出色。
1、Map
JDK内置的Map可作为缓存的一种实现方式，然而严格意义来讲，其不能算作缓存的范畴。原因如下：一是其存储的数据不能主动过期；二是无任何缓存淘汰策略。
三、SpringCache
Caffeine作为Spring体系中内置的缓存之一，Spring Cache同样提供调用接口支持。
（一）需求分析
1、CacheManager
Caffeine属于进程内部缓存框架，不需要配置多数据源，因此一个CacheManager即可满足需求。如果应用中仅使用Caffeine作为唯一的缓存框架，那么通过注解使用时无需显式指明。
2、CacheName
任何一类缓存，不同业务模块间缓存过期时间以及缓存淘汰策略几乎不相同，因此应该支持多CacheName，并且应该具有不同配置。过期时间是不同CacheName间缓存配置的重要区别。
3、Key
内存型缓存，无可视化界面，因此首要满足键值的唯一性，键值唯一是正确使用业务缓存的基础保证。
（二）序列化
Caffeine缓存不涉及任何序列化，因此目标缓存对象不需要实现Serializable接口。若涉及多级缓存或者多种缓存共用，其它需要网络传输或者持久化的缓存需要序列化，Caffeine尽管也使用实现序列化的实体类，但是不做序列化操作。
不需要序列化，降低了缓存使用难度。
（三）集成
1、引入依赖
如果无特别要求，使用较新SpringBoot的内置版本即可。
<dependency>
<groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
<artifactId>caffeine</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-context-support</artifactId>
</dependency>
2、全局配置
全局配置中指定使用caffeine缓存管理。
spring:
cache:
type: caffeine
3、缓存管理器
配置缓存管理器：多CacheName配置。
public interface CacheNameTimeConstant {
String CACHE_DEFAULT = "CACHE_DEFAULT";
String CACHE_10SECS = "CACHE_10SECS";
String CACHE_60SECS = "CACHE_60SECS";
}
同一个CacheManager配置多个CacheName，此处仅配置过期时间的差异，其余配置可自由增加。
@Bean
public CacheManager caffeineCacheManager() {
SimpleCacheManager cacheManager = new SimpleCacheManager();
List<CaffeineCache> caches = new ArrayList<>();
caches.add(new CaffeineCache(CacheNameTimeConstant.CACHE_5SECS,
Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(5, TimeUnit.SECONDS).build()));
caches.add(new CaffeineCache(CacheNameTimeConstant.CACHE_10SECS,
Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(10, TimeUnit.SECONDS).build()));
caches.add(new CaffeineCache(CacheNameTimeConstant.CACHE_30SECS,
Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(30, TimeUnit.SECONDS).build()));
cacheManager.setCaches(caches);
return cacheManager;
}
四、小结
Java领域可用的缓存框架非常多，Caffeine不属于分布式缓存，但不影响其在本地缓存场景出色的表现。开发者在进行缓存架构设计时需要综合考虑各类缓存的优缺点，依据具体场景选配相应缓存。
到此这篇关于Java高性能本地缓存框架Caffeine的实现的文章就介绍到这了,更多相关Java Caffeine内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！