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Java中的Caffeine加载与驱逐策略详解

2023-10-09 09:51:53 作者：蜡笔小久

这篇文章主要介绍了Java中的Caffeine加载与驱逐策略详解,Caffeine是基于Java 8的高性能缓存库,可提供接近最佳的命中率,Caffeine与ConcurrentMap相应,但是不完全相同,本文主要介绍Caffeine,需要的朋友可以参考下

一、Caffiene 简介

Caffeine是基于Java 8的高性能缓存库，可提供接近最佳的命中率。

Caffeine与ConcurrentMap相应，但是不完全相同。最根本的区别是ConcurrentMap会保留所有添加到其中的元素，知道将其明确删除为止. Cache另一方面，通常将A配置为自动删除元素，以限制其内存占用量。在某些情况下，LoadingCache或AsyncLoadingCache可能很有用，即使它没有删除条目，因为它能够自动加载缓存信息。

二、Caffeine四种加载策略

1.手动加载缓存信息

Cache<String, Integer> cache = Caffeine.newBuilder()
                // 写入缓存后30分钟后过期
                .expireAfterWrite(30, TimeUnit.MINUTES)
                // 最大缓存数量1000
                .maximumSize(1000)
                .build();
        String key = "1";
        // 新增缓存
        cache.put(key, 1);
        cache.put("2", 2);
        cache.put("3", 3);
        // 从缓存中获取数据: 如果存在在返回"1"的值，如果不存在返回null
        System.out.println(cache.getIfPresent(key));
        // 缓存key不存在cache中, 则新增一条数据到cache中
        String key1 = "4";
        cache.get(key1, k -> 3);
        System.out.println(cache.getIfPresent(key1));
        // 从cache中移除缓存
        cache.invalidate("1");

2.LoadingCache

public void loadingCache() {
    LoadingCache<String, Integer> loadingCache = Caffeine.newBuilder()
            // 写入缓存后30分钟后过期
            .expireAfterWrite(30, TimeUnit.MINUTES)
            // 最大缓存数量1000
            .maximumSize(1000)
            // build中的CacheLoader可以在初始化LoaddingCache时，加载一部分数据到内存中,
            // 此处就把key的hash值作为value
            .build(this::getIntByKey);
    Integer val = loadingCache.get("1", this::getIntByKey);
    System.out.println(val);
	 // 批量获取键值
    Map<String, Integer> all = loadingCache.getAll(Arrays.asList("1", "2"));
    System.out.println(JSON.toJSONString(all.values()));
}
public Integer getIntByKey(String key) {
    return key.hashCode();
}

3.异步手动加载

public void sync() {
        AsyncCache<String, Integer> asyncCache = Caffeine.newBuilder()
        // 写入缓存后30分钟后过期
                .expireAfterWrite(30, TimeUnit.MINUTES)
                // 最大缓存数量1000
                .maximumSize(1000)
            .buildAsync();
        // 如果Key不存在, 则把key和value 加入到cache中, CompletableFuture提供了一个阻塞Cache, 直到异步完成
        CompletableFuture<Integer> future = asyncCache.get("1", this::getIntByKey);
    }
    public Integer getIntByKey(String key) {
        return key.hashCode();
    }

4.异步加载

 public void syncLoadingCache() {
        AsyncLoadingCache<String, Integer> async = Caffeine.newBuilder().buildAsync(new AsyncCacheLoader<>() {
            @Override
            public @NonNull CompletableFuture<Integer> asyncLoad(@NonNull String key, @NonNull Executor executor) {
                return new CompletableFuture<>();
            }
        });
        CompletableFuture<Integer> future = async.get("1");
        CompletableFuture<Map<String, Integer>> all = async.getAll(Arrays.asList("1", "2"));
    }

三、CleanUp

由于Caffeine 不会再值过期后立即执行清除，而是在写入或者读取操作之后执行少量维护工作，或者在写入读取很少的情况下，偶尔执行清除操作。如果我们项目写入或者读取频率很高，那么不用担心。如果想入写入和读取操作频率较低，那么我们可以通过Cache.cleanUp() 加scheduler 去定时执行清除操作。

Scheduler可以迅速删除过期的元素，***Java 9 +***后的版本，可以通过Scheduler.systemScheduler(), 调用系统线程，达到定期清除的目的

代码实现:

Cache<String, Integer> graphs = Caffeine.newBuilder()
                // 设置一个定时器任务
                .scheduler(Scheduler.systemScheduler())
                // 添加一个移除元素监听事件
                .removalListener((k , v, cause) -> {
                    System.out.println(k);
                    System.out.println(v);
                    System.out.println(cause.wasEvicted());
                })
                .expireAfterWrite(3, TimeUnit.SECONDS)
                .weakValues()
                .build();
        // 创建一个清理线程
        Cleaner cleaner = Cleaner.create();
        // 注册一个对象，并在对象运行时执行一个cleanUp操作
        cleaner.register("1", graphs::cleanUp);
        graphs.put("1", 1);
        graphs.put("2", 2);
        graphs.put("3", 3);
        Thread.sleep(5000);
        graphs.put("3", 3);
        System.out.println(graphs.getIfPresent("1"));
        System.out.println(graphs.getIfPresent("2"));
        System.out.println(graphs.getIfPresent("3"));

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