大廠都在用EhCache，它到底比Redis強(qiáng)在哪里？

故事背景

隨著硬件價格的走低，大家對硬件的依賴越來越高。甚至聽說，代碼不重要，不行就加機(jī)器唄。比如緩存的使用，通常有基于虛擬機(jī)內(nèi)存、基于磁盤存儲、基于中間件（Redis內(nèi)存）等方式，我們都知道，最適合的才是最好的，但實(shí)踐中，往往是動不動就直接上Redis。

那么，Redis一定是最好的選擇嗎？單不說對內(nèi)存的要求，從效率和性能上來說，也未必是最優(yōu)的。所以，不同的場景使用不同的緩存策略才是高手應(yīng)該追求的。

這篇文章就帶大家認(rèn)識除Redis之外的另一種緩存框架：EhCache。之所以要寫寫，也是因?yàn)轫?xiàng)目中運(yùn)用了此框架，同時又遇到點(diǎn)問題，于是決定深入研究一下。研究之后，發(fā)現(xiàn)還真有點(diǎn)意思~

EhCache簡介

EhCache是一個純Java的進(jìn)程內(nèi)緩存框架，具有快速、精干的特點(diǎn)。注意的這里的關(guān)鍵字進(jìn)程，基于進(jìn)程的緩存直覺告訴我們效率肯定要高一些，因?yàn)樗苯釉谶M(jìn)程之內(nèi)進(jìn)行操作，但不同應(yīng)用之間緩存的共享可能就會有問題。

EhCache是Hibernate中默認(rèn)的CacheProvider，Spring Boot也對其進(jìn)行了支持，Spring中提供的緩存抽象也支持對EhCache緩存框架的綁定，而且支持基于注解的方式來使用。因此，EhCache是一款被廣泛使用的基于Java的高速緩存框架，使用起來也非常方便。

EhCache提供了多種緩存策略，主要分為內(nèi)存和磁盤兩級，是一款面向通用緩存、Java EE和輕量級容器的緩存框架。

EhCache的特點(diǎn)

簡單說一下該框架的特點(diǎn)：

• 簡單、快速，擁有多種緩存策略；
• 緩存數(shù)據(jù)有兩級：內(nèi)存和磁盤，無需擔(dān)心容量問題；
• 緩存數(shù)據(jù)會在虛擬機(jī)重啟的過程中寫入磁盤；
• 可以通過RMI、可插入API等方式進(jìn)行分布式緩存；
• 具有緩存和緩存管理器的偵聽接口；
• 支持多緩存管理器實(shí)例，以及一個實(shí)例的多個緩存區(qū)域，并提供Hibernate的緩存實(shí)現(xiàn)；

EhCache可以單獨(dú)使用，但通常會與Mybatis、Shiro等三方類庫結(jié)合使用。本人項(xiàng)目中使用EhCache就是結(jié)合Shiro來使用的。

除了優(yōu)點(diǎn)，EhCache也還有一些缺點(diǎn)。比如，非常占用磁盤空間，這是因?yàn)镈iskCache的算法簡單，只是對元素直接追加存儲。這樣雖然可以提高效率，但在使用頻繁的系統(tǒng)中，磁盤很快會滿。

另外就是不能保證數(shù)據(jù)安全，當(dāng)然突然kill掉Java進(jìn)程時，可能會產(chǎn)生沖突。EhCache解決沖突的方法是重建Cache，這對Cache數(shù)據(jù)需要保持時可能會產(chǎn)生影響。Cache只是簡單的加速，不能保證數(shù)據(jù)的安全。

EhCache與Redis

EhCache直接在JVM中進(jìn)行緩存，速度快，效率高。與Redis相比，操作簡單、易用、高效，雖然EhCache也提供有緩存共享的方案，但對分布式集群的支持不太好，緩存共享實(shí)現(xiàn)麻煩。

Redis是通過Socket訪問到緩存服務(wù)，效率比EhCache低，比數(shù)據(jù)庫要快很多，處理集群和分布式緩存方便，有成熟的方案。

所以，如果是單體應(yīng)用，或?qū)彺嬖L問要求很高，可考慮采用EhCache；如果是大型系統(tǒng)，存在緩存共享、分布式部署、緩存內(nèi)容很大時，則建議采用Redis。

EhCache架構(gòu)圖

看一下EhCache的架構(gòu)圖，大概了解一下它由幾部分組成。

Cache Replication部分提供了緩存復(fù)制的機(jī)制，用于分布式環(huán)境。EhCache最初是獨(dú)立的本地緩存框架組件，在后期的發(fā)展中，結(jié)合Terracotta服務(wù)陣列模型，可以支持分布式緩存集群，主要有RMI、JGroups、JMS和Cache Server等傳播方式進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間通信。

In-process APIs則提供了基于JSR、JMX等標(biāo)準(zhǔn)的支持，能夠較好的兼容和移植，同時對各類對象有較完善的監(jiān)控管理機(jī)制。

Network APIs則對外提供了基于RESTful API、JMS API、Cache Server等方式的支持。

在使用過程中，需要關(guān)注的核心部分便是中間的Core部分了。它包含了核心的API和概念：

• CacheManager：緩存管理器，可以通過單例或者多例的方式創(chuàng)建，也是Ehcache的入口類。
• Cache：每個CacheManager可以管理多個Cache，每個Cache可以采用hash的方式管理多個Element。所有cache都實(shí)現(xiàn)了Ehcache接口；
• Element：單條緩存數(shù)據(jù)的組成單位，用于存放真正緩存內(nèi)容的。

三者的管理可以用下圖表示：

緩存過期策略

在架構(gòu)圖中還可以看到Memory Store LRU、Memory Store LFU、Memory Store FIFO等內(nèi)存存儲算法。也就是當(dāng)緩存占用空間接近臨界值時，會采用上面的淘汰策略來清理掉一部分?jǐn)?shù)據(jù)。

EhCache提供了三種淘汰算法：

• FIFO：First In First Out，先進(jìn)先出。判斷被存儲的時間，離目前最遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)優(yōu)先被淘汰。
• LRU：Least Recently Used，最近最少使用。判斷最近被使用的時間，目前最遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)優(yōu)先被淘汰。
• LFU：Least Frequently Used，最不經(jīng)常使用。在一段時間內(nèi)，數(shù)據(jù)被使用次數(shù)最少的，優(yōu)先被淘汰。

Ehcache采用的是懶淘汰機(jī)制，每次往緩存放入數(shù)據(jù)時，都會存一個時間，在讀取時要和設(shè)置的時間做TTL比較來判斷是否過期。

EhCache實(shí)戰(zhàn)解析

了解了上面的基礎(chǔ)知識之后，來實(shí)驗(yàn)一下EhCache如何使用。其中EhCache2.x和EhCache3.x的使用差距較大。

這里采用比較新的3.9.6版本，不同的版本在API的使用上會有所差異。

基于API使用EhCache

EhCache提供了基于API和xml兩種形式創(chuàng)建CacheManger和Cache。先來看基于API的形式：

在pom文件中引入EhCache依賴：

??????org.ehcache
??????ehcache
??????3.9.6
?

創(chuàng)建并使用的代碼如下：

public?class?EhCacheTest?{

?@Test
?public?void?test()?{
??// 1、先創(chuàng)建一個CacheManagerBuilder；
??// 2、使用CacheManagerBuilder創(chuàng)建一個預(yù)配置（pre-configured)緩存：第一個參數(shù)為別名，第二個參數(shù)用來配置Cache；
??// 3、build方法構(gòu)建并初始化；build中true參數(shù)表示進(jìn)行初始化。
??CacheManager?cacheManager?=?CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder()
????.withCache("preConfigured",
??????CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(Long.class,?String.class,
????????ResourcePoolsBuilder.heap(100)).build())
????.build(true);

??//?取回在設(shè)定的pre-configured，對于key和value值類型，要求是類型安全的，否則將拋出ClassCastException異常。
??Cache?preConfigured?=?cacheManager.getCache("preConfigured",?Long.class,?String.class);

??System.out.println("從緩存中獲取key為preConfigured："?+?preConfigured);

??//?根據(jù)需求，通過CacheManager創(chuàng)建出新的Cache。實(shí)例化和完整實(shí)例化的Cache將通過CacheManager.getCache API返回。
??Cache?myCache?=?cacheManager.createCache("myCache",
????CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(Long.class,?String.class,
??????ResourcePoolsBuilder.heap(100)).build());
??//?使用put方法存儲數(shù)據(jù)
??myCache.put(1L,?"da?one!");
??//?使用get方法獲取數(shù)據(jù)
??String?value?=?myCache.get(1L);
??System.out.println("從緩存中獲取key為1L："?+?value);
??//?close方法將釋放CacheManager所管理的緩存資源
??cacheManager.close();
?}
}

上述代碼基于API的形式演示了如何創(chuàng)建CacheManager及Cache，并對Cache進(jìn)行設(shè)置和獲取。

基于XML使用EhCache

依賴Jar包不變，在src/main/resources/目錄下創(chuàng)建配置文件 ehcache.xml。

????????xmlns:xsi='http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance'
????????xmlns='http://www.ehcache.org/v3'
????????xsi:schemaLocation="http://www.ehcache.org/v3?http://www.ehcache.org/schema/ehcache-core.xsd">

????alias="foo">
????????java.lang.String
????????java.lang.String
????????
????????????"entries">20
????????????"MB">10
????????
????

????"myDefaults">
????????java.lang.Long
????????java.lang.String
????????"entries">200
????

????alias="bar"?uses-template="myDefaults">
????????java.lang.Number
????

????alias="simpleCache"?uses-template="myDefaults"?/>

3.x版本與2.x版本有所區(qū)別，在xml配置文件上非常明顯。2.x中以ehcache元素為根節(jié)點(diǎn)，而3.x則以config為根節(jié)點(diǎn)。

在上述xml中包含三部分：

• 普通緩存cache-foo：別名為foo的緩存，緩存的Key-Value值類型均為String。如果沒有指定，默認(rèn)就是Object類型。
• 緩存模板cache-template：實(shí)現(xiàn)一個配置抽象，以便在未來可以進(jìn)行擴(kuò)展；
• 基于緩存模板的cache-bar：使用了cache-template模板myDefaults，并且覆蓋了key-type類型，myDefaults的key-type是Long類型，覆蓋后成了Number類型；

cache中其他屬性及元素：

• name為名稱；
• alias為別名；
• key-type為key的類型；
• value-type為value的類型；
• heap指定堆中可創(chuàng)建的實(shí)體格式，其中unit="entries"，表示后面的20是實(shí)體；
• offheap表示在開始淘汰過期緩存項(xiàng)之前，可以分配多達(dá)10M的堆內(nèi)存；
• uses-template表示使用模板的名稱；

當(dāng)然，也可以通過persistence元素來配置緩存的目錄等。其他屬性的使用，大家可以慢慢探索。

基于Spring Boot使用EhCache

前面已經(jīng)提到，Spring對緩存進(jìn)行了支持，Spring Boot也對緩存進(jìn)行了自動配置的支持。下面就基于Spring Boot來完成EhCache的集成以及使用案例演示。

在Spring Boot中引入對應(yīng)的starter：

?org.springframework.boot
?spring-boot-starter-cache


?org.ehcache
?ehcache
?3.9.6

在application.properties中配置添加如下配置：

spring.cache.ehcache.config=ehcache.xml

在Spring Boot啟動類上添加@EnableCaching注解：

@EnableCaching
@SpringBootApplication
@MapperScan("com.secbro.mapper")
public?class?SpringBootMainApplication?{
?public?static?void?main(String[]?args)?{
??SpringApplication.run(SpringBootMainApplication.class,?args);
?}
}

創(chuàng)建一個用戶緩存的實(shí)體類Person：

@Data
public?class?Person?{

?public?Person(int?id,String?name){
??this.id?=?id;
??this.name?=?name;
?}

?private?int?id;

?private?String?name;
}

對應(yīng)的Service方法實(shí)現(xiàn)：

public?interface?PersonService?{
?Person?getById(int?id);
}

@Slf4j
@Service("personService")
public?class?PersonServiceImpl?implements?PersonService?{

?@Cacheable(value?=?"personCache",?key?=?"#id")
?@Override
?public?Person?getById(int?id)?{
??log.info("查詢id={}的用戶",?id);
??if?(id?==?1)?{
???return?new?Person(1,?"Tom");
??}?else?if?(id?==?2)?{
???return?new?Person(2,?"Jim");
??}
??return?new?Person(3,?"Other");
?}
}

通過Spring提供@Cacheable注解指定了緩存的名稱為personCache，key為id。在方法內(nèi)打印日志，如果調(diào)用到方法內(nèi)，則會打印。

編寫單元測試類：

@Slf4j
@SpringBootTest
@TestMethodOrder(MethodOrderer.OrderAnnotation.class)
class?PersonServiceTest?{

?@Resource
?private?PersonService?personService;

[email protected](1)
?@Test
?void?testCache()?throws?InterruptedException?{
??log.info("第1次查詢id=1的數(shù)據(jù)");
??personService.getById(1);
??log.info("第2次查詢id=1的數(shù)據(jù)");
??personService.getById(1);
??Thread.sleep(3000);
?}
}

兩次調(diào)用對應(yīng)的方法，打印日志如下：

c.s.s.PersonServiceTest??????????????????:?第1次查詢id=1的數(shù)據(jù)
c.s.s.i.PersonServiceImpl????????????????:?查詢id=1的用戶
c.s.s.PersonServiceTest??????????????????:?第2次查詢id=1的數(shù)據(jù)

可以看到，第一進(jìn)入方法內(nèi)進(jìn)行查詢，第二次便走了緩存。

關(guān)于Spring提供的cache注解的使用還有很多使用方法和場景，這里就不再展開了。

小結(jié)

因?yàn)楣ぷ髑『糜玫皆摷夹g(shù)，就鉆研并寫成文章帶大家領(lǐng)略了EhCache的基本知識、技術(shù)架構(gòu)、使用場景、API使用以及基于Spring Boot的集成。整體而言，算是入門級別的，大家可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)擴(kuò)展。至于EhCache對分布式的支持部分，本文并未涉及，主要原因是使用起來并沒那么好用，如果感興趣的話可自行研究。