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來源：cnblogs.com/jeffwongishandsome

緩存是最直接有效提升系統(tǒng)性能的手段之一。個人認(rèn)為用好用對緩存是優(yōu)秀程序員的必備基本素質(zhì)。本文結(jié)合實際開發(fā)經(jīng)驗，從簡單概念原理和代碼入手，一步一步搭建一個簡單的二級緩存系統(tǒng)。

一、通用緩存接口

1、緩存基礎(chǔ)算法

FIFO（First In First Out），先進先出，和OS里的FIFO思路相同，如果一個數(shù)據(jù)最先進入緩存中，當(dāng)緩存滿的時候，應(yīng)當(dāng)把最先進入緩存的數(shù)據(jù)給移除掉。
LFU（Least Frequently Used），最不經(jīng)常使用，如果一個數(shù)據(jù)在最近一段時間內(nèi)使用次數(shù)很少，那么在將來一段時間內(nèi)被使用的可能性也很小。
LRU（Least Recently Used），最近最少使用，如果一個數(shù)據(jù)在最近一段時間沒有被訪問到，那么在將來它被訪問的可能性也很小。也就是說，當(dāng)限定的空間已存滿數(shù)據(jù)時，應(yīng)當(dāng)把最久沒有被訪問到的數(shù)據(jù)移除。

2、接口定義

簡單定義緩存接口，大致可以抽象如下：

package com.power.demo.cache.contract;

import?java.util.function.Function;

/**
?* 緩存提供者接口
?**/
public?interface?CacheProviderService {

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????extends?Object> T?get(String?key);

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????**/
????extends?Object> T?get(String?key,?Function<String, T>?function);

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
?????**/
????extends?Object, M?extends?Object> T?get(String?key,?Function?function,?M?funcParm);

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????extends?Object> T?get(String?key,?Function<String, T>?function,?Long?expireTime);

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????extends?Object, M?extends?Object> T?get(String?key,?Function?function,?M?funcParm,?Long?expireTime);

????/**
?????* 設(shè)置緩存鍵值
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param obj 緩存值 不可為空
?????**/
????extends?Object>?void?set(String?key, T obj);

????/**
?????* 設(shè)置緩存鍵值
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param obj 緩存值 不可為空
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????extends?Object>?void?set(String?key, T obj, Long expireTime);

????/**
?????* 移除緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????void?remove(String?key);

????/**
?????* 是否存在緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????boolean?contains(String?key);
}

注意，這里列出的只是常見緩存功能接口，一些在特殊場景下用到的統(tǒng)計類的接口、分布式鎖、自增（減）等功能不在討論范圍之內(nèi)。

Get相關(guān)方法，注意多個參數(shù)的情況，緩存接口里面?zhèn)魅说腇unction，這是Java8提供的函數(shù)式接口，雖然支持的入?yún)€數(shù)有限（這里你會非常懷念.NET下的Func委托），但是僅對Java這個語言來說，這真是一個重大的進步^_^。

接口定義好了，下面就要實現(xiàn)緩存提供者程序了。按照存儲類型的不同，本文簡單實現(xiàn)最常用的兩種緩存提供者：本地緩存和分布式緩存。

二、本地緩存

本地緩存，也就是JVM級別的緩存(本地緩存可以認(rèn)為是直接在進程內(nèi)通信調(diào)用，而分布式緩存則需要通過網(wǎng)絡(luò)進行跨進程通信調(diào)用)，一般有很多種實現(xiàn)方式，比如直接使用Hashtable、ConcurrentHashMap等天生線程安全的集合作為緩存容器，或者使用一些成熟的開源組件，如EhCache、Guava Cache等。本文選擇上手簡單的Guava緩存。

1、什么是Guava

Guava，簡單來說就是一個開發(fā)類庫，且是一個非常豐富強大的開發(fā)工具包，號稱可以讓使用Java語言更令人愉悅，主要包括基本工具類庫和接口、緩存、發(fā)布訂閱風(fēng)格的事件總線等。在實際開發(fā)中，我用的最多的是集合、緩存和常用類型幫助類，很多人都對這個類庫稱贊有加。

2、添加依賴

<dependency>
????<groupId>com.google.guavagroupId>
????<artifactId>guavaartifactId>
dependency>

3、實現(xiàn)接口

/*
?* 本地緩存提供者服務(wù) (Guava Cache)
?* */
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = AppConst.BASE_PACKAGE_NAME)
@Qualifier("localCacheService")
public?class?LocalCacheProviderImpl?implements?CacheProviderService {

????private?static?Map<String, Cache<String,?Object>> _cacheMap = Maps.newConcurrentMap();

????static?{

????????Cache<String,?Object> cacheContainer = CacheBuilder.newBuilder()
????????????????.maximumSize(AppConst.CACHE_MAXIMUM_SIZE)
????????????????.expireAfterWrite(AppConst.CACHE_MINUTE, TimeUnit.MILLISECONDS)//最后一次寫入后的一段時間移出
????????????????//.expireAfterAccess(AppConst.CACHE_MINUTE, TimeUnit.MILLISECONDS) //最后一次訪問后的一段時間移出
????????????????.recordStats()//開啟統(tǒng)計功能
????????????????.build();

????????_cacheMap.put(String.valueOf(AppConst.CACHE_MINUTE), cacheContainer);
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????public?extends?Object> T?get(String?key) {
????????T obj =?get(key,?null,?null, AppConst.CACHE_MINUTE);

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????**/
????public?extends?Object> T?get(String?key,?Function<String, T>?function)?{
????????T obj =?get(key,?function,?key,?AppConst.CACHE_MINUTE);

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
?????**/
????public?extends?Object, M?extends?Object> T?get(String?key,?Function?function,?M?funcParm)?{
????????T obj =?get(key,?function,?funcParm,?AppConst.CACHE_MINUTE);

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????public?extends?Object> T?get(String?key,?Function<String, T>?function,?Long?expireTime)?{
????????T obj =?get(key,?function,?key,?expireTime);

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????public?extends?Object, M?extends?Object> T?get(String?key,?Function?function,?M?funcParm,?Long?expireTime)?{
????????T obj =?null;
????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return?obj;
????????}

????????expireTime = getExpireTime(expireTime);

????????Cache<String,?Object> cacheContainer = getCacheContainer(expireTime);

????????try?{
????????????if?(function?==?null)?{
????????????????obj = (T) cacheContainer.getIfPresent(key);
????????????}?else?{
????????????????final Long cachedTime = expireTime;
????????????????obj = (T) cacheContainer.get(key, () -> {
????????????????????T retObj =?function.apply(funcParm);
????????????????????return?retObj;
????????????????});
????????????}
????????}?catch?(Exception e) {
????????????e.printStackTrace();
????????}

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 設(shè)置緩存鍵值 直接向緩存中插入值，這會直接覆蓋掉給定鍵之前映射的值
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param obj 緩存值 不可為空
?????**/
????public?extends?Object>?void?set(String?key, T obj) {

????????set(key, obj, AppConst.CACHE_MINUTE);
????}

????/**
?????* 設(shè)置緩存鍵值 直接向緩存中插入值，這會直接覆蓋掉給定鍵之前映射的值
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param obj 緩存值 不可為空
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????public?extends?Object>?void?set(String?key, T obj, Long expireTime) {
????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return;
????????}

????????if?(obj ==?null) {
????????????return;
????????}

????????expireTime = getExpireTime(expireTime);

????????Cache<String,?Object> cacheContainer = getCacheContainer(expireTime);

????????cacheContainer.put(key, obj);
????}

????/**
?????* 移除緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????public?void?remove(String?key) {
????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return;
????????}

????????long expireTime = getExpireTime(AppConst.CACHE_MINUTE);

????????Cache<String,?Object> cacheContainer = getCacheContainer(expireTime);

????????cacheContainer.invalidate(key);
????}

????/**
?????* 是否存在緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????public?boolean?contains(String?key) {
????????boolean?exists =?false;
????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return?exists;
????????}

????????Object?obj =?get(key);

????????if?(obj !=?null) {
????????????exists =?true;
????????}

????????return?exists;
????}

????private?static?Lock lock =?new?ReentrantLock();

????private?Cache<String,?Object> getCacheContainer(Long expireTime) {

????????Cache<String,?Object> cacheContainer =?null;
????????if?(expireTime ==?null) {
????????????return?cacheContainer;
????????}

????????String?mapKey =?String.valueOf(expireTime);

????????if?(_cacheMap.containsKey(mapKey) ==?true) {
????????????cacheContainer = _cacheMap.get(mapKey);
????????????return?cacheContainer;
????????}

????????try?{
????????????lock.lock();
????????????cacheContainer = CacheBuilder.newBuilder()
????????????????????.maximumSize(AppConst.CACHE_MAXIMUM_SIZE)
????????????????????.expireAfterWrite(expireTime, TimeUnit.MILLISECONDS)//最后一次寫入后的一段時間移出
????????????????????//.expireAfterAccess(AppConst.CACHE_MINUTE, TimeUnit.MILLISECONDS) //最后一次訪問后的一段時間移出
????????????????????.recordStats()//開啟統(tǒng)計功能
????????????????????.build();

????????????_cacheMap.put(mapKey, cacheContainer);

????????}?finally?{
????????????lock.unlock();
????????}

????????return?cacheContainer;
????}

????/**
?????* 獲取過期時間 單位：毫秒
?????*
?????* @param expireTime 傳人的過期時間 單位毫秒 如小于1分鐘，默認(rèn)為10分鐘
?????**/
????private?Long getExpireTime(Long expireTime) {
????????Long result = expireTime;
????????if?(expireTime ==?null?|| expireTime < AppConst.CACHE_MINUTE /?10) {
????????????result = AppConst.CACHE_MINUTE;
????????}

????????return?result;
????}
}

4、注意事項

Guava Cache初始化容器時，支持緩存過期策略，類似FIFO、LRU和LFU等算法。

expireAfterWrite：最后一次寫入后的一段時間移出。
expireAfterAccess：最后一次訪問后的一段時間移出。

Guava Cache對緩存過期時間的設(shè)置實在不夠友好。常見的應(yīng)用場景，比如，有些幾乎不變的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)緩存1天，有些熱點數(shù)據(jù)緩存2小時，有些會話數(shù)據(jù)緩存5分鐘等等。

通常我們認(rèn)為設(shè)置緩存的時候帶上緩存的過期時間是非常容易的，而且只要一個緩存容器實例即可，比如.NET下的ObjectCache、System.Runtime.Cache等等。

但是Guava Cache不是這個實現(xiàn)思路，如果緩存的過期時間不同，Guava的CacheBuilder要初始化多份Cache實例。

好在我在實現(xiàn)的時候注意到了這個問題，并且提供了解決方案，可以看到getCacheContainer這個函數(shù)，根據(jù)過期時長做緩存實例判斷，就算不同過期時間的多實例緩存也是完全沒有問題的。

三、分布式緩存

分布式緩存產(chǎn)品非常多，本文使用應(yīng)用普遍的Redis，在Spring Boot應(yīng)用中使用Redis非常簡單。

1、什么是Redis

Redis是一款開源（BSD許可）的、用C語言寫成的高性能的鍵-值存儲（key-value store）。它常被稱作是一款數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)服務(wù)器（data structure server）。它可以被用作緩存、消息中間件和數(shù)據(jù)庫，在很多應(yīng)用中，經(jīng)常看到有人選擇使用Redis做緩存，實現(xiàn)分布式鎖和分布式Session等。作為緩存系統(tǒng)時，和經(jīng)典的KV結(jié)構(gòu)的Memcached非常相似，但又有很多不同。

Redis支持豐富的數(shù)據(jù)類型。Redis的鍵值可以包括字符串（strings）類型，同時它還包括哈希（hashes）、列表（lists）、集合（sets）和有序集合（sorted sets）等數(shù)據(jù)類型。對于這些數(shù)據(jù)類型，你可以執(zhí)行原子操作。例如：對字符串進行附加操作（append）；遞增哈希中的值；向列表中增加元素；計算集合的交集、并集與差集等。

Redis的數(shù)據(jù)類型：

Keys：非二進制安全的字符類型（ not binary-safe strings ），由于key不是binary safe的字符串，所以像“my key”和“mykey\n”這樣包含空格和換行的key是不允許的。
Values：Strings、Hash、Lists、 Sets、 Sorted sets。考慮到Redis單線程操作模式，Value的粒度不應(yīng)該過大，緩存的值越大，越容易造成阻塞和排隊。

為了獲得優(yōu)異的性能，Redis采用了內(nèi)存中（in-memory）數(shù)據(jù)集（dataset）的方式。同時，Redis支持?jǐn)?shù)據(jù)的持久化，你可以每隔一段時間將數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)存到磁盤上（snapshot），或者在日志尾部追加每一條操作命令（append only file,aof）。

Redis同樣支持主從復(fù)制（master-slave replication），并且具有非常快速的非阻塞首次同步（ non-blocking first synchronization）、網(wǎng)絡(luò)斷開自動重連等功能。

同時Redis還具有其它一些特性，其中包括簡單的事物支持、發(fā)布訂閱（ pub/sub）、管道（pipeline）和虛擬內(nèi)存（vm）等。

2、添加依賴

<dependency>
?????<groupId>org.springframework.bootgroupId>
?????<artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
dependency>

3、配置Redis

在application.properties配置文件中，配置Redis常用參數(shù)：

## Redis緩存相關(guān)配置
#Redis數(shù)據(jù)庫索引（默認(rèn)為0）
spring.redis.database=0
#Redis服務(wù)器地址
spring.redis.host=127.0.0.1
#Redis服務(wù)器端口
spring.redis.port=6379
#Redis服務(wù)器密碼（默認(rèn)為空）
spring.redis.password=123321
#Redis連接超時時間 默認(rèn)：5分鐘（單位：毫秒）
spring.redis.timeout=300000ms
#Redis連接池最大連接數(shù)（使用負(fù)值表示沒有限制）
spring.redis.jedis.pool.max-active=512
#Redis連接池中的最小空閑連接
spring.redis.jedis.pool.min-idle=0
#Redis連接池中的最大空閑連接
spring.redis.jedis.pool.max-idle=8
#Redis連接池最大阻塞等待時間（使用負(fù)值表示沒有限制）
spring.redis.jedis.pool.max-wait=-1ms
redisproperties

常見的需要注意的是最大連接數(shù)（spring.redis.jedis.pool.max-active ）和超時時間（spring.redis.jedis.pool.max-wait）。Redis在生產(chǎn)環(huán)境中出現(xiàn)故障的頻率經(jīng)常和這兩個參數(shù)息息相關(guān)。

接著定義一個繼承自CachingConfigurerSupport（請注意cacheManager和keyGenerator這兩個方法在子類的實現(xiàn)）的RedisConfig類：

/**
?* Redis緩存配置類
?*/
@Configuration
@EnableCaching
public?class?RedisConfig?extends?CachingConfigurerSupport {

????@Bean
????public?CacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
????????return?RedisCacheManager.create(connectionFactory);
????}

????@Bean
????public?RedisTemplate<String,?Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
????????RedisTemplate<String,?Object> template =?new?RedisTemplate<>();

????????//Jedis的Key和Value的序列化器默認(rèn)值是JdkSerializationRedisSerializer
????????//經(jīng)實驗，JdkSerializationRedisSerializer通過RedisDesktopManager看到的鍵值對不能正常解析

????????//設(shè)置key的序列化器
????????template.setKeySerializer(new?StringRedisSerializer());

????????////設(shè)置value的序列化器 默認(rèn)值是JdkSerializationRedisSerializer
????????//使用Jackson序列化器的問題是，復(fù)雜對象可能序列化失敗，比如JodaTime的DateTime類型

????????// //使用Jackson2，將對象序列化為JSON
????????// Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
????????// //json轉(zhuǎn)對象類，不設(shè)置默認(rèn)的會將json轉(zhuǎn)成hashmap
????????// ObjectMapper om = new ObjectMapper();
????????// om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
????????// om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
????????// jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);
????????// template.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);

????????//將redis連接工廠設(shè)置到模板類中
????????template.setConnectionFactory(factory);

????????return?template;
????}

// //自定義緩存key生成策略
// @Bean
// public KeyGenerator keyGenerator() {
// return new KeyGenerator() {
// @Override
// public Object generate(Object target, java.lang.reflect.Method method, Object... params) {
// StringBuffer sb = new StringBuffer();
// sb.append(target.getClass().getName());
// sb.append(method.getName());
// for (Object obj : params) {
// if (obj == null) {
// continue;
// }
// sb.append(obj.toString());
// }
// return sb.toString();
// }
// };
// }
}

在RedisConfig這個類上加上@EnableCaching這個注解，這個注解會被Spring發(fā)現(xiàn)，并且會創(chuàng)建一個切面（aspect）并觸發(fā)Spring緩存注解的切點（pointcut）。據(jù)所使用的注解以及緩存的狀態(tài)，這個切面會從緩存中獲取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)添加到緩存之中或者從緩存中移除某個值。

cacheManager方法，申明一個緩存管理器（CacheManager）的bean，作用就是@EnableCaching這個切面在新增緩存或者刪除緩存的時候會調(diào)用這個緩存管理器的方法。keyGenerator方法，可以根據(jù)需求自定義緩存key生成策略。

而redisTemplate方法，則主要是設(shè)置Redis模板類，比如鍵和值的序列化器（從這里可以看出，Redis的鍵值對必須可序列化）、redis連接工廠等。

RedisTemplate支持的序列化器主要有如下幾種：

JdkSerializationRedisSerializer：使用Java序列化；
StringRedisSerializer：序列化String類型的key和value；
GenericToStringSerializer：使用Spring轉(zhuǎn)換服務(wù)進行序列化；
JacksonJsonRedisSerializer：使用Jackson 1，將對象序列化為JSON；
Jackson2JsonRedisSerializer：使用Jackson 2，將對象序列化為JSON；
OxmSerializer：使用Spring O/X映射的編排器和解排器（marshaler和unmarshaler）實現(xiàn)序列化，用于XML序列化；

注意：RedisTemplate的鍵和值序列化器，默認(rèn)情況下都是JdkSerializationRedisSerializer，它們都可以自定義設(shè)置序列化器。

推薦將字符串鍵使用StringRedisSerializer序列化器，因為運維的時候好排查問題，JDK序列化器的也能識別，但是可讀性稍差(是因為緩存服務(wù)器沒有JRE嗎？)，見如下效果：

而值序列化器則要復(fù)雜的多，很多人推薦使用Jackson2JsonRedisSerializer序列化器，但是實際開發(fā)過程中，經(jīng)常有人碰到反序列化錯誤，經(jīng)過排查多數(shù)都和Jackson2JsonRedisSerializer這個序列化器有關(guān)。

4、實現(xiàn)接口

使用RedisTemplate，在Spring Boot中調(diào)用Redis接口比直接調(diào)用Jedis簡單多了。

@Configuration
@ComponentScan(basePackages = AppConst.BASE_PACKAGE_NAME)
@Qualifier("redisCacheService")
public?class?RedisCacheProviderImpl?implements?CacheProviderService {

????@Resource
????private?RedisTemplateObject> redisTemplate;

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????public?extends?Object> T?get(String?key) {
????????T obj =?get(key,?null,?null, AppConst.CACHE_MINUTE);

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????**/
????public?extends?Object> T?get(String?key,?Function<String, T>?function)?{
????????T obj =?get(key,?function,?key,?AppConst.CACHE_MINUTE);

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
?????**/
????public?extends?Object, M?extends?Object> T?get(String?key,?Function?function,?M?funcParm)?{
????????T obj =?get(key,?function,?funcParm,?AppConst.CACHE_MINUTE);

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????public?extends?Object> T?get(String?key,?Function<String, T>?function,?Long?expireTime)?{
????????T obj =?get(key,?function,?key,?expireTime);

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????public?extends?Object, M?extends?Object> T?get(String?key,?Function?function,?M?funcParm,?Long?expireTime)?{
????????T obj =?null;
????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return?obj;
????????}

????????expireTime = getExpireTime(expireTime);

????????try?{

????????????ValueOperationsObject> operations = redisTemplate.opsForValue();
????????????obj = (T) operations.get(key);
????????????if?(function?!=?null?&&?obj?==?null)?{
????????????????obj =?function.apply(funcParm);
????????????????if?(obj !=?null) {
????????????????????set(key, obj, expireTime);//設(shè)置緩存信息
????????????????}
????????????}
????????}?catch?(Exception e) {
????????????e.printStackTrace();
????????}

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 設(shè)置緩存鍵值 直接向緩存中插入值，這會直接覆蓋掉給定鍵之前映射的值
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param obj 緩存值 不可為空
?????**/
????public?extends?Object>?void?set(String?key, T obj) {

????????set(key, obj, AppConst.CACHE_MINUTE);
????}

????/**
?????* 設(shè)置緩存鍵值 直接向緩存中插入值，這會直接覆蓋掉給定鍵之前映射的值
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param obj 緩存值 不可為空
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????public?extends?Object>?void?set(String?key, T obj, Long expireTime) {
????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return;
????????}

????????if?(obj ==?null) {
????????????return;
????????}

????????expireTime = getExpireTime(expireTime);

????????ValueOperationsObject> operations = redisTemplate.opsForValue();

????????operations.set(key, obj);

????????redisTemplate.expire(key, expireTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
????}

????/**
?????* 移除緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????public?void?remove(String?key) {
????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return;
????????}

????????redisTemplate.delete(key);
????}

????/**
?????* 是否存在緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????public?boolean?contains(String?key) {
????????boolean?exists =?false;
????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return?exists;
????????}

????????Object?obj =?get(key);

????????if?(obj !=?null) {
????????????exists =?true;
????????}

????????return?exists;
????}

????/**
?????* 獲取過期時間 單位：毫秒
?????*
?????* @param expireTime 傳人的過期時間 單位毫秒 如小于1分鐘，默認(rèn)為10分鐘
?????**/
????private?Long getExpireTime(Long expireTime) {
????????Long result = expireTime;
????????if?(expireTime ==?null?|| expireTime < AppConst.CACHE_MINUTE /?10) {
????????????result = AppConst.CACHE_MINUTE;
????????}

????????return?result;
????}
}

注意：很多教程里都講到通過注解的方式（@Cacheable，@CachePut、@CacheEvict和@Caching）實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存，根據(jù)實踐，我個人是不推崇這種使用方式的。

四、緩存“及時”過期問題

這個也是開發(fā)和運維過程中非常經(jīng)典的問題。

有些公司寫緩存客戶端的時候，會給每個團隊分別定義一個Area，但是這個只能做到緩存鍵的分布區(qū)分，不能保證緩存“實時”有效的過期。

多年以前我寫過一篇結(jié)合實際情況的文章，也就是加上緩存版本，請猛擊這里，算是提供了一種相對有效的方案，不過高并發(fā)站點要慎重，防止發(fā)生雪崩效應(yīng)。

Redis還有一些其他常見問題，比如：Redis的字符串類型Key和Value都有限制，且都是不能超過512M，請猛擊這里。還有最大連接數(shù)和超時時間設(shè)置等問題，本文就不再一一列舉了。

五、二級緩存

在配置文件中，加上緩存提供者開關(guān)：

##是否啟用本地緩存
spring.power.isuselocalcache=1
##是否啟用Redis緩存
spring.power.isuserediscache=1

緩存提供者程序都實現(xiàn)好了，我們會再包裝一個調(diào)用外觀類PowerCacheBuilder，加上緩存版本控制，可以輕松自如地控制和切換緩存，code talks:

/*
?* 支持多緩存提供程序多級緩存的緩存幫助類
?* */
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = AppConst.BASE_PACKAGE_NAME)
public?class?PowerCacheBuilder {

????@Autowired
????@Qualifier("localCacheService")
????private?CacheProviderService localCacheService;

????@Autowired
????@Qualifier("redisCacheService")
????private?CacheProviderService redisCacheService;

????private?static?List _listCacheProvider = Lists.newArrayList();

????private?static?final Lock providerLock =?new?ReentrantLock();

????/**
?????* 初始化緩存提供者 默認(rèn)優(yōu)先級：先本地緩存，后分布式緩存
?????**/
????private?List getCacheProviders() {

????????if?(_listCacheProvider.size() >?0) {
????????????return?_listCacheProvider;
????????}

????????//線程安全
????????try?{
????????????providerLock.tryLock(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);

????????????if?(_listCacheProvider.size() >?0) {
????????????????return?_listCacheProvider;
????????????}

????????????String?isUseCache = ConfigUtil.getConfigVal(AppField.IS_USE_LOCAL_CACHE);

????????????CacheProviderService cacheProviderService =?null;

????????????//啟用本地緩存
????????????if?("1".equalsIgnoreCase(isUseCache)) {
????????????????_listCacheProvider.add(localCacheService);
????????????}

????????????isUseCache = ConfigUtil.getConfigVal(AppField.IS_USE_REDIS_CACHE);

????????????//啟用Redis緩存
????????????if?("1".equalsIgnoreCase(isUseCache)) {
????????????????_listCacheProvider.add(redisCacheService);

????????????????resetCacheVersion();//設(shè)置分布式緩存版本號
????????????}

????????????PowerLogger.info("初始化緩存提供者成功，共有"?+ _listCacheProvider.size() +?"個");
????????}?catch?(Exception e) {
????????????e.printStackTrace();

????????????_listCacheProvider = Lists.newArrayList();

????????????PowerLogger.error("初始化緩存提供者發(fā)生異常：{}", e);
????????}?finally?{
????????????providerLock.unlock();
????????}

????????return?_listCacheProvider;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????public?extends?Object> T?get(String?key) {
????????T obj =?null;

????????//key = generateVerKey(key);//構(gòu)造帶版本的緩存鍵

????????for?(CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

????????????obj = provider.get(key);

????????????if?(obj !=?null) {
????????????????return?obj;
????????????}
????????}

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????**/
????public?extends?Object> T?get(String?key,?Function<String, T>?function)?{
????????T obj =?null;

????????for?(CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

????????????if?(obj ==?null) {
????????????????obj = provider.get(key,?function);
????????????}?else?if?(function?!=?null?&&?obj?!=?null)?{//查詢并設(shè)置其他緩存提供者程序緩存
????????????????provider.get(key,?function);
????????????}

????????????//如果callable函數(shù)為空 而緩存對象不為空 及時跳出循環(huán)并返回
????????????if?(function?==?null?&&?obj?!=?null)?{
????????????????return?obj;
????????????}

????????}

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
?????**/
????public?extends?Object, M?extends?Object> T?get(String?key,?Function?function,?M?funcParm)?{
????????T obj =?null;

????????for?(CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

????????????if?(obj ==?null) {
????????????????obj = provider.get(key,?function,?funcParm);
????????????}?else?if?(function?!=?null?&&?obj?!=?null)?{//查詢并設(shè)置其他緩存提供者程序緩存
????????????????provider.get(key,?function,?funcParm);
????????????}

????????????//如果callable函數(shù)為空 而緩存對象不為空 及時跳出循環(huán)并返回
????????????if?(function?==?null?&&?obj?!=?null)?{
????????????????return?obj;
????????????}
????????}

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????public?extends?Object> T?get(String?key,?Function<String, T>?function,?long?expireTime)?{
????????T obj =?null;

????????for?(CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

????????????if?(obj ==?null) {
????????????????obj = provider.get(key,?function,?expireTime);
????????????}?else?if?(function?!=?null?&&?obj?!=?null)?{//查詢并設(shè)置其他緩存提供者程序緩存
????????????????provider.get(key,?function,?expireTime);
????????????}

????????????//如果callable函數(shù)為空 而緩存對象不為空 及時跳出循環(huán)并返回
????????????if?(function?==?null?&&?obj?!=?null)?{
????????????????return?obj;
????????????}
????????}

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 查詢緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param function 如沒有緩存，調(diào)用該callable函數(shù)返回對象 可為空
?????* @param funcParm function函數(shù)的調(diào)用參數(shù)
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????public?extends?Object, M?extends?Object> T?get(String?key,?Function?function,?M?funcParm,?long?expireTime)?{
????????T obj =?null;

????????for?(CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

????????????if?(obj ==?null) {
????????????????obj = provider.get(key,?function,?funcParm,?expireTime);
????????????}?else?if?(function?!=?null?&&?obj?!=?null)?{//查詢并設(shè)置其他緩存提供者程序緩存
????????????????provider.get(key,?function,?funcParm,?expireTime);
????????????}

????????????//如果callable函數(shù)為空 而緩存對象不為空 及時跳出循環(huán)并返回
????????????if?(function?==?null?&&?obj?!=?null)?{
????????????????return?obj;
????????????}
????????}

????????return?obj;
????}

????/**
?????* 設(shè)置緩存鍵值 直接向緩存中插入或覆蓋值
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param obj 緩存值 不可為空
?????**/
????public?extends?Object>?void?set(String?key, T obj) {

????????//key = generateVerKey(key);//構(gòu)造帶版本的緩存鍵

????????for?(CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

????????????provider.set(key, obj);

????????}
????}

????/**
?????* 設(shè)置緩存鍵值 直接向緩存中插入或覆蓋值
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????* @param obj 緩存值 不可為空
?????* @param expireTime 過期時間（單位：毫秒） 可為空
?????**/
????public?extends?Object>?void?set(String?key, T obj, Long expireTime) {

????????//key = generateVerKey(key);//構(gòu)造帶版本的緩存鍵

????????for?(CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

????????????provider.set(key, obj, expireTime);

????????}
????}

????/**
?????* 移除緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????public?void?remove(String?key) {

????????//key = generateVerKey(key);//構(gòu)造帶版本的緩存鍵

????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return;
????????}

????????for?(CacheProviderService provider : getCacheProviders()) {

????????????provider.remove(key);

????????}
????}

????/**
?????* 是否存在緩存
?????*
?????* @param key 緩存鍵 不可為空
?????**/
????public?boolean?contains(String?key) {
????????boolean?exists =?false;

????????//key = generateVerKey(key);//構(gòu)造帶版本的緩存鍵

????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return?exists;
????????}

????????Object?obj =?get(key);

????????if?(obj !=?null) {
????????????exists =?true;
????????}

????????return?exists;
????}

????/**
?????* 獲取分布式緩存版本號
?????**/
????public?String?getCacheVersion() {
????????String?version =?"";
????????boolean?isUseCache = checkUseRedisCache();

????????//未啟用Redis緩存
????????if?(isUseCache ==?false) {
????????????return?version;
????????}

????????version = redisCacheService.get(AppConst.CACHE_VERSION_KEY);

????????return?version;
????}

????/**
?????* 重置分布式緩存版本 如果啟用分布式緩存，設(shè)置緩存版本
?????**/
????public?String?resetCacheVersion() {
????????String?version =?"";
????????boolean?isUseCache = checkUseRedisCache();

????????//未啟用Redis緩存
????????if?(isUseCache ==?false) {
????????????return?version;
????????}

????????//設(shè)置緩存版本
????????version =?String.valueOf(Math.abs(UUID.randomUUID().hashCode()));
????????redisCacheService.set(AppConst.CACHE_VERSION_KEY, version);

????????return?version;
????}

????/**
?????* 如果啟用分布式緩存，獲取緩存版本，重置查詢的緩存key，可以實現(xiàn)相對實時的緩存過期控制
?????* 
?????* 如沒有啟用分布式緩存，緩存key不做修改，直接返回
?????**/
????public?String?generateVerKey(String?key) {

????????String?result = key;
????????if?(StringUtils.isEmpty(key) ==?true) {
????????????return?result;
????????}

????????boolean?isUseCache = checkUseRedisCache();

????????//沒有啟用分布式緩存，緩存key不做修改，直接返回
????????if?(isUseCache ==?false) {
????????????return?result;
????????}

????????String?version = redisCacheService.get(AppConst.CACHE_VERSION_KEY);
????????if?(StringUtils.isEmpty(version) ==?true) {
????????????return?result;
????????}

????????result =?String.format("%s_%s", result, version);

????????return?result;
????}

????/**
?????* 驗證是否啟用分布式緩存
?????**/
????private?boolean?checkUseRedisCache() {
????????boolean?isUseCache =?false;
????????String?strIsUseCache = ConfigUtil.getConfigVal(AppField.IS_USE_REDIS_CACHE);

????????isUseCache =?"1".equalsIgnoreCase(strIsUseCache);

????????return?isUseCache;
????}
}

單元測試如下：

@Test
public?void?testCacheVerson() throws Exception?{

????????String version = cacheBuilder.getCacheVersion();
????????System.out.println(String.format("當(dāng)前緩存版本：%s", version));

????????String cacheKey = cacheBuilder.generateVerKey("goods778899");

????????GoodsVO goodsVO =?new?GoodsVO();
????????goodsVO.setGoodsId(UUID.randomUUID().toString());
????????goodsVO.setCreateTime(new?Date());
????????goodsVO.setCreateDate(new?DateTime(new?Date()));
????????goodsVO.setGoodsType(1024);
????????goodsVO.setGoodsCode("123456789");
????????goodsVO.setGoodsName("我的測試商品");

????????cacheBuilder.set(cacheKey, goodsVO);

????????GoodsVO goodsVO1 = cacheBuilder.get(cacheKey);

????????Assert.assertNotNull(goodsVO1);

????????version = cacheBuilder.resetCacheVersion();
????????System.out.println(String.format("重置后的緩存版本：%s", version));


????????cacheKey = cacheBuilder.generateVerKey("goods112233");

????????cacheBuilder.set(cacheKey, goodsVO);

????????GoodsVO goodsVO2 = cacheBuilder.get(cacheKey);

????????Assert.assertNotNull(goodsVO2);

????????Assert.assertTrue("兩個緩存對象的主鍵相同", goodsVO1.getGoodsId().equals(goodsVO2.getGoodsId()));
????}

一個滿足基本功能的多級緩存系統(tǒng)就好了。

在Spring Boot應(yīng)用中使用緩存則非常簡潔，選擇調(diào)用上面包裝好的緩存接口即可。

String?cacheKey = _cacheBuilder.generateVerKey("com.power.demo.apiservice.impl.getgoodsbyid."?+ request.getGoodsId());

GoodsVO?goodsVO = _cacheBuilder.get(cacheKey, _goodsService::getGoodsByGoodsId, request.getGoodsId());

到這里Spring Boot業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)中最常用到的ORM，緩存和隊列三板斧就介紹完了。

在開發(fā)的過程中你會發(fā)現(xiàn)，Java真的是非常非常中規(guī)中矩的語言，你需要不斷折騰并熟悉常見的開源中間件和工具，開源的輪子實在是太豐富，多嘗試幾個，實踐出真知。

預(yù)告一下，后面的文章我將繼續(xù)學(xué)習(xí)分享介紹常用中間件和工具，如定時任務(wù)，MongoDB，ES，分布式文件系統(tǒng)以及各種實用工具。總之Java下工具鏈非常完備，我們要給自己更多動力。

參考：

http://ifeve.com/google-guava/
http://www.cnblogs.com/luochengqiuse/p/4640932.html

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我們在星球聊了很多深度話題，你不來看看？

我的星球是否適合你？

點擊閱讀原文看看我們都聊過啥？

Spring Boot 緩存應(yīng)用實踐

一、通用緩存接口

1、緩存基礎(chǔ)算法

2、接口定義

二、本地緩存

1、什么是Guava

2、添加依賴

3、實現(xiàn)接口

4、注意事項

三、分布式緩存

1、什么是Redis

2、添加依賴

3、配置Redis

4、實現(xiàn)接口

四、緩存“及時”過期問題

五、二級緩存

參考：