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Guava Cache用法介绍

發(fā)布時間：2024/8/26 编程问答 29 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Guava Cache用法介绍小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

背景

緩存的主要作用是暫時在內(nèi)存中保存業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，并且等待下次訪問使用。在日長開發(fā)有很多場合，有一些數(shù)據(jù)量不是很大，不會經(jīng)常改動，并且訪問非常頻繁。但是由于受限于硬盤IO的性能或者遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)等原因獲取可能非常的費(fèi)時。會導(dǎo)致我們的程序非常緩慢，這在某些業(yè)務(wù)上是不能忍的！而緩存正是解決這類問題的神器！

當(dāng)然也并不是說你用了緩存你的系統(tǒng)就一定會變快，建議在用之前看一下使用緩存的9大誤區(qū)(上) 使用緩存的9大誤區(qū)(下)

緩存在很多系統(tǒng)和架構(gòu)中都用廣泛的應(yīng)用,例如：

CPU緩存
操作系統(tǒng)緩存
HTTP緩存
數(shù)據(jù)庫緩存
靜態(tài)文件緩存
本地緩存
分布式緩存

可以說在計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，緩存是無處不在的。可以這么說，只要有硬件性能不對等，涉及到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡胤蕉紩芯彺娴纳碛啊?/p>

緩存總體可分為兩種集中式緩存和分布式緩存

“集中式緩存"與"分布式緩存"的區(qū)別其實就在于“集中”與"非集中"的概念，其對象可能是服務(wù)器、內(nèi)存條、硬盤等。比如：

1.服務(wù)器版本：

緩存集中在一臺服務(wù)器上，為集中式緩存。
緩存分散在不同的服務(wù)器上，為分布式緩存。

2.內(nèi)存條版本：

緩存集中在一臺服務(wù)器的一條內(nèi)存條上，為集中式緩存。
緩存分散在一臺服務(wù)器的不同內(nèi)存條上，為分布式緩存。

3.硬盤版本：

緩存集中在一臺服務(wù)器的一個硬盤上，為集中式緩存。
緩存分散在一臺服務(wù)器的不同硬盤上，為分布式緩存。

想了解分布式緩存可以看一下淺談分布式緩存那些事兒。

這是幾個當(dāng)前比較流行的java 分布式緩存框架5個強(qiáng)大的Java分布式緩存框架推薦。

而我們今天要講的是集中式內(nèi)存緩存guava cache,這是當(dāng)前我們項目正在用的緩存工具，研究一下感覺還蠻好用的。當(dāng)然也有很多其他工具，還是看個人喜歡。oschina上面也有很多類似開源的java緩存框架

正文

Guava Cache與ConcurrentMap很相似，但也不完全一樣。最基本的區(qū)別是ConcurrentMap會一直保存所有添加的元素，直到顯式地移除。相對地，Guava Cache為了限制內(nèi)存占用，通常都設(shè)定為自動回收元素。在某些場景下，盡管LoadingCache 不回收元素，它也是很有用的，因為它會自動加載緩存。

Guava Cache是在內(nèi)存中緩存數(shù)據(jù)，相比較于數(shù)據(jù)庫或redis存儲，訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)會更加高效。Guava官網(wǎng)介紹，下面的這幾種情況可以考慮使用Guava Cache：

愿意消耗一些內(nèi)存空間來提升速度。

預(yù)料到某些鍵會被多次查詢。

緩存中存放的數(shù)據(jù)總量不會超出內(nèi)存容量。

所以，可以將程序頻繁用到的少量數(shù)據(jù)存儲到Guava Cache中，以改善程序性能。下面對Guava Cache的用法進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

構(gòu)建緩存對象

接口Cache代表一塊緩存，它有如下方法：

1 public interface Cache<K, V> { 2 V get(K key, Callable<? extends V> valueLoader) throws ExecutionException; 3 4 ImmutableMap<K, V> getAllPresent(Iterable<?> keys); 5 6 void put(K key, V value); 7 8 void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m); 9 10 void invalidate(Object key); 11 12 void invalidateAll(Iterable<?> keys); 13 14 void invalidateAll(); 15 16 long size(); 17 18 CacheStats stats(); 19 20 ConcurrentMap<K, V> asMap(); 21 22 void cleanUp(); 23 }

可以通過CacheBuilder類構(gòu)建一個緩存對象，CacheBuilder類采用builder設(shè)計模式，它的每個方法都返回CacheBuilder本身，直到build方法被調(diào)用。構(gòu)建一個緩存對象代碼如下。

1 public class StudyGuavaCache { 2 public static void main(String[] args) { 3 Cache<String,String> cache = CacheBuilder.newBuilder().build(); 4 cache.put("word","Hello Guava Cache"); 5 System.out.println(cache.getIfPresent("word")); 6 } 7 }

上面的代碼通過CacheBuilder.newBuilder().build()這句代碼創(chuàng)建了一個Cache緩存對象，并在緩存對象中存儲了key為word，value為Hello Guava Cache的一條記錄。可以看到Cache非常類似于JDK中的Map，但是相比于Map，Guava Cache提供了很多更強(qiáng)大的功能。

從LoadingCache查詢的正規(guī)方式是使用get(K)方法。這個方法要么返回已經(jīng)緩存的值，要么使用CacheLoader向緩存原子地加載新值（通過load(String key) 方法加載）。由于CacheLoader可能拋出異常，LoadingCache.get(K)也聲明拋出ExecutionException異常。如果你定義的CacheLoader沒有聲明任何檢查型異常，則可以通過getUnchecked(K)查找緩存；但必須注意，一旦CacheLoader聲明了檢查型異常，就不可以調(diào)用getUnchecked(K)。 1 LoadingCache<Key, Value> cache = CacheBuilder.newBuilder() 2 .build( 3 new CacheLoader<Key, Value>() { 4 public Value load(Key key) throws AnyException { 5 return createValue(key); 6 } 7 }); 8 ... 9 try { 10 return cache.get(key); 11 } catch (ExecutionException e) { 12 throw new OtherException(e.getCause()); 13 }

設(shè)置最大存儲

Guava Cache可以在構(gòu)建緩存對象時指定緩存所能夠存儲的最大記錄數(shù)量。當(dāng)Cache中的記錄數(shù)量達(dá)到最大值后再調(diào)用put方法向其中添加對象，Guava會先從當(dāng)前緩存的對象記錄中選擇一條刪除掉，騰出空間后再將新的對象存儲到Cache中。

1 public class StudyGuavaCache { 2 public static void main(String[] args) { 3 Cache<String,String> cache = CacheBuilder.newBuilder() 4 .maximumSize(2) 5 .build(); 6 cache.put("key1","value1"); 7 cache.put("key2","value2"); 8 cache.put("key3","value3"); 9 System.out.println("第一個值：" + cache.getIfPresent("key1")); 10 System.out.println("第二個值：" + cache.getIfPresent("key2")); 11 System.out.println("第三個值：" + cache.getIfPresent("key3")); 12 } 13 }

上面代碼在構(gòu)造緩存對象時，通過CacheBuilder類的maximumSize方法指定Cache最多可以存儲兩個對象，然后調(diào)用Cache的put方法向其中添加了三個對象。程序執(zhí)行結(jié)果如下圖所示，可以看到第三條對象記錄的插入，導(dǎo)致了第一條對象記錄被刪除。

設(shè)置過期時間

在構(gòu)建Cache對象時，可以通過CacheBuilder類的expireAfterAccess和expireAfterWrite兩個方法為緩存中的對象指定過期時間，過期的對象將會被緩存自動刪除。其中，expireAfterWrite方法指定對象被寫入到緩存后多久過期，expireAfterAccess指定對象多久沒有被訪問后過期。

1 public class StudyGuavaCache { 2 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 3 Cache<String,String> cache = CacheBuilder.newBuilder() 4 .maximumSize(2) 5 .expireAfterWrite(3,TimeUnit.SECONDS) 6 .build(); 7 cache.put("key1","value1"); 8 int time = 1; 9 while(true) { 10 System.out.println("第" + time++ + "次取到key1的值為：" + cache.getIfPresent("key1")); 11 Thread.sleep(1000); 12 } 13 } 14 }

上面的代碼在構(gòu)造Cache對象時，通過CacheBuilder的expireAfterWrite方法指定put到Cache中的對象在3秒后會過期。在Cache對象中存儲一條對象記錄后，每隔1秒讀取一次這條記錄。程序運(yùn)行結(jié)果如下圖所示，可以看到，前三秒可以從Cache中獲取到對象，超過三秒后，對象從Cache中被自動刪除。

下面代碼是expireAfterAccess的例子。

1 public class StudyGuavaCache { 2 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 3 Cache<String,String> cache = CacheBuilder.newBuilder() 4 .maximumSize(2) 5 .expireAfterAccess(3,TimeUnit.SECONDS) 6 .build(); 7 cache.put("key1","value1"); 8 int time = 1; 9 while(true) { 10 Thread.sleep(time*1000); 11 System.out.println("睡眠" + time++ + "秒后取到key1的值為：" + cache.getIfPresent("key1")); 12 } 13 } 14 }

通過CacheBuilder的expireAfterAccess方法指定Cache中存儲的對象如果超過3秒沒有被訪問就會過期。while中的代碼每sleep一段時間就會訪問一次Cache中存儲的對象key1，每次訪問key1之后下次sleep的時間會加長一秒。程序運(yùn)行結(jié)果如下圖所示，從結(jié)果中可以看出，當(dāng)超過3秒沒有讀取key1對象之后，該對象會自動被Cache刪除。

也可以同時用expireAfterAccess和expireAfterWrite方法指定過期時間，這時只要對象滿足兩者中的一個條件就會被自動過期刪除。

弱引用

可以通過weakKeys和weakValues方法指定Cache只保存對緩存記錄key和value的弱引用。這樣當(dāng)沒有其他強(qiáng)引用指向key和value時，key和value對象就會被垃圾回收器回收。

1 public class StudyGuavaCache { 2 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 3 Cache<String,Object> cache = CacheBuilder.newBuilder() 4 .maximumSize(2) 5 .weakValues() 6 .build(); 7 Object value = new Object(); 8 cache.put("key1",value); 9 10 value = new Object();//原對象不再有強(qiáng)引用 11 System.gc(); 12 System.out.println(cache.getIfPresent("key1")); 13 } 14 }

上面代碼的打印結(jié)果是null。構(gòu)建Cache時通過weakValues方法指定Cache只保存記錄值的一個弱引用。當(dāng)給value引用賦值一個新的對象之后，就不再有任何一個強(qiáng)引用指向原對象。System.gc()觸發(fā)垃圾回收后，原對象就被清除了。

顯示清除

可以調(diào)用Cache的invalidateAll或invalidate方法顯示刪除Cache中的記錄。invalidate方法一次只能刪除Cache中一個記錄，接收的參數(shù)是要刪除記錄的key。invalidateAll方法可以批量刪除Cache中的記錄，當(dāng)沒有傳任何參數(shù)時，invalidateAll方法將清除Cache中的全部記錄。invalidateAll也可以接收一個Iterable類型的參數(shù)，參數(shù)中包含要刪除記錄的所有key值。下面代碼對此做了示例。

1 public class StudyGuavaCache { 2 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 3 Cache<String,String> cache = CacheBuilder.newBuilder().build(); 4 Object value = new Object(); 5 cache.put("key1","value1"); 6 cache.put("key2","value2"); 7 cache.put("key3","value3"); 8 9 List<String> list = new ArrayList<String>(); 10 list.add("key1"); 11 list.add("key2"); 12 13 cache.invalidateAll(list);//批量清除list中全部key對應(yīng)的記錄 14 System.out.println(cache.getIfPresent("key1")); 15 System.out.println(cache.getIfPresent("key2")); 16 System.out.println(cache.getIfPresent("key3")); 17 } 18 }

代碼中構(gòu)造了一個集合list用于保存要刪除記錄的key值，然后調(diào)用invalidateAll方法批量刪除key1和key2對應(yīng)的記錄，只剩下key3對應(yīng)的記錄沒有被刪除。

移除監(jiān)聽器

可以為Cache對象添加一個移除監(jiān)聽器，這樣當(dāng)有記錄被刪除時可以感知到這個事件。

1 public class StudyGuavaCache { 2 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 3 RemovalListener<String, String> listener = new RemovalListener<String, String>() { 4 public void onRemoval(RemovalNotification<String, String> notification) { 5 System.out.println("[" + notification.getKey() + ":" + notification.getValue() + "] is removed!"); 6 } 7 }; 8 Cache<String,String> cache = CacheBuilder.newBuilder() 9 .maximumSize(3) 10 .removalListener(listener) 11 .build(); 12 Object value = new Object(); 13 cache.put("key1","value1"); 14 cache.put("key2","value2"); 15 cache.put("key3","value3"); 16 cache.put("key4","value3"); 17 cache.put("key5","value3"); 18 cache.put("key6","value3"); 19 cache.put("key7","value3"); 20 cache.put("key8","value3"); 21 } 22 }

removalListener方法為Cache指定了一個移除監(jiān)聽器，這樣當(dāng)有記錄從Cache中被刪除時，監(jiān)聽器listener就會感知到這個事件。程序運(yùn)行結(jié)果如下圖所示。

自動加載

Cache的get方法有兩個參數(shù)，第一個參數(shù)是要從Cache中獲取記錄的key，第二個記錄是一個Callable對象。當(dāng)緩存中已經(jīng)存在key對應(yīng)的記錄時，get方法直接返回key對應(yīng)的記錄。如果緩存中不包含key對應(yīng)的記錄，Guava會啟動一個線程執(zhí)行Callable對象中的call方法，call方法的返回值會作為key對應(yīng)的值被存儲到緩存中，并且被get方法返回。下面是一個多線程的例子：

1 public class StudyGuavaCache { 2 3 private static Cache<String,String> cache = CacheBuilder.newBuilder() 4 .maximumSize(3) 5 .build(); 6 7 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 8 9 new Thread(new Runnable() { 10 public void run() { 11 System.out.println("thread1"); 12 try { 13 String value = cache.get("key", new Callable<String>() { 14 public String call() throws Exception { 15 System.out.println("load1"); //加載數(shù)據(jù)線程執(zhí)行標(biāo)志 16 Thread.sleep(1000); //模擬加載時間 17 return "auto load by Callable"; 18 } 19 }); 20 System.out.println("thread1 " + value); 21 } catch (ExecutionException e) { 22 e.printStackTrace(); 23 } 24 } 25 }).start(); 26 27 new Thread(new Runnable() { 28 public void run() { 29 System.out.println("thread2"); 30 try { 31 String value = cache.get("key", new Callable<String>() { 32 public String call() throws Exception { 33 System.out.println("load2"); //加載數(shù)據(jù)線程執(zhí)行標(biāo)志 34 Thread.sleep(1000); //模擬加載時間 35 return "auto load by Callable"; 36 } 37 }); 38 System.out.println("thread2 " + value); 39 } catch (ExecutionException e) { 40 e.printStackTrace(); 41 } 42 } 43 }).start(); 44 } 45 }

這段代碼中有兩個線程共享同一個Cache對象，兩個線程同時調(diào)用get方法獲取同一個key對應(yīng)的記錄。由于key對應(yīng)的記錄不存在，所以兩個線程都在get方法處阻塞。此處在call方法中調(diào)用Thread.sleep(1000)模擬程序從外存加載數(shù)據(jù)的時間消耗。代碼的執(zhí)行結(jié)果如下圖：

從結(jié)果中可以看出，雖然是兩個線程同時調(diào)用get方法，但只有一個get方法中的Callable會被執(zhí)行(沒有打印出load2)。Guava可以保證當(dāng)有多個線程同時訪問Cache中的一個key時，如果key對應(yīng)的記錄不存在，Guava只會啟動一個線程執(zhí)行g(shù)et方法中Callable參數(shù)對應(yīng)的任務(wù)加載數(shù)據(jù)存到緩存。當(dāng)加載完數(shù)據(jù)后，任何線程中的get方法都會獲取到key對應(yīng)的值。

統(tǒng)計信息

可以對Cache的命中率、加載數(shù)據(jù)時間等信息進(jìn)行統(tǒng)計。在構(gòu)建Cache對象時，可以通過CacheBuilder的recordStats方法開啟統(tǒng)計信息的開關(guān)。開關(guān)開啟后Cache會自動對緩存的各種操作進(jìn)行統(tǒng)計，調(diào)用Cache的stats方法可以查看統(tǒng)計后的信息。

1 public class StudyGuavaCache { 2 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 3 Cache<String,String> cache = CacheBuilder.newBuilder() 4 .maximumSize(3) 5 .recordStats() //開啟統(tǒng)計信息開關(guān) 6 .build(); 7 cache.put("key1","value1"); 8 cache.put("key2","value2"); 9 cache.put("key3","value3"); 10 cache.put("key4","value4"); 11 12 cache.getIfPresent("key1"); 13 cache.getIfPresent("key2"); 14 cache.getIfPresent("key3"); 15 cache.getIfPresent("key4"); 16 cache.getIfPresent("key5"); 17 cache.getIfPresent("key6"); 18 19 System.out.println(cache.stats()); //獲取統(tǒng)計信息 20 } 21 }

程序執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

這些統(tǒng)計信息對于調(diào)整緩存設(shè)置是至關(guān)重要的，在性能要求高的應(yīng)用中應(yīng)該密切關(guān)注這些數(shù)據(jù)

LoadingCache

LoadingCache是Cache的子接口，相比較于Cache，當(dāng)從LoadingCache中讀取一個指定key的記錄時，如果該記錄不存在，則LoadingCache可以自動執(zhí)行加載數(shù)據(jù)到緩存的操作。LoadingCache接口的定義如下：

1 public interface LoadingCache<K, V> extends Cache<K, V>, Function<K, V> { 2 3 V get(K key) throws ExecutionException; 4 5 V getUnchecked(K key); 6 7 ImmutableMap<K, V> getAll(Iterable<? extends K> keys) throws ExecutionException; 8 9 V apply(K key); 10 11 void refresh(K key); 12 13 @Override 14 ConcurrentMap<K, V> asMap(); 15 }

與構(gòu)建Cache類型的對象類似，LoadingCache類型的對象也是通過CacheBuilder進(jìn)行構(gòu)建，不同的是，在調(diào)用CacheBuilder的build方法時，必須傳遞一個CacheLoader類型的參數(shù)，CacheLoader的load方法需要我們提供實現(xiàn)。當(dāng)調(diào)用LoadingCache的get方法時，如果緩存不存在對應(yīng)key的記錄，則CacheLoader中的load方法會被自動調(diào)用從外存加載數(shù)據(jù)，load方法的返回值會作為key對應(yīng)的value存儲到LoadingCache中，并從get方法返回。

1 public class StudyGuavaCache { 2 public static void main(String[] args) throws ExecutionException { 3 CacheLoader<String, String> loader = new CacheLoader<String, String> () { 4 public String load(String key) throws Exception { 5 Thread.sleep(1000); //休眠1s，模擬加載數(shù)據(jù) 6 System.out.println(key + " is loaded from a cacheLoader!"); 7 return key + "'s value"; 8 } 9 }; 10 11 LoadingCache<String,String> loadingCache = CacheBuilder.newBuilder() 12 .maximumSize(3) 13 .build(loader);//在構(gòu)建時指定自動加載器 14 15 loadingCache.get("key1"); 16 loadingCache.get("key2"); 17 loadingCache.get("key3"); 18 } 19 }

程序執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

轉(zhuǎn)自：

https://segmentfault.com/a/1190000011105644

https://www.jianshu.com/p/64b0df87e51b

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/fnlingnzb-learner/p/11022152.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Guava Cache用法介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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