Guava缓存详解及使用
缓存
缓存分为本地缓存与分布式缓存。本地缓存为了保证线程安全问题,一般使用ConcurrentMap
的方式保存在内存之中,而常见的分布式缓存则有Redis
,MongoDB
等。
- 一致性:本地缓存由于数据存储于内存之中,每个实例都有自己的副本,可能会存在不一致的情况;分布式缓存则可有效避免这种情况
- 开销:本地缓存会占用JVM内存,会影响GC及系统性能;分布式缓存的开销则在于网络时延和对象序列化,故主要影响调用时延
- 适用场景:本地缓存适用于数据量较小或变动较少的数据;分布式缓存则适用于一致性要求较高及数量量大的场景(可弹性扩容)
本地缓存适用于数据量较小或变动较少的数据,因为变动多需要考虑到不同实例的缓存一致性问题,而数据量大则需要考虑缓存回收策略及GC相关的问题
Guava cache
Guava Cache 是Google Fuava
中的一个内存缓存模块,用于将数据缓存到JVM内存中。
- 提供了get、put封装操作,能够集成数据源 ;
- 线程安全的缓存,与
ConcurrentMap
相似,但前者增加了更多的元素失效策略,后者只能显示的移除元素; - Guava Cache提供了多种基本的缓存回收方式
- 监控缓存加载/命中情况
通常,Guava缓存适用于以下情况:
- 愿意花费一些内存来提高速度。
- 使用场景有时会多次查询key。
- 缓存将不需要存储超出
RAM
容量的数据
详细配置
缓存的并发级别
Guava提供了设置并发级别的API
,使得缓存支持并发的写入和读取。与ConcurrentHashMap
类似,Guava cache的并发也是通过分离锁实现。在通常情况下,推荐将并发级别设置为服务器cpu核心数。
CacheBuilder.newBuilder()// 设置并发级别为cpu核心数,默认为4.concurrencyLevel(Runtime.getRuntime().availableProcessors()) .build();
缓存的初始容量设置
我们在构建缓存时可以为缓存设置一个合理大小初始容量,由于Guava的缓存使用了分离锁的机制,扩容的代价非常昂贵。所以合理的初始容量能够减少缓存容器的扩容次数。
CacheBuilder.newBuilder()// 设置初始容量为100.initialCapacity(100).build();
设置最大存储
Guava Cache可以在构建缓存对象时指定缓存所能够存储的最大记录数量。当Cache中的记录数量达到最大值后再调用put方法向其中添加对象,Guava会先从当前缓存的对象记录中选择一条删除掉,腾出空间后再将新的对象存储到Cache中。
CacheBuilder.newBuilder()// 设置最大容量为1000.maximumSize(1000).build();
缓存清除策略
- 基于存活时间的清除策略
expireAfterWrite
写缓存后多久过期expireAfterAccess
读写缓存后多久过期
存活时间策略可以单独设置或组合配置
基于容量的清除策略
通过CacheBuilder.maximumSize(long)
方法可以设置Cache的最大容量数,当缓存数量达到或接近该最大值时,Cache将清除掉那些最近最少使用的缓存基于权重的清除 策略
使用CacheBuilder.weigher(Weigher)
指定一个权重函数,并且用CacheBuilder.maximumWeight(long)
指定最大总重。
如每一项缓存所占据的内存空间大小都不一样,可以看作它们有不同的“权重”(weights),作为执行清除策略时优化回收的对象
LoadingCache<Key, Graph> graphs = CacheBuilder.newBuilder().maximumWeight(100000).weigher(new Weigher<Key, Graph>() {public int weigh(Key k, Graph g) {return g.vertices().size();}}).build(new CacheLoader<Key, Graph>() {public Graph load(Key key) { // no checked exceptionreturn createExpensiveGraph(key);}});
- 显式清除
- 清除单个key:
Cache.invalidate(key)
- 批量清除key:
Cache.invalidateAll(keys)
- 清除所有缓存项:
Cache.invalidateAll()
- 基于引用的清除策略
在构建Cache实例过程中,通过设置使用弱引用的键、或弱引用的值、或软引用的值,从而使JVM在GC时顺带实现缓存的清除
CacheBuilder.weakKeys()
:使用弱引用存储键。当键没有其它(强或软)引用时,缓存项可以被垃圾回收CacheBuilder.weakValues()
:使用弱引用存储值。当值没有其它(强或软)引用时,缓存项可以被垃圾回收CacheBuilder.softValues()
:使用软引用存储值。软引用只有在响应内存需要时,才按照全局最近最少使用的顺序回收。考虑到使用软引用的性能影响,我们通常建议使用更有性能预测性的缓存大小限定
垃圾回收仅依赖
==
恒等式,使用弱引用键的缓存用而不是equals()
,即同一对象引用。
Cache
显式put
操作置入内存
private static Cache<Integer, Integer> numCache = CacheBuilder.newBuilder().expireAfterWrite(5, TimeUnit.MINUTES).build();public static void main(String[] args) throws Exception {System.out.println(numCache.getIfPresent(1));Thread.sleep(1000);System.out.println(numCache.getIfPresent(1));Thread.sleep(1000);numCache.put(1, 5);System.out.println(numCache.getIfPresent(1));// console: null null 5
}
LoadingCache
使用自定义ClassLoader
加载数据,置入内存中。从LoadingCache
中获取数据时,若数据存在则直接返回;若数据不存在,则根据ClassLoader
的load
方法加载数据至内存,然后返回该数据
private static LoadingCache<Integer,Integer> numCache = CacheBuilder.newBuilder().expireAfterWrite(5L, TimeUnit.MINUTES).maximumSize(5000L).build(new CacheLoader<Integer, Integer>() {@Overridepublic Integer load(Integer key) throws Exception {System.out.println("no cache");return key * 5;}});public static void main(String[] args) throws Exception {System.out.println(numCache.get(1));Thread.sleep(1000);System.out.println(numCache.get(1));Thread.sleep(1000);numCache.put(1, 6);System.out.println(numCache.get(1));// console: 5 5 6
}
参考资料:
- Google CachesExplained
Guava缓存详解及使用相关推荐
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