深圳市芯福林电子科技有限公司

一、Caffeine介绍

1、缓存介绍

缓存(Cache)在代码世界中无处不在。从底层的CPU多级缓存，到客户端的页面缓存，处处都存在着缓存的身影。缓存从本质上来说，是一种空间换时间的手段，通过对数据进行一定的空间安排，使得下次进行数据访问时起到加速的效果。

就Java而言，其常用的缓存解决方案有很多，例如数据库缓存框架EhCache，分布式缓存Memcached等，这些缓存方案实际上都是为了提升吞吐效率，避免持久层压力过大。

对于常见缓存类型而言，可以分为本地缓存以及分布式缓存两种，Caffeine就是一种you秀的本地缓存，而Redis可以用来做分布式缓存

2、Caffeine介绍

Caffeineguan方：

• https://github.com/ben-manes/caffeine

Caffeine是基于Java 1.8的高性能本地缓存库，由Guava改进而来，而且在Spring5开始的默认缓存实现就将Caffeine代替原来的Google Guava，guan方说明指出，其缓存命中率已经接近zui优值。实际上Caffeine这样的本地缓存和ConcurrentMap很像，即支持并发，并且支持O(1)时间复杂度的数据存取。二者的主要区别在于：

• ConcurrentMap将存储所有存入的数据，直到你显式将其移除；
• Caffeine将通过给定的配置，自动移除“不常用”的数据，以保持内存的合理占用。

因此，一种更好的理解方式是：Cache是一种带有存储和移除策略的Map。

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二、Caffeine基础

使用Caffeine，需要在工程中引入如下依赖

1、缓存加载策略

1.1 Cache手动创建

zui普通的一种缓存，无需指定加载方式，需要手动调用put()进行加载。需要注意的是put()方法对于已存在的key将进行覆盖，这点和Map的表现是一致的。在获取缓存值时，如果想要在缓存值不存在时，原子地将值写入缓存，则可以调用get(key, k -> value)方法，该方法将避免写入竞争。调用invalidate()方法，将手动移除缓存。

在多线程情况下，当使用

1.2 Loading Cache自动创建

LoadingCache是一种自动加载的缓存。其和普通缓存不同的地方在于，当缓存不存在/缓存已过期时，若调用get()方法，则会自动调用CacheLoader.load()方法加载zui新值。调用getAll()方法将遍历所有的key调用get()，除非实现了CacheLoader.loadAll()方法。使用LoadingCache时，需要指定CacheLoader，并实现其中的load()方法供缓存缺失时自动加载。

在多线程情况下，当两个线程同时调用get()，则后一线程将被阻塞，直至前一线程更新缓存完成。

1.3 Async Cache异步获取

AsyncCache是Cache的一个变体，其响应结果均为CompletableFuture，通过这种方式，AsyncCache对异步编程模式进行了适配。默认情况下，缓存计算使用ForkJoinPool.commonPool()作为线程池，如果想要指定线程池，则可以覆盖并实现Caffeine.executor(Executor)方法。synchronous()提供了阻塞直到异步缓存生成完毕的能力，它将以Cache进行返回。

在多线程情况下，当两个线程同时调用get(key, k -> value)，则会返回同一个CompletableFuture对象。由于返回结果本身不进行阻塞，可以根据业务设计自行选择阻塞等待或者非阻塞。

2、驱逐策略

驱逐策略在创建缓存的时候进行指定。常用的有基于容量的驱逐和基于时间的驱逐。

基于容量的驱逐需要指定缓存容量的zui大值，当缓存容量达到zui大时，Caffeine将使用LRU策略对缓存进行淘汰；基于时间的驱逐策略如字面意思，可以设置在zui后访问/写入一个缓存经过指定时间后，自动进行淘汰。

驱逐策略可以组合使用，任意驱逐策略生效后，该缓存条目即被驱逐。

• LRU zui近zui少使用，淘汰zui长时间没有被使用的页面。
• LFU zui不经常使用，淘汰一段时间内使用次数zui少的页面
• FIFO 先进先出

Caffeine有4种缓存淘汰设置

• 大小 （LFU算法进行淘汰）
• 权重 （大小与权重 只能二选一）

• 时间
• 引用 （不常用，本文不介绍）

3、刷新机制

refreshAfterWrite()表示x秒后自动刷新缓存的策略可以配合淘汰策略使用，注意的是刷新机制只支持LoadingCache和AsyncLoadingCache

5、总结

上述一些策略在创建时都可以进行自由组合，一般情况下有两种方法

• 设置maxSize、refreshAfterWrite，不设置expireAfterWrite/expireAfterAccess，设置expireAfterWrite当缓存过期时会同步加锁获取缓存，所以设置expireAfterWrite时性能较好，但是某些时候会取旧数据,适合允许取到旧数据的场景
• 设置maxSize、expireAfterWrite/expireAfterAccess，不设置 refreshAfterWrite 数据一致性好，不会获取到旧数据，但是性能没那么好（对比起来），适合获取数据时不耗时的场景

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三、SpringBoot整合Caffeine

1、@Cacheable相关注解

1.1 相关依赖

如果要使用@Cacheable注解，需要引入相关依赖，并在任一配置类文件上添加

1.2 常用注解

• @Cacheable ：表示该方法支持缓存。当调用被注解的方法时，如果对应的键已经存在缓存，则不再执行方法体，而从缓存中直接返回。当方法返回null时，将不进行缓存操作。
• @CachePut ：表示执行该方法后，其值将作为zui新结果更新到缓存中，每次都会执行该方法。
• @CacheEvict ：表示执行该方法后，将触发缓存清除操作。
• @Caching ：用于组合前三个注解，例如：

1.3 常用注解属性

• cacheNames/value ：缓存组件的名字，即cacheManager中缓存的名称。
• key ：缓存数据时使用的key。默认使用方法参数值，也可以使用SpEL表达式进行编写。
• keyGenerator ：和key二选一使用。
• cacheManager ：指定使用的缓存管理器。
• condition ：在方法执行开始前检查，在符合condition的情况下，进行缓存
• unless ：在方法执行完成后检查，在符合unless的情况下，不进行缓存
• sync ：是否使用同步模式。若使用同步模式，在多个线程同时对一个key进行load时，其他线程将被阻塞。

1.4 缓存同步模式

sync开启或关闭，在Cache和LoadingCache中的表现是不一致的：

• Cache中，sync表示是否需要所有线程同步等待
• LoadingCache中，sync表示在读取不存在/已驱逐的key时，是否执行被注解方法

2、实战

2.1 引入依赖

2.2 缓存常量CacheConstants

创建缓存常量类，把公共的常量提取一层，复用，这里也可以通过配置文件加载这些数据，例如@ConfigurationProperties和@Value

2.3 缓存配置类CacheConfig

2.4 调用缓存

这里要注意的是Cache和@Transactional一样也使用了代理，类内调用将失效