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java cache 怎么使用

va缓存使用需先引入依赖，如Spring Cache或Guava Cache，再通过注解或代码配置缓存策略，实现数据存储与读取

Java开发中,缓存（Cache）是一种重要的技术，用于提高数据访问速度、减轻数据库压力以及提升系统性能，以下是关于Java Cache的使用方法、相关技术及常见问题的详细解答：

Java Cache基础概念

缓存是一种存储机制,用于临时保存频繁访问的数据副本，以减少重复计算或数据获取的时间开销，在Java应用中，缓存可以应用于多个层次，如：

  • 本地缓存：存储在JVM内存中，适用于单机应用或短期数据缓存。
  • 分布式缓存：跨多个节点共享，适用于集群环境或大规模数据缓存（如Redis、Memcached）。
  • 二级缓存：框架级缓存（如Hibernate、MyBatis），用于持久化数据的中间层缓存。

Java Cache的常见实现方式

使用Guava Cache（本地缓存）

Guava Cache是Google提供的轻量级本地缓存库，支持多种缓存策略和并发控制。

核心配置示例：

import com.google.common.cache.CacheBuilder;
import com.google.common.cache.CacheLoader;
import com.google.common.cache.LoadingCache;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
// 创建缓存实例
LoadingCache<String, String> cache = CacheBuilder.newBuilder()
    .maximumSize(1000) // 设置最大容量
    .expireAfterAccess(10, TimeUnit.MINUTES) // 空闲10分钟后过期
    .removalListener(notification -> {
        System.out.println("Key " + notification.getKey() + " was removed due to " + notification.getCause());
    })
    .build(new CacheLoader<String, String>() {
        @Override
        public String load(String key) {
            // 自定义加载逻辑（如从数据库查询）
            return fetchDataFromDB(key);
        }
    });
// 使用缓存
String value = cache.get("key"); // 自动加载或返回缓存值

关键特性：

  • 线程安全：默认基于ConcurrentHashMap实现，支持高并发。
  • 过期策略：
    • expireAfterWrite：写入后固定时间过期。
    • expireAfterAccess：访问后固定时间过期。
    • refreshAfterWrite：定期刷新缓存项。
  • 移除监听器：可监听缓存项的移除事件，用于资源清理或日志记录。

Spring Cache（声明式缓存）

Spring Cache通过注解简化缓存操作，支持多种缓存实现（如Ehcache、Redis、Guava等）。

使用步骤：

  1. 添加依赖（以Redis为例）：

    java cache 怎么使用 第1张

    <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

  2. 启用缓存：

    @EnableCaching // 开启Spring Cache
@Configuration
public class CacheConfig {}

  3. 配置缓存管理器（以Redis为例）：

    @Bean
public RedisCacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory factory) {
    return RedisCacheManager.builder(factory)
        .cacheDefaults(RedisCacheConfig.defaultCacheConfig().entryTtl(Duration.ofMinutes(10)))
        .build();
}

  4. 在方法上使用注解：

    @Service
public class UserService {
    @Cacheable(value = "userCache", key = "#userId")
    public User getUserById(Long userId) {
        // 模拟慢查询
        sleep(1000);
        return userRepository.findById(userId).orElse(null);
    }
}

支持的注解：

  • @Cacheable：缓存方法结果。
  • @CachePut：更新缓存。
  • @CacheEvict：清除缓存。

JCache（Java Cache API）

JCache是Java标准化的缓存API（JSR-107），提供统一的接口，支持多种实现（如Ehcache、Hazelcast、Infinispan等）。

使用步骤：

  1. 添加依赖：

    <dependency>
    <groupId>javax.cache</groupId>
    <artifactId>cache-api</artifactId>
    <version>1.1.0</version>
</dependency>

  2. 初始化缓存：

    CachingProvider provider = Caching.getCachingProvider();
CacheManager cacheManager = provider.getCacheManager();
Cache<String, String> cache = cacheManager.createCache("myCache",
    new MutableConfiguration<>()
        .setExpiryPolicyFactory(ExpiryPolicyFactory.createExpiryPolicy(Duration.ofMinutes(10)))
        .setStoreByValue(false));

  3. 操作缓存：

    cache.put("key", "value");
String value = cache.get("key");

缓存数据库连接（以Cache数据库为例）

Cache数据库是一种高性能的分布式数据库,Java可通过JDBC连接。

连接步骤：

  1. 下载驱动：从InterSystems官网获取CacheDriver.jar。
  2. 加载驱动： 
    Class.forName("com.intersys.jdbc.CacheDriver");
  3. 创建连接： 
    String url = "jdbc:Cache://localhost:1972/USER";
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, "username", "password");
  4. 执行SQL： 
    PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement("SELECT  FROM MyTable");
ResultSet rs = stmt.executeQuery();

缓存优化与常见问题

缓存穿透（空数据频繁查询）

解决方案：

  • 缓存空值（如NULL或自定义占位符）。
  • 使用布隆过滤器（BloomFilter）拦截无效请求。

缓存雪崩（大量缓存同时失效）

解决方案：

  • 随机过期时间：在基础过期时间上增加随机偏移量。
  • 多级缓存：结合本地缓存和分布式缓存，分摊压力。
  • 预热机制：在缓存失效前主动刷新数据。

缓存击穿（热点数据并发访问）

解决方案：

  • 互斥锁：使用synchronized或分布式锁（如Redis的SETNX）保证同一时间只有一个线程加载数据。
  • 双层缓存：先查本地缓存，再查分布式缓存，最后加载数据。

相关FAQs

Q1：如何选择本地缓存和分布式缓存？

A1：

  • 本地缓存（如Guava Cache）：适用于单机应用、低延迟场景或小规模数据缓存，优点是性能高、实现简单；缺点是不适合集群环境，数据不共享。
  • 分布式缓存（如Redis）：适用于多节点集群、高并发场景或需要跨进程共享数据的情况，优点是数据一致性高、扩展性强；缺点是需要额外维护成本（如网络、持久化）。
    建议：优先使用本地缓存加速单节点性能，结合分布式缓存处理跨节点数据共享。

Q2：Spring Cache如何动态切换缓存实现？

A2：
Spring Cache通过CacheManager管理缓存实现，可以通过配置动态切换：

  1. 配置文件切换：在application.yml中指定不同的CacheManager实现（如切换Redis或Ehcache）。
  2. 编程式切换：通过@Qualifier注入不同的CacheManager实例，或在运行时修改Spring上下文中的Bean定义。
    示例： 

    @Bean
public CacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory factory) {
 return RedisCacheManager.builder(factory).build(); // 可替换为EhcacheManager等
}
va 缓存
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