本地缓存GuavaCache(一)（guava本地缓存原理）

在并发量、吞吐量越来越大的情况下往往是离不开缓存的，使用缓存能减轻数据库的压力，临时存储数据。根据不同的场景选择不同的缓存，分布式缓存有Redis，Memcached、Tair、EVCache、Aerospike，本地缓存有Guava Cache、CurrentHashMap、Ehcache。分布式缓存有高可用，高性能，数据集中存储，保证数据一致性，独立部署不受应用程序重启影响。本地缓存与应用程序在同一进程，访问快，没有网络开销。

1、简介

GuavaCache是Google提供的一套Java工具包，是一种本地缓存机制。

应用场景：

• 经常访问，但是数据不经常变化的（如网站首页）。
• 占用内存不大。
• 数据允许不一致。

Guava cache的设计来源于CurrentHashMap，是线程安全的，可以按照多种策略来清理存储在其中的缓存值并且有很高并发读写性能。

在pom.xml中引入Guava依赖

        <dependency>
            <groupId>com.google.guava</groupId>
            <artifactId>guava</artifactId>
            <version>29.0-jre</version>
        </dependency>

1、创建Guava cache的两种方式

CacheLoader方式

模拟数据源

public static Map<String,String> hm = new HashMap<String, String>();

    static {
        hm.put("1","a");
        hm.put("2","b");
        hm.put("3","c");
        hm.put("4","d");
        hm.put("5","e");
    }

LoadingCache<String,Object> cache = CacheBuilder.newBuilder().build(new CacheLoader<String, Object>() {
           @Override
           public Object load(String key) throws Exception {
  						//获取数据
               return hm.get(key);
           }
       });
				//初始化缓存
       for(int i=1;i<=3;i++){
            cache.get(String.valueOf(i));
       }
			 //showCacheAll
			 showCacheAll(cache);//输出 a b c d 
       Object key = cache.get("1");//输出a
       Object key = cache.get("4");//输出e,由于缓存里没有，从外部数据源获取key为4的值，并且put到缓存中
			 showCacheAll(cache);//输出 a b c e 
			 Object key = cache.get("9");//抛出异常，外部数据源中也没有key为9的值，由于get接口要么返回非null值，要么抛出异常，绝对不能返回null
       Object key = cache.getIfPresent("9");//输出null，通过key获取缓存中的value，若不存在直接返回null

		// 获得当前缓存的记录
    public void showCacheAll(LoadingCache cache)throws Exception {
        Iterator its = cache.asMap().entrySet().iterator();
        while (its.hasNext()) {
            System.out.println(its.next().toString());
        }
    }

当调用LoadingCache的get方法时，如果缓存不存在对应key的值，则CacheLoader中的load方法会从外部数据源中获取key对应的值，load方法的返回值会作为key对应的value存储到LoadingCache中，并从get方法返回。

Callable方式

Cache<String,Object> cache = CacheBuilder.newBuilder().build();
        String key="1";
        Object o = cache.get(key, new Callable<Object>() {
            @Override
            public Object call() throws Exception {
                return hm.get(key);
            }
        });

2、缓存数据清除

分为被动清除和主动清除。

被动清除

基于数据大小清除，按照LRU+FIFO原则清除

在创建LoadingCache时设置maximumSize属性。当缓存中的数据超过maximumSize个数时，自动清除。
LoadingCache<String,Object> cache = CacheBuilder.newBuilder().
               maximumSize(3).
               build(new CacheLoader<String, Object>() {
           //读取数据源
           @Override
           public Object load(String key) throws Exception {
               return hm.get(key);
           }
       });

基于过期时间清除 隔多长时间后没有被访问过的key被删除

LoadingCache<String,Object> cache = CacheBuilder.newBuilder().
               maximumSize(3).
							//缓存中的数据如果3秒内没有被访问就删除
               expireAfterAccess(3, TimeUnit.SECONDS).
               build(new CacheLoader<String, Object>() {
           //读取数据源
           @Override
           public Object load(String key) throws Exception {
               return hm.get(key);
           }
       });

基于写入一段时间后删除

LoadingCache<String,Object> cache = CacheBuilder.newBuilder().
               maximumSize(3).
							 //缓存中的数据3秒之后删除
               expireAfterWrite(3, TimeUnit.SECONDS).
               build(new CacheLoader<String, Object>() {
           //读取数据源
           @Override
           public Object load(String key) throws Exception {
               return hm.get(key);
           }
       });

基于弱应用的删除

通过weakKeys和weakValues方法指定Cache只保存对缓存记录key和value的弱引用。当没有其他强引用指向key和value时，key和value对象就会被垃圾回收器回收。

LoadingCache<String,Object> cache = CacheBuilder.newBuilder().
               maximumSize(3).
							 //弱引用
               weakValues().
               build(new CacheLoader<String, Object>() {
           //读取数据源
           @Override
           public Object load(String key) throws Exception {
               return hm.get(key);
           }
       });
        String s = new String();
        cache.put("6",s);
        s=null;//对象不再引用
        System.gc();//垃圾回收强制回收
        System.out.println( cache.getIfPresent("6"));

主动删除

        cache.invalidate("1");//删除key为1的记录
        cache.invalidateAll(Arrays.asList("1","2"));//删除key为1，2的记录
        cache.invalidateAll();//清空缓存