Java Ehcache詳解

一、什麼是Java Ehcache

1.1 Java Ehcache簡介

在大型Java應用程序中，緩存是提高應用程序性能的重要手段。緩存作為一種中間件，可以有效地減少磁碟、內存和網路帶寬的使用，從而提高應用程序的性能。Java Ehcache是一個Java開發的緩存器，它高效地管理在內存中緩存的數據。它包含一個持久層和一個可插拔的擴展架構，使它適用於多種不同的緩存需求。

1.2 Java Ehcache的優勢

Java Ehcache適用於緩存訪問頻繁但計算成本較高的數據。它將計算的結果存儲在內存中，以快速響應後續的請求。此外，Java Ehcache還具有以下優勢：

1) 極高的緩存命中率，減少了對源數據的訪問

2) 支持分散式緩存集群，減輕應用程序單點故障壓力

3) 提供了多種緩存過期策略、清除機制和持久化機制，靈活性強

二、Java Ehcache的基礎用法

2.1 添加Java Ehcache依賴

<dependency>
    <groupId>org.ehcache</groupId>
    <artifactId>ehcache</artifactId>
    <version>3.8.1</version>
</dependency>

2.2 創建Ehcache實例

在創建Ehcache實例時，需要通過EhcacheManager類獲取Cache實例。以下示例代碼演示了如何在Java中創建一個名為「myCache」的Ehcache實例：

CacheManager cacheManager = CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder().build();
cacheManager.init();
Cache<String, String> myCache = cacheManager.createCache("myCache",
    CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(String.class, String.class,
        ResourcePoolsBuilder.heap(100)).build());

CacheConfigurationBuilder可以定義緩存的大小、存儲策略、過期策略等配置。

2.3 添加、獲取、刪除緩存數據

以下示例代碼演示了如何向「myCache」緩存中添加緩存數據，以及如何從緩存中獲取數據並刪除緩存數據：

// put緩存數據
myCache.put("foo", "bar");
// get緩存數據
String value = myCache.get("foo");
// remove緩存數據
myCache.remove("foo");

三、Java Ehcache持久化機制

3.1 Ehcache本地持久化

當應用程序重新啟動時，本地持久化機制可以確保Ehcache緩存數據不會丟失。下面的示例演示了如何在Java中實現本地持久化：

CacheConfigurationBuilder<String, String> cacheConfigurationBuilder = 
    CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(String.class, String.class,
        ResourcePoolsBuilder.heap(100))
        .withExpiry(Expirations.timeToLiveExpiration(Duration.ofDays(1)))
        .withDiskStorePath("mycache")
        .withDiskPersistent(true);
CacheManager cacheManager = CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder()
        .with(CacheManagerBuilder.persistence(new File("mydata")))
        .withCache("myCache", cacheConfigurationBuilder).build(true);

在上面的示例中，緩存數據將被存儲在名為「mydata」的文件夾中。withDiskPersistent(true)方法表示緩存數據將持久化到磁碟上，即使在應用程序重新啟動時也不會丟失。

3.2 Ehcache集群持久化

當Ehcache作為分散式緩存時，集群持久化機制可以確保在節點宕機或重新啟動時，緩存數據不會丟失。以下示例演示了如何在Java中實現集群持久化：

CacheManager cacheManager = CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder()
        .with(ClusteringServiceConfigurationBuilder.cluster(URI.create("http://localhost:9510/my-application"))
                .autoCreate().defaultServerResource("primary-peer-server-resource"))
        .withCache("clusteredCache",
                CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(String.class, String.class, ResourcePoolsBuilder.heap(100))
                        .withExpiry(Expirations.timeToLiveExpiration(Duration.ofDays(365)))
                        .add(CacheEventListenerConfigurationBuilder
                                .newEventListenerConfiguration(new MyCacheEventListener(), EventType.CREATED, EventType.UPDATED)
                                .unordered().asynchronous()))
        .build(true);

在上面的示例中，CacheManager的URI參數指定了Ehcache緩存的應用程序URL。autoCreate()方法自動創建緩存集群，並將其作為「primary-peer-server-resource」。

四、Java Ehcache的性能優化

4.1 合理設置緩存大小

當Ehcache緩存空間過小時，將會出現頻繁的緩存失效，導致緩存命中率降低，緩存性能下降。相反，當Ehcache緩存空間過大時，將會佔用過多的內存資源，甚至導致JVM崩潰。

因此，在應用程序中合理設置Ehcache緩存大小是提高性能的重要手段之一。

以下示例演示了如何為Ehcache緩存設置最大空間限制：

CacheManager cacheManager = CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder().build(true);
CacheConfigurationBuilder<String, String> cacheConfigurationBuilder = 
    CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(String.class, String.class,
        ResourcePoolsBuilder.heap(100))
        .withSizeOfMaxObjectSize(5, MemoryUnit.MB)
        .withSizeOfMaxObjectGraph(10_000)
Cache<String, String> myCache = cacheManager.createCache("myCache", cacheConfigurationBuilder.build());

上述示例中的方法withSizeOfMaxObjectSize()和withSizeOfMaxObjectGraph()用於設置緩存過期策略。

4.2 Ehcache並發性能優化

在Ehcache緩存中，讀寫操作是非常頻繁的操作。為了提高讀寫性能，需要使用多線程技術，將Ehcache緩存的讀寫操作分布在多個線程上。下面的示例演示了如何使用Java並發機制實現多線程讀寫緩存：

class MyCacheWriter implements CacheWriter {
    @Override
    public void write(Entry entry) throws CacheWriterException {
        // 將entry寫入緩存
    }
}

class MyCacheLoader implements CacheLoader {
    @Override
    public String load(String key) throws CacheLoaderException {
        // 根據key從緩存中讀取數據
        return null;
    }
}

CacheConfigurationBuilder cacheConfigurationBuilder = CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder()
        .withKeySerializer(new StringSerializer(StandardCharsets.UTF_8))
        .withValueSerializer(new StringSerializer(StandardCharsets.UTF_8))
        .add(CacheWriterConfigurationBuilder.newCacheWriterConfiguration(new MyCacheWriter()).concurrencyLevel(4))
        .add(CacheLoaderWriterConfigurationBuilder.newCacheLoaderWriterConfiguration(new MyCacheLoader(), new MyCacheWriter())
                .concurrencyLevel(4));

CacheManager cacheManager = CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder().build();
cacheManager.init();
Cache cache = cacheManager.createCache("myCache", cacheConfigurationBuilder.build());

在上面的示例中，CacheWriter和CacheLoader用於實現寫入和讀取緩存數據的操作。使用CacheWriterConfigurationBuilder和CacheLoaderWriterConfigurationBuilder可以為線程池配置並發級別。

五、Java Ehcache插件機制

5.1 Ehcache插件

Ehcache插件機制提供了一種靈活的方式，允許開發人員擴展Ehcache功能。Ehcache插件可以是Ehcache自身提供的，也可以是第三方插件。

以下示例演示了如何在Java中實現Ehcache插件：

public class MyPlugin implements Plugin {
    @Override
    public String name() {
        return "my-plugin";
    }
    @Override
    public  T unwrap(Class clazz) {
        // 實現Plugin介面的unwrap方法
    }
}

CacheManager cacheManager = CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder()
        .withPlugin(new MyPlugin())
        .build(true);

在上面的示例中，MyPlugin實現Plugin介面，name方法返回插件的名稱，unwrap方法返回類型為T的對象。

5.2 自定義Ehcache實現

在特定的應用場景下，Ehcache的默認實現可能無法滿足需求。在這種情況下，可以自定義Ehcache實現，以滿足特定應用程序的需求。

以下示例演示了如何在Java中實現Ehcache自定義實現：

public class MyCache extends EhcacheBase {
    // 實現自定義Ehcache的方法
}

CacheConfigurationBuilder<String, String> cacheConfigurationBuilder = 
    CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(String.class, String.class,
        ResourcePoolsBuilder.heap(100))
        .withExpiry(Expirations.timeToLiveExpiration(Duration.ofDays(1)));
Configuration configuration = new Configuration(new HashMap<String, CacheConfiguration<?, ?>>());
configuration.addCacheConfiguration("myCache", cacheConfigurationBuilder.build());
CacheManager manager = new CacheManager(new MyCacheManagerEventListener(), configuration);
Cache cache = new MyCache(new DefaultConfiguration(), cacheConfigurationBuilder.build(), null, manager, null);
cache.put(new Element("key", "value"));

在上面的示例中，MyCache繼承EhcacheBase類，實現自定義Ehcache的方法。CacheManager使用自定義MyCacheManagerEventListener事件監聽器，並將自定義緩存添加到configuration緩存配置中。

六、Java Ehcache的監控和管理

6.1 Ehcache監控

使用Ehcache後台管理工具可以監控Ehcache的運行狀態和緩存數據。Ehcache後台管理工具提供了可視化的監控界面，可以方便地查看緩存命中率、緩存大小、緩存對象的生存周期等信息。在Java應用程序中，可以使用Ehcache Management API對Ehcache緩存進行監控。

以下示例演示了如何使用Ehcache Managemen API監控Ehcache緩存：

CacheManager cacheManager = CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder().build();
cacheManager.init();

ManagementRegistry registry = ManagementRegistryServiceConfiguration.newManagementRegistry()
        .addTag("app", "my-app")
        .addTag("version", "1.0")
        .build();

CacheManagerManagementService.register(cacheManager, registry);

CacheConfigurationBuilder<String, String> cacheConfigurationBuilder = 
    CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(String.class, String.class,
        ResourcePoolsBuilder.heap(100))
        .withExpiry(Expirations.timeToLiveExpiration(Duration.ofDays(1)));
Cache<String,String> myCache = cacheManager.createCache("myCache", cacheConfigurationBuilder.build());

在上面的示例中，使用ManagementRegistryServiceConfiguration來創建ManagementRegistry。使用CacheManagerManagementService對CacheManager進行註冊，從而使得CacheManager與ManagementRegistry關聯。創建了一個名為「myCache」的Ehcache緩存實例。

6.2 Ehcache管理

除了Ehcache監控外，Ehcache還提供了一些管理工具，例如CLI命令

原創文章，作者：小藍，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-tw/n/231909.html