CaffeineCache詳解

一、CaffeineCache排序

CaffeineCache是一個高性能的本地緩存工具，它作為一個新興的緩存框架，性能表現高於Guava Cache等前輩，其中緩存項的排序也是CaffeineCache比較顯著的特點，下面是一個簡單的使用代碼實例：

Cache cache = Caffeine.newBuilder().maximumSize(10)
            .expireAfterWrite(5, TimeUnit.MINUTES)
            .removalListener((key, value, cause) ->
                    log.info("key:{} value:{} 被移除，原因：{}", key, value, cause))
            .build();
cache.put("a", 10);
cache.put("b", 20);
cache.put("c", 30);
Map map = cache.asMap();
List<Entry> entries = new ArrayList(map.entrySet());
entries.sort(Entry.comparingByValue());

這裡我們使用了Java的Map數據結構，通過將Map轉化成List，利用Java8的stream API進行排序。當然，CaffeineCache也可以自定義比較器實現排序。

二、CaffeineCache Spring Boot

當然，CaffeineCache也可以和Spring Boot集成，實現更便捷的使用方式，並可以利用Spring Boot提供的一些特性。具體的使用步驟如下：

1、首先在pom.xml中引入相關依賴：

<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
    <version>2.8.8</version>
</dependency>

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

2、在Spring Boot項目的配置文件中配置CaffeineCache屬性：

spring.cache.type=caffeine
spring.cache.caffeine.spec=maximumSize=100,expireAfterAccess=5s

3、在需要啟用CaffeineCache的Bean上添加@Cacheable註解即可：

@Cacheable(value="user-key")
public User getUserById(String userId) {
    log.info("UserServiceImpl.getUserById() id: "+ userId);
    return userDao.queryUserById(userId);
}

三、CaffeineCache使用

CaffeineCache的使用非常簡單，只需要按照下面的步驟操作即可：

1、我們需要創建一個CaffeineCache對象：

LoadingCache cache = Caffeine.newBuilder()
        .maximumSize(100)
        .expireAfterAccess(1, TimeUnit.DAYS)
        .build(new CacheLoader<String, String>() {
            public String load(String key) throws Exception {
                return createExpensiveGraph(key);
            }
        });

2、我們可以訪問緩存中的對象：

try {
    String result = cache.get(key);
    // Do something with result
} catch (ExecutionException e) {
    throw new RuntimeException(e);
}

3、我們也可以手動刷新緩存中的對象：

cache.refresh(key);

四、CaffeineCache源碼

CaffeineCache的源碼具有一定的複雜性，主要是由於其採用了CAS等技術實現了高性能以及線程安全等特性。下面是CaffeineCache的一個簡單單例模式實現代碼：

public class CaffeineCache {
    private static Cache cache;

    public static synchronized Cache getInstance() {
        if (cache == null) {
            cache = Caffeine.newBuilder()
                    .maximumSize(1000)
                    .build();
        }
        return cache;
    }
}

五、CaffeineCacheLoad

CaffeineCache的載入機制也是其性能表現優異的原因之一，與Guava Cache類似，CaffeineCache也支持自定義載入機制，只需要實現CacheLoader介面即可：

LoadingCache graphs = Caffeine.newBuilder()
        .maximumSize(10_000)
        .build(key -> createExpensiveGraph(key));

private Graph createExpensiveGraph(Key key) {
    return new Graph(key);
}

六、CaffeineCacheManager

CaffeineCache的管理器CaffeineCacheManager實現了Spring CacheManager的介面，可以與Spring Boot集成，由Spring Boot自動裝配。下面是CaffeineCacheManager的代碼示例：

@Bean
public CacheManager cacheManager() {
    CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
    cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(2, TimeUnit.HOURS));
    return cacheManager;
}

七、CaffeineCache線程安全

CaffeineCache支持線程安全，通過重載CacheLoader和RemovalListener介面實現：

LoadingCache graphs = Caffeine.newBuilder()
        .maximumSize(10_000)
        .executor(Runnable::run)  // DirectExecutor
        .removalListener((key, graph, cause) -> {
            if (cause.wasEvicted()) {
                log.info("Graph with key {} was evicted ({})", key, cause.getCause());
            }
        })
        .build(new CacheLoader() {
            public Graph load(Key key) throws AnyException {
                return createExpensiveGraph(key);
            }
        });

八、CaffeineCacheManager Redis

與Redis集成，需要引入以下依賴：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
    <version>2.8.8</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.lettuce</groupId>
    <artifactId>lettuce-core</artifactId>
</dependency>

然後在Spring Boot項目的配置文件中增加如下配置：

spring.cache.cache-names=cache_a,cache_b
spring.cache.type=redis
spring.redis.host=localhost
spring.redis.password=password
spring.redis.port=6379
spring.redis.database=1
spring.cache.redis.use-key-prefix=true
spring.cache.redis.key-prefix=my_app_prefix
spring.cache.redis.cache-null-values=true

最後，我們可以創建RedisCache對象並設置CaffeineCache為其CacheLoader：

CacheLoader<Object, Object> myCacheLoader = new CacheLoader<Object, Object>() {
    public Object load(Object key) {
        // do something to load cache
        ...
    }
};
RedisCache myCache = new RedisCache("cacheName", lettuceConnectionFactory, myCacheConfig);
LoadingCache<Object, Object> cache = Caffeine.newBuilder().maximumSize(10000).build(myCacheLoader);
myCache.setCaffeineCache(cache);

九、CaffeineCache本地調試不生效

如果我們在本地調試時，發現CaffeineCache不生效，可以嘗試以下方式進行解決：

1、確認是否注入了CaffeineCacheManager，以及是否配置了有效的屬性。

@Bean
public CacheManager cacheManager() {
    CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
    cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(2, TimeUnit.HOURS));
    return cacheManager;
}

2、確認是否在啟動類中添加@EnableCaching註解。

@SpringBootApplication
@EnableCaching
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

3、如果使用了Spring Boot，可以在application.yml或者application.properties中增加如下代碼：

management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: "*"

以上就是對CaffeineCache的詳細介紹，我們可以根據不同的需求，選擇不同的使用方式以及相關配置，並可以利用其提供的高性能、線程安全等特性，優化我們的應用程序性能。