[Springboot实战] 集成 Caffeine

Caffeine是一个基于Java8的高性能，高命中率，低内存占用的缓存框架(near optimal 的本地缓存)具有较高的命中率和出色的并发能力，号称趋于完美。简单来说它是Guava Cache的优化加强版，Caffeine受启发于Guava Cache的API，使用API和Guava是一致的。它借鉴了Guava Cache和ConcurrentLinkedHashMap的设计经验。有些文章把Caffeine称为“新一代的缓存”、“现代缓存之王”。本文将重点讲解Caffeine的高性能设计，以及对应部分的源码分析。

性能比较

基准测试使用Java microbenchmark工具提供准确的分析。缓存配置为

Caffeine和ConcurrentLinkedHashMap根据CPU数量确定其内部结构的大小
Guava的并发级别配置为64（默认为4，以减少内存使用）。
Ehcache v2在内部被硬编码为100个段，而v3未分段

100%的读操作

读75% 写25%

写100%

上面三种测试图来自于Caffeine官网，从图可知，Caffeine的性能玩爆其他缓存框架。

Springboot 集成 Caffeine 实战

在 Spring Boot 中集成也非常简单，提供了各种开箱既用的工具。

Caffeine 并不是分布式缓存.

Springboot 中引用的依赖

   <!-- springboot 缓存--><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId></dependency><!-- caffeine 依赖--><dependency><groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId><artifactId>caffeine</artifactId></dependency>

配置文件

spring.cache.cache-names=cachename
spring.cache.caffeine.spec=initialCapacity=50,maximumSize=500,expireAfterWrite=5s
spring.cache.type=caffeine

Caffeine配置说明：

initialCapacity=[integer]: 初始的缓存空间大小
maximumSize=[long]: 缓存的最大条数
maximumWeight=[long]: 缓存的最大权重
expireAfterAccess=[duration]: 最后一次写入或访问后经过固定时间过期
expireAfterWrite=[duration]: 最后一次写入后经过固定时间过期
refreshAfterWrite=[duration]: 创建缓存或者最近一次更新缓存后经过固定的时间间隔，刷新缓存
weakKeys: 打开key的弱引用
weakValues：打开value的弱引用
softValues：打开value的软引用
recordStats：开发统计功能

注意：

expireAfterWrite和expireAfterAccess同事存在时，以expireAfterWrite为准。
maximumSize和maximumWeight不可以同时使用
weakValues和softValues不可以同时使用

启动类中加入 @EnableCaching 注解开启缓存

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;@SpringBootApplication
//启用缓存
@EnableCaching
public class CaffeineDemoApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(CaffeineDemoApplication.class, args);}}

创建 service, 其中有三个方法:

查询方法 cachecachename(), 获取需要缓存的数据, 调用 getCache() 方法

修改方法 cachePutcachename(), 更新缓存数据

getCache() 方法模拟生产项目中的逻辑代码, 线程睡眠 3s 模拟项目运行耗时

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.cache.annotation.CachePut;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;@Service
@Slf4j
public class CaffeineService {@Cacheable(value = "IZUUL", key = "#key")public String cacheIZUUL(String key) {log.info("cacheIZUUL()方法执行");return getCache(key);}@CachePut(value = "IZUUL", key = "#key")public String cachePutIZUUL(String key) {log.info("cachePutIZUUL()方法执行");return "cachePutIZUUL--" + key;}private String getCache(String key) {try {log.info("getCache()方法执行");Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}return key;}
}

创建 controller 调用 service

package com.izuul.caffeinedemo;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@RestController
public class CaffeineController {@Autowiredprivate CaffeineService caffeineService;@GetMapping("/cache-izuul/{key}")public String cacheIZUUL(@PathVariable String key) {return caffeineService.cacheIZUUL(key);}@GetMapping("/cache-put-izuul/{key}")public String cachePutIZUUL(@PathVariable String key) {return caffeineService.cachePutIZUUL(key);}}

以上配置过程比较死板, 没法实现多种缓存策略, 所以可以在项目中手动进行配置

删除 properties 文件中的配置

创建配置类 CaffeineConfig

import com.github.benmanes.caffeine.cache.Caffeine;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.caffeine.CaffeineCache;
import org.springframework.cache.support.SimpleCacheManager;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;@Configuration
public class CaffeineConfig {@Beanpublic CacheManager caffeineCacheManager() {SimpleCacheManager cacheManager = new SimpleCacheManager();List<CaffeineCache> caffeineCaches = new ArrayList<>();for (CacheType cacheType : CacheType.values()) {caffeineCaches.add(new CaffeineCache(cacheType.name(),Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(cacheType.getExpires(), TimeUnit.SECONDS).build()));}cacheManager.setCaches(caffeineCaches);return cacheManager;}
}

创建枚举类, 加入过期时间expires, 分别设置cachename消亡时间是 10s, MUMU 消亡时间 5s

public enum CacheType {IZUUL(10),MUMU(5);private int expires;CacheType(int expires) {this.expires = expires;}public int getExpires() {return expires;}
}

以上配置就完成了在 service 中新增两个方法来进行验证

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.cache.annotation.CachePut;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;@Service
@Slf4j
public class CaffeineService {@Cacheable(value = "IZUUL", key = "#key")public String cacheIZUUL(String key) {log.info("cacheIZUUL()方法执行");return getCache(key);}@CachePut(value = "IZUUL", key = "#key")public String cachePutIZUUL(String key) {log.info("cachePutIZUUL()方法执行");return "cachePutIZUUL--" + key;}@Cacheable(value = "MUMU", key = "#key")public String cacheMUMU(String key) {log.info("cacheMUMU()方法执行");return getCache(key);}@CachePut(value = "MUMU", key = "#key")public String cachePutMUMU(String key) {log.info("cachePutMUMU()方法执行");return "cachePutMUMU--" + key;}private String getCache(String key) {try {log.info("getCache()方法执行");Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}return key;}
}

controller 中调用新增的方法

package com.cachename.caffeinedemo;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@RestController
public class CaffeineController {@Autowiredprivate CaffeineService caffeineService;@GetMapping("/cache/{key}")public String cachecachename(@PathVariable String key) {return caffeineService.cachecachename(key);}@GetMapping("/cache-put-cachename/{key}")public String cachePutcachename(@PathVariable String key) {return caffeineService.cachePutcachename(key);}@GetMapping("/cache-mumu/{key}")public String cacheMUMU(@PathVariable String key) {return caffeineService.cacheMUMU(key);}@GetMapping("/cache-put-mumu/{key}")public String cachePutMUMU(@PathVariable String key) {return caffeineService.cachePutMUMU(key);}
}

添加完成后启动项目, 分别访问 http://localhost:8080/cache/cachename 和 http://localhost:8080/cache-mumu/mumu

你会发现 cahce-cachename 经过 10s 后会再一次执行 getCache() 方法, 说明它的缓存有 10s

而 cahce-mumu 是 5s

以上证明我们手动配置的 Caffeine 缓存策略成功了

在 java 项目中可以使用此方法进行本地缓存