J2Cache缓存的使用

说明

前言

J2Cache的一二级缓存支持自定义，一级缓存支持Caffeine、Ehcache2 和 Ehcache3，二级缓存支持redis、memcached
消息通知支持JGroups、Redis、RabbitMQ、RocketMQ
目前提供Hibernate、Mybatis、Session、Spring Cache、Spring Boot适配

单机版可灵活配置设置是否采用二级缓存而减少环境安装的配置，如单机版可能使用Caffeine即可，而不用Redis集中式缓存。

微服务Redis也是不二的选择，J2Cache 可以降低你至少 95% 以上的 Redis 读操作。因为 J2Cache 在进程内增加了一个一级的内存缓存，这并不会增加太多的内存消耗，因为你可以设置内存中缓存数据的数量。

微服务使用：https://my.oschina.net/javayou/blog/1827480

源码地址：https://gitee.com/ld/J2Cache

Spring boot版：https://gitee.com/ld/J2Cache/tree/master/modules/spring-boot2-starter

一、为什么使用J2Cache缓存框架？

解决如下问题：

使用内存缓存时，一旦应用重启后，由于缓存数据丢失，缓存雪崩，给数据库造成巨大压力，导致应用堵塞
使用内存缓存时，多个应用节点无法共享缓存数据
使用集中式缓存，由于大量的数据通过缓存获取，导致缓存服务的数据吞吐量太大，带宽跑满。现象就是 Redis 服务负载不高，但是由于机器网卡带宽跑满，导致数据读取非常慢

在遭遇问题1、2 时，很多人自然而然会想到使用 Redis 来缓存数据，因此就难以避免的导致了问题3的发生。

当发生问题 3 时，又有很多人想到 Redis 的集群，通过集群来降低缓存服务的压力，特别是带宽压力。

但其实，这个时候的 Redis 上的数据量并不一定大，仅仅是数据的吞吐量大而已。

咱们假设这样一个场景：

有这么一个网站，某个页面每天的访问量是 1000万，每个页面从缓存读取的数据是 50K。缓存数据存放在一个 Redis 服务，机器使用千兆网卡。那么这个 Redis 一天要承受 500G 的数据流，相当于平均每秒钟是 5.78M 的数据。而网站一般都会有高峰期和低峰期，两个时间流量的差异可能是百倍以上。我们假设高峰期每秒要承受的流量比平均值高 50 倍，也就是说高峰期 Redis 服务每秒要传输超过 250 兆的数据。请注意这个 250 兆的单位是 byte，而千兆网卡的单位是“bit” ，你懂了吗？这已经远远超过 Redis 服务的网卡带宽。

所以如果你能发现这样的问题，一般你会这么做：

升级到万兆网卡 —— 这个有多麻烦，相信很多人知道，特别是一些云主机根本没有万兆网卡给你使用（有些运维工程师会给这样的建议）
多个 Redis 搭建集群，将流量分摊多多台机器上

如果你采用第2种方法来解决上述的场景中碰到的问题，那么你最好准备 5 个 Redis 服务来支撑。在缓存服务这块成本直接攀升了 5 倍。你有钱当然没任何问题，但是结构就变得非常复杂了，而且可能你缓存的数据量其实不大，1000 万高频次的缓存读写 Redis 也能轻松应付，可是因为带宽的问题，你不得不付出 5 倍的成本。

那么 J2Cache 的用武之处就在这里。

如果我们不用每次页面访问的时候都去 Redis 读取数据，那么 Redis 上的数据流量至少降低 1000 倍甚至更多，以至于一台 Redis 可以轻松应付。

J2Cache 其实不是一个缓存框架，它是一个缓存框架的桥梁。它利用现有优秀的内存缓存框架作为一级缓存，而把 Redis 作为二级缓存。所有数据的读取先从一级缓存中读取，不存在时再从二级缓存读取，这样来确保对二级缓存 Redis 的访问次数降到最低。

有人会质疑说，那岂不是应用节点的内存占用要飙升？我的答案是 —— 现在服务器的内存都是几十 G 打底，多则百 G 数百 G，这点点的内存消耗完全不在话下。其次一级缓存框架可以通过配置来控制在内存中存储的数据量，所以不用担心内存溢出的问题。

剩下的另外一个问题就是，当缓存数据更新的时候，怎么确保每个节点内存中的数据是一致的。而这一点算你问到点子上了，这恰恰是 J2Cache 的核心所在。

J2Cache 目前提供两种节点间数据同步的方案 —— Redis Pub/Sub 和 JGroups 。当某个节点的缓存数据需要更新时，J2Cache 会通过 Redis 的消息订阅机制或者是 JGroups 的组播来通知集群内其他节点。当其他节点收到缓存数据更新的通知时，它会清掉自己内存里的数据，然后重新从 Redis 中读取最新数据。

这就完成了 J2Cache 缓存数据读写的闭环。

二、为什么不用 Ehcache 的集群方案？

对 Ehcache 比较熟悉的人还会问的就是这个问题，Ehcache 本身是提供集群模式的，可以在多个节点同步缓存数据。但是 Ehcache 的做法是将整个缓存数据在节点间进行传输。如咱们前面的说的，一个页面需要读取 50K 的缓存数据，当这 50K 的缓存数据有更新时，那么需要在几个节点间传递整个 50K 的数据。这也会造成应用节点间大量的数据传输，这个情况完全不可控。

补充：当然这个单个数据传输量本身并不比使用 J2Cache 多，但是 ehcache 利用 jgroups 来同步数据的做法，在实际测试过程中发现可靠性还是略低，而且 jgroups 的同步数据在云主机上无法使用。

而 J2Cache 传输的仅仅是缓存的 key 而已，因此相比 Ehcache 的集群模式，J2Cache 要传输的数据极其小，对节点间的数据通信完全不会产生大的影响。

三、J2Cache两级缓存结构

L1：进程内缓存(ehcache\caffeine)
L2：集中式缓存(Redis\Memcached)

数据读取：

读取顺序 -> L1 -> L2 -> DB
数据更新

1 从数据库中读取最新数据，依次更新 L1 -> L2 ，发送广播清除某个缓存信息
2 接收到广播（手工清除缓存 & 一级缓存自动失效），从 L1 中清除指定的缓存信息

1.配置

###基础配置

键名	缺省值	说明
j2cache.l1-cache	caffeine	可选缓存ehcache；ehcache3;caffeine
j2cache.l1-config-location	config/caffeine.properties	一级缓存配置文件路径
j2cache.l2-cache-open	true	二级缓存开关
j2cache.redis.hosts	127.0.0.1:6379	redis链接地址
j2cache.redis.password		redis密码
j2cache.redis.database	0	database

###YML

  #当j2cache二级缓存关闭 redis配置读这里redis:host: 172.16.10.106port: 6379password: 1234database: 8
j2cache:#一级缓存默认ehcache ->可选缓存ehcache；ehcache3;caffeinel1-cache: caffeinel1-config-location: cache/caffeine.properties#二级缓存开关l2-cache-open: true#j2cache redis优先于spring redis配置redis:hosts: 172.16.10.106:6379password: 1234database: 7

Q：已经有一个J2cacheUtils为什么还要写一个RedisUtils ？

A：J2cache二级缓存虽然使用Redis，但是我们发现它可以说是没有TTL的概念，也就是说，缓存过期时间我们都在一级缓存配置中编写（caffeine.properties、ehcache.xml）综合上述说明表示，那么我们项目中有些功能需要比较灵活一点的使用缓存过期怎么办？例如在线配置登录异常锁定时间，用户验证码过期时间等等，这个时候我们就可以使用RedisUtils就非常方便了

tips:

spring boot cache默认使用的是j2cache缓存，如果我们没有开启j2cache二级缓存而又需要用RedisUtils则需要如上YML配置spring redis；如果开启了j2cache二级缓存则spring redis配置失效

结论：j2cache redis > spring redis

2.使用

常用注解

@Cacheable；@CachePut；@CacheEvict

示例

字典缓存

一级缓存

caffeine.properties

#########################################
# Caffeine configuration
# [name] = size, xxxx[s|m|h|d]
#########################################dictCache=10000, 1d

业务层

所有的更新操作使用spring boot的缓存注解

@Service
public class DictDataServiceImpl extends BaseServiceImpl<DictDataMapper, DictData> implements DictDataService {public static final String DICT_CACHE = "dictCache";@Override@CacheEvict(value = DICT_CACHE, key = "#entity.dictcode")@Transactional(rollbackFor = Exception.class)public boolean save(DictData entity) {return super.save(entity);}
}

缓存使用强一致性

Q：Service层我们继承了Mybatis Plus的基类，那么Mybatis Plus的方法只和数据库打交道，我们如何保证多人开发时，程序员调用某个更新方法而出现脏数据？

A：最笨最实用的方法，整理出来了Mybatis Plus所有的CRUD方法，我们所需要做的就是重写它，添加缓存的处理，这样就能保证所有方法同步缓存

save、saveBatch、saveOrUpdate、saveOrUpdateBatch、removeById、removeByMap、remove、removeByIds、updateById、update、updateBatchById、deleteLogic

例子：

@Override
@CacheEvict(value = DICT_CACHE, key = "#entity.dictcode")
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public boolean saveOrUpdate(DictData entity) {return super.saveOrUpdate(entity);
}

最简单的方法是，每次更新清除该缓存空间所有内容，不需要考虑key（数据量大慎用）

@Override
@CacheEvict(value = DICT_CACHE, allEntries = true)
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public boolean updateBatchById(Collection<DictData> entityList, int batchSize) {return super.updateBatchById(entityList, batchSize);
}

    @Override@CacheEvict(value = DICT_CACHE, allEntries = true)@Transactional(rollbackFor = Exception.class)public boolean updateBatchById(Collection<DictData> entityList, int batchSize) {return super.updateBatchById(entityList, batchSize);}

Tips：

J2cacheUtils所有方法和spring注解操作相同