java缓存技术的介绍

java缓存技术的介绍一、什么是缓存1、Cache是高速缓冲存储器一种特殊的存储器子系统,其中复制了频繁使用的数据以利于快速访问2、凡是位于速度相差较大的两种硬件/软件之间的,用于协调两者数据传输速度差异的结构,均可称之为Cache二、缓存的分类1、基于web应用的系统架构图2、在系统架构的不同层级之间,为了加快访问速度,都可以存在缓存操作系统磁盘缓存->减少磁盘机械操作

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一、什么是缓存
1、Cache是高速缓冲存储器 一种特殊的存储器子系统,其中复制了频繁使用的数据以利于快速访问
2、凡是位于速度相差较大的两种硬件/软件之间的,用于协调两者数据传输速度差异的结构,均可称之为 Cache

二、缓存的分类
1、基于web应用的系统架构图

java缓存技术的介绍

2、在系统架构的不同层级之间,为了加快访问速度,都可以存在缓存

  • 操作系统磁盘缓存->减少磁盘机械操作
  • 数据库缓存->减少文件系统I/O
  • 应用程序缓存->减少对数据库的查询 
  • Web服务器缓存->减少应用服务器请求
  • 客户端浏览器缓存->减少对网站的访问

三、操作系统缓存
1、文件系统提供的Disk Cache:操作系统会把经常访问到的文件内容放入到内存当中,由文件系统来管理
2、当应用程序通过文件系统访问磁盘文件的时候,操作系统从Disk Cache当中读取文件内容,加速了文件读取速度
3、Disk Cache由操作系统来自动管理,一般不用人工干预,但应当保证物理内存充足,以便于操作系统可以使用尽量多的内存充当Disk Cache,加速文件读取速度
4、特殊的应用程序对文件系统Disk Cache有很高的要求,会绕开文件系统Disk Cache,直接访问磁盘分区,自己实现Disk 
5、Cache策略

  • Oracle的raw device(裸设备) – 直接抛弃文件系统
  • MySQL的InnoDB: innodb_flush_method = O_DIRECT

四、数据库缓存
1、重要性

  • 数据库通常是企业应用系统最核心的部分
  • 数据库保存的数据量通常非常庞大
  • 数据库查询操作通常很频繁,有时还很复杂
  • 以上原因造成数据库查询会引起非常频繁的磁盘I/O读取操作,迫使CPU挂起等待,数据库性能极度低下

2、缓存策略
     a、Query Cache

    • 以SQL作为key值缓存查询结果集
    • 一旦查询涉及的表记录被修改,缓存就会被自动删除
    • 设置合适的Query Cache会极大提高数据库性能
    • Query Cache并非越大越好,过大的Qquery Cache会浪费内存。
    • MySQL: query_cache_size= 128M

     b、Data Buffer

    • data buffer是数据库数据在内存中的容器
    • data buffer的命中率直接决定了数据库的性能
    • data buffer越大越好,多多益善
    • MySQL的InnoDB buffer:innodb_buffer_pool_size = 2G
    • MySQL建议buffer pool开大到服务器物理内存60-80%

五、应用程序缓存
1、对象缓存

  • 由O/R Mapping框架例如Hibernate提供,透明性访问,细颗粒度缓存数据库查询结果,无需业务代码显式编程,是最省事的缓存策略
  • 当软件结构按照O/R Mapping框架的要求进行针对性设计,使用对象缓存将会极大降低Web系统对于数据库的访问请求
  • 良好的设计数据库结构和利用对象缓存,能够提供极高的性能,对象缓存适合OLTP(联机事务处理)应用

2、查询缓存

  • 对数据库查询结果集进行缓存,类似数据库的Query Cache
  • 适用于一些耗时,但是时效性要求比较低的场景。查询缓存和对象缓存适用的场景不一样,是互为补充的
  • 当查询结果集涉及的表记录被修改以后,需要注意清理缓存

3、页面缓存
     a、作用

    • 针对页面的缓存技术不但可以减轻数据库服务器压力,还可以减轻应用服务器压力
    • 好的页面缓存可以极大提高页面渲染速度
    • 页面缓存的难点在于如何清理过期的缓存

    b、分类
         I、动态页面静态化

    • 利用模板技术将访问过一次的动态页面生成静态html,同时修改页面链接,下一次请求直接访问静态链接页面
    • 动态页面静态化技术的广泛应用于互联网CMS/新闻类Web应用,但也有BBS应用使用该技术,例如Discuz!
    • 无法进行权限验证,无法显示个性化信息
    • 可以使用AJAX请求弥补动态页面静态化的某些缺点

        II、Servlet缓存

    • 针对URL访问返回的页面结果进行缓存,适用于粗粒度的页面缓存,例如新闻发布
    • 可以进行权限的检查
    • OScache提供了简单的Servlet缓存(通过web.xml中的配置)
    • 也可以自己编程实现Servlet缓存

        III、页面内部缓存

    • 针对动态页面的局部片断内容进行缓存,适用于一些个性化但不经常更新的页面(例如博客)
    • OSCache提供了简单的页面缓存
    • 可以自行扩展JSP Tag实现页面局部缓存

六、web服务器端缓存

  • 基于代理服务器模式的Web服务器端缓存,如squid/nginx
  • Web服务器缓存技术被用来实现CDN(内容分发网络 content delivery network)
  • 被国内主流门户网站大量采用
  • 不需要编程,但仅限于新闻发布类网站,页面实时性要求不高

七、基于ajax的浏览器缓存

  • 使用AJAX调用的时候,将数据库在浏览器端缓存
  • 只要不离开当前页面,不刷新当前页面,就可以直接读取缓存数据
  • 只适用于使用AJAX技术的页面
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