自己实现简单java缓存类文件_java怎么把数据存到缓存中

自己实现简单java缓存类文件_java怎么把数据存到缓存中需求分析项目中经常会遇到这种场景:一个变量需要在多处共享,有些变量还有时效性,过期自动失效,比如手机验证码,发送之后需要缓存起来,然后处于安全性考虑,一般还要设置有效期,到期自动失效。我们怎么实现这样的功能呢?解决方案使用现有的缓存技术框架,比如redis,ehcache。优点:成熟,稳定,功能强大;缺点,项目需要引入对应的框架,不够轻量。如果不考虑分布式,只是在单线程或者多线程间…

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需求分析

项目中经常会遇到这种场景:一份数据需要在多处共享,有些数据还有时效性,过期自动失效。比如手机验证码,发送之后需要缓存起来,然后处于安全性考虑,一般还要设置有效期,到期自动失效。我们怎么实现这样的功能呢?

解决方案

  1. 使用现有的缓存技术框架,比如redis,ehcache。优点:成熟,稳定,功能强大;缺点,项目需要引入对应的框架,不够轻量。
  2. 如果不考虑分布式,只是在单线程或者多线程间作数据缓存,其实完全可以自己手写一个缓存工具。下面就来简单实现一个这样的工具。

代码

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/** * @Author: lixk * @Date: 2018/5/9 15:03 * @Description: 简单的内存缓存工具类 */
public class Cache { 

/** * 键值对集合 */
private final static Map<String, Entity> map = new HashMap<>();
/** * 定时器线程池,用于清除过期缓存 */
private final static ScheduledExecutorService executor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
/** * 添加缓存 * * @param key 键 * @param data 值 */
public synchronized static void put(String key, Object data) { 

Cache.put(key, data, 0);
}
/** * 添加缓存 * * @param key 键 * @param data 值 * @param expire 过期时间,单位:毫秒, 0表示无限长 */
public synchronized static void put(String key, Object data, long expire) { 

//清除原键值对
Cache.remove(key);
//设置过期时间
if (expire > 0) { 

Future future = executor.schedule(new Runnable() { 

@Override
public void run() { 

//过期后清除该键值对
synchronized (Cache.class) { 

map.remove(key);
}
}
}, expire, TimeUnit.MILLISECONDS);
map.put(key, new Entity(data, future));
} else { 

//不设置过期时间
map.put(key, new Entity(data, null));
}
}
/** * 读取缓存 * * @param key 键 * @return */
public synchronized static <T> T get(String key) { 

Entity entity = map.get(key);
return entity == null ? null : (T) entity.value;
}
/** * 清除缓存 * * @param key 键 * @return */
public synchronized static <T> T remove(String key) { 

//清除原缓存数据
Entity entity = map.remove(key);
if (entity == null) { 

return null;
}
//清除原键值对定时器
if (entity.future != null) { 

entity.future.cancel(true);
}
return (T) entity.value;
}
/** * 查询当前缓存的键值对数量 * * @return */
public synchronized static int size() { 

return map.size();
}
/** * 缓存实体类 */
private static class Entity { 

/** * 键值对的value */
public Object value;
/** * 定时器Future */
public Future future;
public Entity(Object value, Future future) { 

this.value = value;
this.future = future;
}
}
}

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说明

本工具类主要采用HashMap+定时器线程池实现,map用于存储键值对数据,map的value是Cache的内部类对象Entity,Entity包含value和该键值对的生命周期定时器Future。Cache类对外只提供了几个同步方法:

方法 作用
put(key, value) 插入缓存数据
put(key, value, expire) 插入带过期时间的缓存数据, expire: 过期时间,单位:毫秒
get(key) 获取缓存数据
remove(key) 删除缓存数据
size() 查询当前缓存记录数

当添加键值对数据的时候,首先会调用remove()方法,清除掉原来相同key的数据,并取消对应的定时清除任务,然后添加新数据到map中,并且,如果设置了有效时间,则添加对应的定时清除任务到定时器线程池。

测试

测试代码如下:

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/** * @Author: lixk * @Date: 2018/5/9 16:40 * @Description: 缓存工具类测试 */
public class CacheTest { 

/** * 测试 * * @param args */
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 

String key = "id";
//不设置过期时间
System.out.println("***********不设置过期时间**********");
Cache.put(key, 123);
System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));
System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.remove(key));
System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));
//设置过期时间
System.out.println("\n***********设置过期时间**********");
Cache.put(key, "123456", 1000);
System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));
Thread.sleep(2000);
System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));
System.out.println("\n***********100w读写性能测试************");
//创建有10个线程的线程池,将1000000次操作分10次添加到线程池
int threads = 10;
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(threads);
//每批操作数量
int batchSize = 100000;
//添加
{ 

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threads);
AtomicInteger n = new AtomicInteger(0);
long start = System.currentTimeMillis();
for (int t = 0; t < threads; t++) { 

pool.submit(() -> { 

for (int i = 0; i < batchSize; i++) { 

int value = n.incrementAndGet();
Cache.put(key + value, value, 300000);
}
latch.countDown();
});
}
//等待全部线程执行完成,打印执行时间
latch.await();
System.out.printf("添加耗时:%dms\n", System.currentTimeMillis() - start);
}
//查询
{ 

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threads);
AtomicInteger n = new AtomicInteger(0);
long start = System.currentTimeMillis();
for (int t = 0; t < threads; t++) { 

pool.submit(() -> { 

for (int i = 0; i < batchSize; i++) { 

int value = n.incrementAndGet();
Cache.get(key + value);
}
latch.countDown();
});
}
//等待全部线程执行完成,打印执行时间
latch.await();
System.out.printf("查询耗时:%dms\n", System.currentTimeMillis() - start);
}
System.out.println("当前缓存容量:" + Cache.size());
}
}

测试结果

***********不设置过期时间**********
key:id, value:123
key:id, value:123
key:id, value:null
***********设置过期时间**********
key:id, value:123456
key:id, value:null
***********100w读写性能测试************
添加耗时:1729ms
查询耗时:283ms
当前缓存容量:1000000

测试程序使用有10个线程的线程池来模拟并发,分别执行一百万次添加和查询操作,时间大约在两秒左右,表现还不错,每秒近百万读写应该还是可以满足大多数高并发场景的 ^^


备注:如果对缓存失效延迟非常敏感,不能容忍百万数据亚秒级失效延迟,必须保证严格失效时间的话,可以参考另一版实现(数据实体加入了过期时间,每次取出数据时会先做判断)。地址:https://github.com/lixk/ECache

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