SpringBoot 集成 Caffeine

xlc520大约 10 分钟约 3120 字

SpringBoot 集成 Caffeine

其他参考：

https://www.cnblogs.com/rickiyang/p/11074158.htmlopen in new window

环境配置：

JDK 版本：1.8
Caffeine 版本：2.8.0
SpringBoot 版本：2.2.2.RELEASE

参考地址：

一、本地缓存介绍

缓存在日常开发中启动至关重要的作用，由于是存储在内存中，数据的读取速度是非常快的，能大量减少对数据库的访问，减少数据库的压力。

之前介绍过 Redis 这种 NoSql 作为缓存组件，它能够很好的作为分布式缓存组件提供多个服务间的缓存，但是 Redis 这种还是需要网络开销，增加时耗。本地缓存是直接从本地内存中读取，没有网络开销，例如秒杀系统或者数据量小的缓存等，比远程缓存更合适。

二、缓存组件 Caffeine 介绍

按 Caffeine Github 文档描述，Caffeine 是基于 JAVA 8 的高性能缓存库。并且在 spring5 (springboot 2.x) 后，spring 官方放弃了 Guava，而使用了性能更优秀的 Caffeine 作为默认缓存组件。

1、Caffeine 性能

可以通过下图观测到，在下面缓存组件中 Caffeine 性能是其中最好的。

2、Caffeine 配置说明

参数	类型	描述
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，指定经过多长的时间过期
expireAfterWrite	duration	最后一次写入后，指定经过多长的时间缓存过期
refreshAfterWrite	duration	创建缓存或者最近一次更新缓存后，经过指定的时间间隔后刷新缓存
weakKeys	boolean	打开 key 的弱引用
weakValues	boolean	打开 value 的弱引用
softValues	boolean	打开 value 的软引用
recordStats	-	开发统计功能

注意：

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

3、软引用与弱引用

软引用： 如果一个对象只具有软引用，且内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。
弱引用： 弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存

// 软引用
Caffeine.newBuilder().softValues().build();

// 弱引用
Caffeine.newBuilder().weakKeys().weakValues().build();

三、SpringBoot 集成 Caffeine 两种方式

SpringBoot 有俩种使用 Caffeine 作为缓存的方式：

方式一： 直接引入 Caffeine 依赖，然后使用 Caffeine 方法实现缓存。
方式二： 引入 Caffeine 和 SpringCache 依赖，使用 SpringCache 注解方法实现缓存。

下面将介绍下，这俩中集成方式都是如何实现的。

四、SpringBoot 集成 Caffeine 方式一

1、Maven 引入相关依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.2.2.RELEASE</version>
    </parent>

    <groupId>mydlq.club</groupId>
    <artifactId>springboot-caffeine-cache-example-1</artifactId>
    <version>0.0.1</version>
    <name>springboot-caffeine-cache-example-1</name>
    <description>Demo project for Spring Boot Cache</description>

    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
            <artifactId>caffeine</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>

2、配置缓存配置类

import com.github.benmanes.caffeine.cache.Cache;
import com.github.benmanes.caffeine.cache.Caffeine;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Configuration
public class CacheConfig {

    @Bean
    public Cache<String, Object> caffeineCache() {
        return Caffeine.newBuilder()
                // 设置最后一次写入或访问后经过固定时间过期
                .expireAfterWrite(60, TimeUnit.SECONDS)
                // 初始的缓存空间大小
                .initialCapacity(100)
                // 缓存的最大条数
                .maximumSize(1000)
                .build();
    }

}

3、定义测试的实体对象

import lombok.Data;
import lombok.ToString;

@Data
@ToString
public class UserInfo {
    private Integer id;
    private String name;
    private String sex;
    private Integer age;
}

4、定义服务接口类和实现类

UserInfoService

import mydlq.club.example.entity.UserInfo;

public interface UserInfoService {

    /**
     * 增加用户信息
     *
     * @param userInfo 用户信息
     */
    void addUserInfo(UserInfo userInfo);

    /**
     * 获取用户信息
     *
     * @param id 用户ID
     * @return 用户信息
     */
    UserInfo getByName(Integer id);

    /**
     * 修改用户信息
     *
     * @param userInfo 用户信息
     * @return 用户信息
     */
    UserInfo updateUserInfo(UserInfo userInfo);

    /**
     * 删除用户信息
     *
     * @param id 用户ID
     */
    void deleteById(Integer id);

}

UserInfoServiceImpl

import com.github.benmanes.caffeine.cache.Cache;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import mydlq.club.example.entity.UserInfo;
import mydlq.club.example.service.UserInfoService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.util.StringUtils;
import java.util.HashMap;

@Slf4j
@Service
public class UserInfoServiceImpl implements UserInfoService {

    /**
     * 模拟数据库存储数据
     */
    private HashMap<Integer, UserInfo> userInfoMap = new HashMap<>();

    @Autowired
    Cache<String, Object> caffeineCache;

    @Override
    public void addUserInfo(UserInfo userInfo) {
        log.info("create");
        userInfoMap.put(userInfo.getId(), userInfo);
        // 加入缓存
        caffeineCache.put(String.valueOf(userInfo.getId()),userInfo);
    }

    @Override
    public UserInfo getByName(Integer id) {
        // 先从缓存读取
        UserInfo userInfo = (UserInfo) caffeineCache.asMap().get(String.valueOf(id));
        if (userInfo != null){
            return userInfo;
        }
        // 如果缓存中不存在，则从库中查找
        log.info("get");
        userInfo = userInfoMap.get(id);
        // 如果用户信息不为空，则加入缓存
        if (userInfo != null){
            caffeineCache.put(String.valueOf(userInfo.getId()),userInfo);
        }
        return userInfo;
    }

    @Override
    public UserInfo updateUserInfo(UserInfo userInfo) {
        log.info("update");
        if (!userInfoMap.containsKey(userInfo.getId())) {
            return null;
        }
        // 取旧的值
        UserInfo oldUserInfo = userInfoMap.get(userInfo.getId());
        // 替换内容
        if (!StringUtils.isEmpty(oldUserInfo.getAge())) {
            oldUserInfo.setAge(userInfo.getAge());
        }
        if (!StringUtils.isEmpty(oldUserInfo.getName())) {
            oldUserInfo.setName(userInfo.getName());
        }
        if (!StringUtils.isEmpty(oldUserInfo.getSex())) {
            oldUserInfo.setSex(userInfo.getSex());
        }
        // 将新的对象存储，更新旧对象信息
        userInfoMap.put(oldUserInfo.getId(), oldUserInfo);
        // 替换缓存中的值
        caffeineCache.put(String.valueOf(oldUserInfo.getId()),oldUserInfo);
        return oldUserInfo;
    }

    @Override
    public void deleteById(Integer id) {
        log.info("delete");
        userInfoMap.remove(id);
        // 从缓存中删除
        caffeineCache.asMap().remove(String.valueOf(id));
    }

}

5、测试的 Controller 类

import mydlq.club.example.entity.UserInfo;
import mydlq.club.example.service.UserInfoService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping
public class UserInfoController {

    @Autowired
    private UserInfoService userInfoService;

    @GetMapping("/userInfo/{id}")
    public Object getUserInfo(@PathVariable Integer id) {
        UserInfo userInfo = userInfoService.getByName(id);
        if (userInfo == null) {
            return "没有该用户";
        }
        return userInfo;
    }

    @PostMapping("/userInfo")
    public Object createUserInfo(@RequestBody UserInfo userInfo) {
        userInfoService.addUserInfo(userInfo);
        return "SUCCESS";
    }

    @PutMapping("/userInfo")
    public Object updateUserInfo(@RequestBody UserInfo userInfo) {
        UserInfo newUserInfo = userInfoService.updateUserInfo(userInfo);
        if (newUserInfo == null){
            return "不存在该用户";
        }
        return newUserInfo;
    }

    @DeleteMapping("/userInfo/{id}")
    public Object deleteUserInfo(@PathVariable Integer id) {
        userInfoService.deleteById(id);
        return "SUCCESS";
    }

}

五、SpringBoot 集成 Caffeine 方式二

1、Maven 引入相关依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.2.2.RELEASE</version>
    </parent>

    <groupId>mydlq.club</groupId>
    <artifactId>springboot-caffeine-cache-example-2</artifactId>
    <version>0.0.1</version>
    <name>springboot-caffeine-cache-example-2</name>
    <description>Demo project for Spring Boot caffeine</description>

    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
            <artifactId>caffeine</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>

2、配置缓存配置类

@Configuration
public class CacheConfig {

    /**
     * 配置缓存管理器
     *
     * @return 缓存管理器
     */
    @Bean("caffeineCacheManager")
    public CacheManager cacheManager() {
        CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
        cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder()
                // 设置最后一次写入或访问后经过固定时间过期
                .expireAfterAccess(60, TimeUnit.SECONDS)
                // 初始的缓存空间大小
                .initialCapacity(100)
                // 缓存的最大条数
                .maximumSize(1000));
        return cacheManager;
    }

}

3、定义测试的实体对象

@Data
@ToString
public class UserInfo {
    private Integer id;
    private String name;
    private String sex;
    private Integer age;
}

4、定义服务接口类和实现类

服务接口

import mydlq.club.example.entity.UserInfo;

public interface UserInfoService {

    /**
     * 增加用户信息
     *
     * @param userInfo 用户信息
     */
    void addUserInfo(UserInfo userInfo);

    /**
     * 获取用户信息
     *
     * @param id 用户ID
     * @return 用户信息
     */
    UserInfo getByName(Integer id);

    /**
     * 修改用户信息
     *
     * @param userInfo 用户信息
     * @return 用户信息
     */
    UserInfo updateUserInfo(UserInfo userInfo);

    /**
     * 删除用户信息
     *
     * @param id 用户ID
     */
    void deleteById(Integer id);

}

服务实现类

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import mydlq.club.example.entity.UserInfo;
import mydlq.club.example.service.UserInfoService;
import org.springframework.cache.annotation.CacheConfig;
import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict;
import org.springframework.cache.annotation.CachePut;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.util.StringUtils;
import java.util.HashMap;

@Slf4j
@Service
@CacheConfig(cacheNames = "caffeineCacheManager")
public class UserInfoServiceImpl implements UserInfoService {

    /**
     * 模拟数据库存储数据
     */
    private HashMap<Integer, UserInfo> userInfoMap = new HashMap<>();

    @Override
    @CachePut(key = "#userInfo.id")
    public void addUserInfo(UserInfo userInfo) {
        log.info("create");
        userInfoMap.put(userInfo.getId(), userInfo);
    }

    @Override
    @Cacheable(key = "#id")
    public UserInfo getByName(Integer id) {
        log.info("get");
        return userInfoMap.get(id);
    }

    @Override
    @CachePut(key = "#userInfo.id")
    public UserInfo updateUserInfo(UserInfo userInfo) {
        log.info("update");
        if (!userInfoMap.containsKey(userInfo.getId())) {
            return null;
        }
        // 取旧的值
        UserInfo oldUserInfo = userInfoMap.get(userInfo.getId());
        // 替换内容
        if (!StringUtils.isEmpty(oldUserInfo.getAge())) {
            oldUserInfo.setAge(userInfo.getAge());
        }
        if (!StringUtils.isEmpty(oldUserInfo.getName())) {
            oldUserInfo.setName(userInfo.getName());
        }
        if (!StringUtils.isEmpty(oldUserInfo.getSex())) {
            oldUserInfo.setSex(userInfo.getSex());
        }
        // 将新的对象存储，更新旧对象信息
        userInfoMap.put(oldUserInfo.getId(), oldUserInfo);
        // 返回新对象信息
        return oldUserInfo;
    }

    @Override
    @CacheEvict(key = "#id")
    public void deleteById(Integer id) {
        log.info("delete");
        userInfoMap.remove(id);
    }

}

5、测试的 Controller 类

import mydlq.club.example.entity.UserInfo;
import mydlq.club.example.service.UserInfoService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping
public class UserInfoController {

    @Autowired
    private UserInfoService userInfoService;

    @GetMapping("/userInfo/{id}")
    public Object getUserInfo(@PathVariable Integer id) {
        UserInfo userInfo = userInfoService.getByName(id);
        if (userInfo == null) {
            return "没有该用户";
        }
        return userInfo;
    }

    @PostMapping("/userInfo")
    public Object createUserInfo(@RequestBody UserInfo userInfo) {
        userInfoService.addUserInfo(userInfo);
        return "SUCCESS";
    }

    @PutMapping("/userInfo")
    public Object updateUserInfo(@RequestBody UserInfo userInfo) {
        UserInfo newUserInfo = userInfoService.updateUserInfo(userInfo);
        if (newUserInfo == null){
            return "不存在该用户";
        }
        return newUserInfo;
    }

    @DeleteMapping("/userInfo/{id}")
    public Object deleteUserInfo(@PathVariable Integer id) {
        userInfoService.deleteById(id);
        return "SUCCESS";
    }

}

6、创建启动类开启缓存

在启动类中加上 @EnableCaching 注解开启缓存。

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;

@EnableCaching
@SpringBootApplication
public class Application2 {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application2.class, args);
    }

}

六、SpringBoot 集成 Caffeine 方式三（新）

2023 年 10 月 12 日 21:40

1、@Cacheable 相关注解

1.1 相关依赖

如果要使用@Cacheable注解，需要引入相关依赖，并在任一配置类文件上添加@EnableCaching注解

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

1.2 常用注解

@Cacheable ：表示该方法支持缓存。当调用被注解的方法时，如果对应的键已经存在缓存，则不再执行方法体，而从缓存中直接返回。当方法返回 null 时，将不进行缓存操作。
@CachePut ：表示执行该方法后，其值将作为最新结果更新到缓存中，每次都会执行该方法。
@CacheEvict ：表示执行该方法后，将触发缓存清除操作。
@Caching ：用于组合前三个注解，例如：

@Caching(cacheable = @Cacheable("CacheConstants.GET_USER"),
         evict = {@CacheEvict("CacheConstants.GET_DYNAMIC",allEntries = true)}
public User find(Integer id) {
    return null;
}

1.3 常用注解属性

cacheNames/value ：缓存组件的名字，即 cacheManager 中缓存的名称。
key ：缓存数据时使用的 key。默认使用方法参数值，也可以使用 SpEL 表达式进行编写。
keyGenerator ：和 key 二选一使用。
cacheManager ：指定使用的缓存管理器。
condition ：在方法执行开始前检查，在符合 condition 的情况下，进行缓存
unless ：在方法执行完成后检查，在符合 unless 的情况下，不进行缓存
sync ：是否使用同步模式。若使用同步模式，在多个线程同时对一个 key 进行 load 时，其他线程将被阻塞。

1.4 缓存同步模式

sync 开启或关闭，在 Cache 和 LoadingCache 中的表现是不一致的：

Cache 中，sync 表示是否需要所有线程同步等待
LoadingCache 中，sync 表示在读取不存在/已驱逐的 key 时，是否执行被注解方法

2、实战

2.1 引入依赖

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

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

2.2 缓存常量 CacheConstants

创建缓存常量类，把公共的常量提取一层，复用，这里也可以通过配置文件加载这些数据，例如@ConfigurationProperties和@Value

public class CacheConstants {
    /**
     * 默认过期时间（配置类中我使用的时间单位是秒，所以这里如 3*60 为3分钟）
     */
    public static final int DEFAULT_EXPIRES = 3 * 60;
    public static final int EXPIRES_5_MIN = 5 * 60;
    public static final int EXPIRES_10_MIN = 10 * 60;

    public static final String GET_USER = "GET:USER";
    public static final String GET_DYNAMIC = "GET:DYNAMIC";

}

2.3 缓存配置类 CacheConfig

@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig {
    /**
     * 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
     */
    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        SimpleCacheManager cacheManager = new SimpleCacheManager();
        List<CaffeineCache> list = new ArrayList<>();
        //循环添加枚举类中自定义的缓存，可以自定义
        for (CacheEnum cacheEnum : CacheEnum.values()) {
            list.add(new CaffeineCache(cacheEnum.getName(),
                    Caffeine.newBuilder()
                            .initialCapacity(50)
                            .maximumSize(1000)
                            .expireAfterAccess(cacheEnum.getExpires(), TimeUnit.SECONDS)
                            .build()));
        }
        cacheManager.setCaches(list);
        return cacheManager;
    }
}

2.4 调用缓存

这里要注意的是 Cache 和@Transactional 一样也使用了代理，类内调用将失效

/**
 * value：缓存key的前缀。
 * key：缓存key的后缀。
 * sync：设置如果缓存过期是不是只放一个请求去请求数据库，其他请求阻塞，默认是false（根据个人需求）。
 * unless：不缓存空值,这里不使用，会报错
 * 查询用户信息类
 * 如果需要加自定义字符串，需要用单引号
 * 如果查询为null，也会被缓存
 */
@Cacheable(value = CacheConstants.GET_USER,key = "'user'+#userId",sync = true)
@CacheEvict
public UserEntity getUserByUserId(Integer userId){
    UserEntity userEntity = userMapper.findById(userId);
    System.out.println("查询了数据库");
    return userEntity;
}