高效緩存策略：Spring Boot 應(yīng)用中的混合緩存

現(xiàn)代應(yīng)用開(kāi)發(fā)中，性能和可擴(kuò)展性是決定系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素。緩存通過(guò)減少數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載、降低延遲和確保無(wú)縫用戶體驗(yàn)，在提升這些方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，沒(méi)有一種單一的緩存解決方案能夠完美適應(yīng)所有場(chǎng)景。

本地緩存（例如 Caffeine）由于在內(nèi)存中運(yùn)行并靠近應(yīng)用程序，因此能夠提供極快的速度。它們非常適合減少頻繁訪問(wèn)數(shù)據(jù)的響應(yīng)時(shí)間。另一方面，分布式緩存（例如使用 Redis 的 Redisson）在應(yīng)用程序的多個(gè)實(shí)例之間提供可擴(kuò)展性和一致性。分布式緩存確保分布式系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)相同最新的數(shù)據(jù)，這在多節(jié)點(diǎn)環(huán)境中至關(guān)重要。

然而，僅僅依賴(lài)本地或分布式緩存都會(huì)帶來(lái)挑戰(zhàn)：

• 本地緩存在分布式環(huán)境中可能變得不一致，因?yàn)閿?shù)據(jù)更新不會(huì)在節(jié)點(diǎn)之間同步。
• 分布式緩存會(huì)引入輕微的網(wǎng)絡(luò)延遲，這可能不適用于超低延遲場(chǎng)景。

這就是 混合緩存成為有效解決方案的地方。通過(guò)結(jié)合使用 Caffeine 和 Redisson 的本地和分布式緩存的優(yōu)勢(shì)，您可以獲得本地緩存速度帶來(lái)的高性能，同時(shí)利用分布式緩存保持一致性和可擴(kuò)展性。

本文探討如何在 Spring Boot 應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)混合緩存，以確保最佳性能和數(shù)據(jù)一致性。

實(shí)現(xiàn)步驟

步驟 1：添加依賴(lài)

首先，將必要的依賴(lài)項(xiàng)添加到您的 pom.xml 文件中：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
    <version>3.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.43.0</version>
</dependency>

步驟 2：配置緩存

以下是緩存配置：

@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig implements CachingConfigurer {

    @Value("${cache.server.address}")
    private String cacheAddress;

    @Value("${cache.server.password}")
    private String cachePassword;

    @Value("${cache.server.expirationTime:60}")
    private Long cacheExpirationTime;

    @Bean(destroyMethod = "shutdown")
    RedissonClient redisson() {
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress(cacheAddress).setPassword(cachePassword.trim());
        config.setLazyInitialization(true);
        return Redisson.create(config);
    }

    @Bean
    @Override
    public CacheManager cacheManager() {
        CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
        cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(cacheExpirationTime, TimeUnit.MINUTES));
        return cacheManager;
    }

    @Bean
    public CacheEntryRemovedListener cacheEntryRemovedListener() {
        return new CacheEntryRemovedListener(cacheManager());
    }

    @Bean
    @Override
    public CacheResolver cacheResolver() {
        return new LocalCacheResolver(cacheManager(), redisson(), cacheEntryRemovedListener());
    }
}

關(guān)鍵組件詳解

1. 緩存管理器 (CacheManager)

CacheManager 負(fù)責(zé)管理緩存的生命周期，并提供對(duì)適當(dāng)緩存實(shí)現(xiàn)（例如本地或分布式）的訪問(wèn)。在本例中，我們使用 CaffeineCacheManager 來(lái)啟用內(nèi)存緩存，并通過(guò) Caffeine 配置過(guò)期策略。

2. 緩存解析器 (CacheResolver)

CacheResolver 動(dòng)態(tài)地確定要對(duì)特定操作使用哪個(gè)緩存。在這里，LocalCacheResolver 連接本地（Caffeine）和分布式（Redisson）緩存，確保有效應(yīng)用混合策略。

@Component
public class LocalCacheResolver implements CacheResolver {
    // ... (代碼與原文相同) ...
}

public class LocalCache implements Cache {
    // ... (代碼與原文相同) ...
}

3. 緩存條目移除監(jiān)聽(tīng)器 (CacheEntryRemovedListener)

CacheEntryRemovedListener 監(jiān)聽(tīng)從分布式緩存（Redis）中移除的條目，并確保它們也從各個(gè)節(jié)點(diǎn)的本地緩存中移除，從而保持一致性。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
    <version>3.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.43.0</version>
</dependency>

混合緩存工作流程

緩存條目添加

當(dāng)執(zhí)行用 @Cacheable 注解的方法時(shí)，將調(diào)用 put 方法。這會(huì)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地緩存 (Caffeine) 和分布式緩存 (Redis) 中：

@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig implements CachingConfigurer {

    @Value("${cache.server.address}")
    private String cacheAddress;

    @Value("${cache.server.password}")
    private String cachePassword;

    @Value("${cache.server.expirationTime:60}")
    private Long cacheExpirationTime;

    @Bean(destroyMethod = "shutdown")
    RedissonClient redisson() {
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress(cacheAddress).setPassword(cachePassword.trim());
        config.setLazyInitialization(true);
        return Redisson.create(config);
    }

    @Bean
    @Override
    public CacheManager cacheManager() {
        CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
        cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(cacheExpirationTime, TimeUnit.MINUTES));
        return cacheManager;
    }

    @Bean
    public CacheEntryRemovedListener cacheEntryRemovedListener() {
        return new CacheEntryRemovedListener(cacheManager());
    }

    @Bean
    @Override
    public CacheResolver cacheResolver() {
        return new LocalCacheResolver(cacheManager(), redisson(), cacheEntryRemovedListener());
    }
}

緩存條目獲取

要檢索數(shù)據(jù)，系統(tǒng)首先檢查本地緩存中是否存在該鍵。如果找不到該鍵，則查詢分布式緩存。如果分布式緩存中存在該值，則將其添加到本地緩存中，以便更快地進(jìn)行后續(xù)訪問(wèn)：

@Component
public class LocalCacheResolver implements CacheResolver {
    // ... (代碼與原文相同) ...
}

緩存條目驅(qū)逐

當(dāng)發(fā)生緩存驅(qū)逐時(shí)（例如，通過(guò) @CacheEvict 注解），該鍵將從分布式緩存中移除。其他節(jié)點(diǎn)的本地緩存將通過(guò) CacheEntryRemovedListener 收到通知，以移除相同的鍵：

public class LocalCache implements Cache {
    // ... (代碼與原文相同) ...
}

總結(jié)

混合緩存結(jié)合了本地內(nèi)存緩存的速度和分布式緩存的可擴(kuò)展性和一致性。這種方法解決了僅使用本地或分布式緩存的局限性。通過(guò)在 Spring Boot 應(yīng)用程序中集成 Caffeine 和 Redisson，您可以實(shí)現(xiàn)顯著的性能改進(jìn)，同時(shí)確保應(yīng)用程序節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)一致性。

使用 CacheEntryRemovedListener 和 CacheResolver 可以確保緩存條目在所有緩存層之間保持同步，為現(xiàn)代可擴(kuò)展應(yīng)用程序提供高效且可靠的緩存策略。這種混合方法在分布式系統(tǒng)中尤其寶貴，因?yàn)樵谶@些系統(tǒng)中，性能和一致性都至關(guān)重要。

以上是春季啟動(dòng)中的混合緩存策略：Redisson和咖啡因整合的指南的詳細(xì)內(nèi)容。更多信息請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！