性能利器Caffeine缓存全面指南

2024 年 03 月 19 日

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Caffeine缓存是一个高性能的Java缓存库，由Ben Manes开发，以其出色的性能和简洁的API而闻名。它提供了一个近乎最优的缓存算法，能够在保持快速访问的同时，最大程度地利用可用的内存。在性能敏感的应用中，Caffeine缓存可以作为一个关键组件提升应用性能。本指南将全面介绍Caffeine缓存的关键特性、使用方法及最佳实践。

基本概念

Caffeine缓存主要在内存中存储键值对，通过减少数据库或文件系统的访问以提升应用性能。Caffeine的核心是一个高度优化的数据结构，它结合了大小限制、到期策略和引用驱逐等特性，以支持多种缓存策略。

关键特性

自动驱逐策略：Caffeine利用基于访问和写入的驱逐策略，自动删除不再需要的条目，有效管理内存。
到期策略：支持基于固定到期时间、写入后的到期以及访问后的到期，为不同的使用场景提供灵活控制。
监听器和回调：允许注册监听器以便在缓存条目被移除时获取通知，支持同步和异步操作，方便资源释放和监控。
统计和监控：提供详细的缓存命中率、加载时间等统计数据，帮助分析缓存效果和性能瓶颈。
并发级别的优化：针对多线程环境，进行了高度优化，确保高并发下的性能。

使用方法

依赖添加：首先，需要在项目中添加Caffeine的依赖。如果使用Maven，可以在pom.xml中添加如下依赖：

<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
    <version>最新版本号</version>
</dependency>

创建缓存：可以通过Caffeine的Builder模式快速创建缓存实例：

Cache<String, DataObject> cache = Caffeine.newBuilder()
    .maximumSize(10_000)
    .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
    .recordStats()
    .build();

读写缓存：在创建缓存实例后，可以通过 get、put等方法进行数据的读取和写入：

// 写入缓存
cache.put("key1", dataObject);

// 读取缓存
DataObject object = cache.getIfPresent("key1");

使用LoadingCache自动加载：可使用 LoadingCache以便在缓存未命中时自动加载数据：

LoadingCache<String, DataObject> loadingCache = Caffeine.newBuilder()
    .maximumSize(10_000)
    .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
    .build(key -> loadDataFromDatabase(key));