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本文轉載自：https://dwz.cn/HGarfiB9
需求分析
項目中經常會遇到這種場景：一份數據需要在多處共享，有些數據還有時效性，過期自動失效。比如手機驗證碼，發送之後需要緩存起來，然後處於安全性考慮，一般還要設置有效期，到期自動失效。我們怎麼實現這樣的功能呢？
解決方案
- 使用現有的緩存技術框架，比如redis,ehcache。優點：成熟，穩定，功能強大；缺點，項目需要引入對應的框架，不夠輕量。
- 如果不考慮分佈式，只是在單線程或者多線程間作數據緩存，其實完全可以自己手寫一個緩存工具。下面就來簡單實現一個這樣的工具。
先上代碼：
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;
/**
* @Author: lixk
* @Date: 2018/5/9 15:03
* @Description: 簡單的內存緩存工具類
*/
public class Cache {
//鍵值對集合
private final static Map<String, Entity> map = new HashMap<>();
//定時器線程池，用於清除過期緩存
private final static ScheduledExecutorService executor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
/**
* 添加緩存
*
* @param key 鍵
* @param data 值
*/
public synchronized static void put(String key, Object data) {
Cache.put(key, data, 0);
}
/**
* 添加緩存
*
* @param key 鍵
* @param data 值
* @param expire 過期時間，單位：毫秒， 0表示無限長
*/
public synchronized static void put(String key, Object data, long expire) {
//清除原鍵值對
Cache.remove(key);
//設置過期時間
if (expire > 0) {
Future future = executor.schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//過期後清除該鍵值對
synchronized (Cache.class) {
map.remove(key);
}
}
}, expire, TimeUnit.MILLISECONDS);
map.put(key, new Entity(data, future));
} else {
//不設置過期時間
map.put(key, new Entity(data, null));
}
}
/**
* 讀取緩存
*
* @param key 鍵
* @return
*/
public synchronized static Object get(String key) {
Entity entity = map.get(key);
return entity == null ? null : entity.getValue();
}
/**
* 讀取緩存
*
* @param key 鍵
* * @param clazz 值類型
* @return
*/
public synchronized static <T> T get(String key, Class<T> clazz) {
return clazz.cast(Cache.get(key));
}
/**
* 清除緩存
*
* @param key
* @return
*/
public synchronized static Object remove(String key) {
//清除原緩存數據
Entity entity = map.remove(key);
if (entity == null) return null;
//清除原鍵值對定時器
Future future = entity.getFuture();
if (future != null) future.cancel(true);
return entity.getValue();
}
/**
* 查詢當前緩存的鍵值對數量
*
* @return
*/
public synchronized static int size() {
return map.size();
}
/**
* 緩存實體類
*/
private static class Entity {
//鍵值對的value
private Object value;
//定時器Future
private Future future;
public Entity(Object value, Future future) {
this.value = value;
this.future = future;
}
/**
* 獲取值
*
* @return
*/
public Object getValue() {
return value;
}
/**
* 獲取Future對象
*
* @return
*/
public Future getFuture() {
return future;
}
}
}本工具類主要採用 HashMap+定時器線程池 實現，map 用於存儲鍵值對數據，map 的value是 Cache 的內部類對象 Entity，Entity 包含 value 和該鍵值對的生命週期定時器 Future。Cache 類對外只提供了 put(key, value), put(key, value, expire), get(key), get(key, class), remove(key), size()幾個同步方法。
當添加鍵值對數據的時候，首先會調用remove()方法，清除掉原來相同 key 的數據，並取消對應的定時清除任務，然後添加新數據到 map 中，並且，如果設置了有效時間，則添加對應的定時清除任務到定時器線程池。
測試
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
/**
* @Author: lixk
* @Date: 2018/5/9 16:40
* @Description: 緩存工具類測試
*/
public class CacheTest {
/**
* 測試
*
* @param args
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
String key = "id";
//不設置過期時間
System.out.println("***********不設置過期時間**********");
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));
//設置過期時間
System.out.println("\n***********設置過期時間**********");
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));
/******************併發性能測試************/
System.out.println("\n***********併發性能測試************");
//創建有10個線程的線程池，將1000000次操作分10次添加到線程池
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
Future[] futures = new Future[10];
/********添加********/
{
long start = System.currentTimeMillis();
for (int j = 0; j < 10; j++) {
futures[j] = executorService.submit(() -> {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
Cache.put(Thread.currentThread().getId() + key + i, i, 300000);
}
});
}
//等待全部線程執行完成，打印執行時間
for (Future future : futures) {
future.get();
}
System.out.printf("添加耗時：%dms\n", System.currentTimeMillis() - start);
}
/********查詢********/
{
long start = System.currentTimeMillis();
for (int j = 0; j < 10; j++) {
futures[j] = executorService.submit(() -> {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
Cache.get(Thread.currentThread().getId() + key + i);
}
});
}
//等待全部線程執行完成，打印執行時間
for (Future future : futures) {
future.get();
}
System.out.printf("查詢耗時：%dms\n", System.currentTimeMillis() - start);
}
System.out.println("當前緩存容量：" + Cache.size());
}
}測試結果：
***********不設置過期時間**********
key:id, value:123
key:id, value:123
key:id, value:null
***********設置過期時間**********
key:id, value:123456
key:id, value:null
***********併發性能測試************
添加耗時：2313ms
查詢耗時：335ms
當前緩存容量：1000000測試程序使用有10個線程的線程池來模擬併發，總共執行一百萬次添加和查詢操作，時間大約都在兩秒多，表現還不錯，每秒40萬讀寫併發應該還是可以滿足大多數高併發場景的^_^