後端緩存

每日一課【後端緩存系統】

後端緩存可以分爲分佈式緩存、本地緩存兩種。

 

兩者區別：

 

• 分佈式緩存需要遠程調用，多了一次網絡開銷。
• 同樣情況下，分佈式緩存要慢於本地緩存。
• 本地緩存不能跨區域共享。

 

適用場景：

 

 

緩存與數據庫同步問題：

第一種：Cache Aside

 

優點：簡單易實現。

缺點：需要自己維護數據更新後的邏輯，對業務代碼有侵入。

 

第二種：Read/Write Through

 

本質上和第一種是一樣的，不過使用了緩存服務代理，不需要自己維護，對業務代碼無侵入。

不過需要封裝緩存和數據庫的同步機制，實現更復雜。

 

 

第三種：Write Back

在更新數據時只更新緩存，然後異步更新數據庫。

 

優點：性能高，因爲讀寫的是內存。

缺點：數據不是強一致性，如果緩存宕機，數據可能丟失。

 

適合對數據一致性要求不高的場景。

 

總結：

• Cache Aside：適用於輕量級應用
• Read/Write Through：適合需要頻繁使用緩存的應用
• Write Back：適合數據一致性不高的場景

 

 

 

緩存命中率：

 

命中率越高，緩存的效率越高，到數據庫的請求就越少。

 

變更頻率高的數據不適合緩存。因爲數據經常變更會導致緩存失效。

 

 

緩存過期時間：緩存空間需設置上限，爲數據設置過期時間，以維護存儲空間的可用性。

常見的如LRU算法。

 

實現一個簡單的本地緩存：

public class LocalCache<K,V> implements Cacheable<K,V>{
    // 緩存數據的集合
    private Map<K, Data> map = new ConcurrentHashMap<>();

    // 每60s請理過期數據，延遲1s執行
    public LocalCache(){
        Timer t = new Timer();
        t.schedule(new ExpiringChecker(), 1000, 60 * 1000);
    }

    @Override
    public V get(K key) {
        Data data = map.get(key);
        if (isExpired(data)) {
            delete(key);
            return null;
        }
        return data.getVal();
    }

    private boolean isExpired(Data data) {
        if (data == null) {
            return true;
        }
        return data.getExpire() > 0 && Instant.now().toEpochMilli() > data.getExpire();
    }


    /**
     * 添加數據
     * @param key
     * @param val
     * @param expire 過期時間，單位s
     */
    @Override
    public void set(K key, V val, long expire) {
        map.put(key, new Data(val, expire));
    }


    @Override
    public void delete(K key) {
        map.remove(key);
    }


    @Override
    public boolean exist(K key) {
        return map.containsKey(key);
    }


    // 數據包裝類，保存val的時間戳
    private class Data{
        V val;
        long expire;


        Data(V val, long expire) {
            this.val = val;
            this.expire = expire > 0 ? Instant.now().toEpochMilli() + expire * 1000 : expire;
        }


        public V getVal() {
            return val;
        }


        public void setVal(V val) {
            this.val = val;
        }


        public long getExpire() {
            return expire;
        }


        public void setExpire(long expire) {
            this.expire = expire;
        }
    }


    /**
     * 過期數據檢測器
     */
    private class ExpiringChecker extends TimerTask{


        @Override
        public void run() {
            map.forEach((k, v) -> {
                if (isExpired(v)) {
                    delete(k);
                }
            });
        }
    }
}