前言
我們在 從零手寫 cache 框架(一)實現固定大小的緩存 中已經初步實現了我們的 cache。
我們在 從零手寫 cache 框架(一)實現過期特性 中實現了 key 的過期特性。
本節,讓我們來一起學習一下如何實現類似 redis 中的 rdb 的持久化模式。
持久化的目的
我們存儲的信息都是直接放在內存中的,如果斷電或者應用重啓,那麼內容就全部丟失了。
有時候我們希望這些信息重啓之後還在,就像 redis 重啓一樣。
load 加載
說明
在實現持久化之前,我們來看一下一個簡單的需求:
如何在緩存啓動的時候,指定初始化加載的信息。
實現思路
這個也不難,我們在 cache 初始化的時候,直接設置對應的信息即可。
api
爲了便於後期拓展,定義 ICacheLoad 接口。
public interface ICacheLoad<K, V> {
/**
* 加載緩存信息
* @param cache 緩存
* @since 0.0.7
*/
void load(final ICache<K,V> cache);
}
自定義初始化策略
我們在初始化的時候,放入 2 個固定的信息。
public class MyCacheLoad implements ICacheLoad<String,String> {
@Override
public void load(ICache<String, String> cache) {
cache.put("1", "1");
cache.put("2", "2");
}
}
測試
只需要在緩存初始化的時候,指定對應的加載實現類即可。
ICache<String, String> cache = CacheBs.<String,String>newInstance()
.load(new MyCacheLoad())
.build();
Assert.assertEquals(2, cache.size());
持久化
說明
上面先介紹初始化加載,其實已經完成了 cache 持久化的一半。
我們要做的另一件事,就是將 cache 的內容持久化到文件或者數據庫,便於初始化的時候加載。
接口定義
爲了便於靈活替換,我們定義一個持久化的接口。
public interface ICachePersist<K, V> {
/**
* 持久化緩存信息
* @param cache 緩存
* @since 0.0.7
*/
void persist(final ICache<K, V> cache);
}
簡單實現
我們實現一個最簡單的基於 json 的持久化,當然後期可以添加類似於 AOF 的持久化模式。
public class CachePersistDbJson<K,V> implements ICachePersist<K,V> {
/**
* 數據庫路徑
* @since 0.0.8
*/
private final String dbPath;
public CachePersistDbJson(String dbPath) {
this.dbPath = dbPath;
}
/**
* 持久化
* key長度 key+value
* 第一個空格,獲取 key 的長度,然後截取
* @param cache 緩存
*/
@Override
public void persist(ICache<K, V> cache) {
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = cache.entrySet();
// 創建文件
FileUtil.createFile(dbPath);
// 清空文件
FileUtil.truncate(dbPath);
for(Map.Entry<K,V> entry : entrySet) {
K key = entry.getKey();
Long expireTime = cache.expire().expireTime(key);
PersistEntry<K,V> persistEntry = new PersistEntry<>();
persistEntry.setKey(key);
persistEntry.setValue(entry.getValue());
persistEntry.setExpire(expireTime);
String line = JSON.toJSONString(persistEntry);
FileUtil.write(dbPath, line, StandardOpenOption.APPEND);
}
}
}
定時執行
上面定義好了一種持久化的策略,但是沒有提供對應的觸發方式。
我們就採用對用戶透明的設計方式:定時執行。
public class InnerCachePersist<K,V> {
private static final Log log = LogFactory.getLog(InnerCachePersist.class);
/**
* 緩存信息
* @since 0.0.8
*/
private final ICache<K,V> cache;
/**
* 緩存持久化策略
* @since 0.0.8
*/
private final ICachePersist<K,V> persist;
/**
* 線程執行類
* @since 0.0.3
*/
private static final ScheduledExecutorService EXECUTOR_SERVICE = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
public InnerCachePersist(ICache<K, V> cache, ICachePersist<K, V> persist) {
this.cache = cache;
this.persist = persist;
// 初始化
this.init();
}
/**
* 初始化
* @since 0.0.8
*/
private void init() {
EXECUTOR_SERVICE.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
log.info("開始持久化緩存信息");
persist.persist(cache);
log.info("完成持久化緩存信息");
} catch (Exception exception) {
log.error("文件持久化異常", exception);
}
}
}, 0, 10, TimeUnit.MINUTES);
}
}
定時執行的時間間隔爲 10min。
測試
我們只需要在創建 cache 時,指定我們的持久化策略即可。
ICache<String, String> cache = CacheBs.<String,String>newInstance()
.load(new MyCacheLoad())
.persist(CachePersists.<String, String>dbJson("1.rdb"))
.build();
Assert.assertEquals(2, cache.size());
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
爲了確保文件持久化完成,我們沉睡了一會兒。
文件效果
- 1.rdb
生成的文件內容如下:
{"key":"2","value":"2"}
{"key":"1","value":"1"}
對應的緩存加載
我們只需要實現以下對應的加載即可,解析文件,然後初始化 cache。
/**
* 加載策略-文件路徑
* @author binbin.hou
* @since 0.0.8
*/
public class CacheLoadDbJson<K,V> implements ICacheLoad<K,V> {
private static final Log log = LogFactory.getLog(CacheLoadDbJson.class);
/**
* 文件路徑
* @since 0.0.8
*/
private final String dbPath;
public CacheLoadDbJson(String dbPath) {
this.dbPath = dbPath;
}
@Override
public void load(ICache<K, V> cache) {
List<String> lines = FileUtil.readAllLines(dbPath);
log.info("[load] 開始處理 path: {}", dbPath);
if(CollectionUtil.isEmpty(lines)) {
log.info("[load] path: {} 文件內容爲空,直接返回", dbPath);
return;
}
for(String line : lines) {
if(StringUtil.isEmpty(line)) {
continue;
}
// 執行
// 簡單的類型還行,複雜的這種反序列化會失敗
PersistEntry<K,V> entry = JSON.parseObject(line, PersistEntry.class);
K key = entry.getKey();
V value = entry.getValue();
Long expire = entry.getExpire();
cache.put(key, value);
if(ObjectUtil.isNotNull(expire)) {
cache.expireAt(key, expire);
}
}
//nothing...
}
}
然後在初始化時使用即可。
小結
到這裏,我們一個類似於 redis rdb 的持久化就簡單模擬完成了。
但是對於 rdb 這裏還有需要可優化點,比如 rdb 文件的壓縮、格式的定義、CRC 校驗等等。
redis 考慮到性能問題,還有 AOF 的持久化模式,二者相輔相成,才能達到企業級別的緩存效果。
我們後續將陸續引入這些特性。
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