如何使用JDK來實現自己的緩存

這篇文章給大家介紹如何使用JDK來實現自己的緩存，內容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

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，發送之后需要緩存起來，然后處于安全性考慮，一般還要設置有效期，到期自動失效。我們怎么實現這樣的功能呢？

解決方案

1.  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。

2.  如果不考慮分布式，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，用于清除過期緩存   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***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() {   //過期后清除該鍵值對   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;   }   }  }

本工具類主要采用 HashMap+定時器線程池 實現，map 用于存儲鍵值對數據，map的value是 Cache 的內部類對象 Entity，Entity 包含 value 和該鍵值對的生命周期定時器 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，并取消對應的定時清除任務，然后添加新數據到 map 中，并且，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("  ***********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));   /******************并發性能測試************/   System.out.println("  ***********并發性能測試************");   //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  ", 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  ", 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  ***********并發性能測試************  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并發，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40萬讀寫并發應該還是可以滿足大多數高并發場景的^_^

關于如何使用JDK來實現自己的緩存就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。