高效緩存策略：Spring Boot 應用中的混合緩存

現(xiàn)代應用開發(fā)中，性能和可擴展性是決定系統(tǒng)成敗的關鍵因素。緩存通過減少數(shù)據(jù)庫負載、降低延遲和確保無縫用戶體驗，在提升這些方面發(fā)揮著關鍵作用。然而，沒有一種單一的緩存解決方案能夠完美適應所有場景。

本地緩存（例如 Caffeine）由于在內(nèi)存中運行并靠近應用程序，因此能夠提供極快的速度。它們非常適合減少頻繁訪問數(shù)據(jù)的響應時間。另一方面，分布式緩存（例如使用 Redis 的 Redisson）在應用程序的多個實例之間提供可擴展性和一致性。分布式緩存確保分布式系統(tǒng)中的所有節(jié)點訪問相同最新的數(shù)據(jù)，這在多節(jié)點環(huán)境中至關重要。

然而，僅僅依賴本地或分布式緩存都會帶來挑戰(zhàn)：

• 本地緩存在分布式環(huán)境中可能變得不一致，因為數(shù)據(jù)更新不會在節(jié)點之間同步。
• 分布式緩存會引入輕微的網(wǎng)絡延遲，這可能不適用于超低延遲場景。

這就是 混合緩存成為有效解決方案的地方。通過結合使用 Caffeine 和 Redisson 的本地和分布式緩存的優(yōu)勢，您可以獲得本地緩存速度帶來的高性能，同時利用分布式緩存保持一致性和可擴展性。

本文探討如何在 Spring Boot 應用程序中實現(xiàn)混合緩存，以確保最佳性能和數(shù)據(jù)一致性。

實現(xiàn)步驟

步驟 1：添加依賴

首先，將必要的依賴項添加到您的 pom.xml 文件中：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
    <version>3.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.43.0</version>
</dependency>

步驟 2：配置緩存

以下是緩存配置：

@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig implements CachingConfigurer {

    @Value("${cache.server.address}")
    private String cacheAddress;

    @Value("${cache.server.password}")
    private String cachePassword;

    @Value("${cache.server.expirationTime:60}")
    private Long cacheExpirationTime;

    @Bean(destroyMethod = "shutdown")
    RedissonClient redisson() {
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress(cacheAddress).setPassword(cachePassword.trim());
        config.setLazyInitialization(true);
        return Redisson.create(config);
    }

    @Bean
    @Override
    public CacheManager cacheManager() {
        CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
        cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(cacheExpirationTime, TimeUnit.MINUTES));
        return cacheManager;
    }

    @Bean
    public CacheEntryRemovedListener cacheEntryRemovedListener() {
        return new CacheEntryRemovedListener(cacheManager());
    }

    @Bean
    @Override
    public CacheResolver cacheResolver() {
        return new LocalCacheResolver(cacheManager(), redisson(), cacheEntryRemovedListener());
    }
}

關鍵組件詳解

1. 緩存管理器 (CacheManager)

CacheManager 負責管理緩存的生命周期，并提供對適當緩存實現(xiàn)（例如本地或分布式）的訪問。在本例中，我們使用 CaffeineCacheManager 來啟用內(nèi)存緩存，并通過 Caffeine 配置過期策略。

2. 緩存解析器 (CacheResolver)

CacheResolver 動態(tài)地確定要對特定操作使用哪個緩存。在這里，LocalCacheResolver 連接本地（Caffeine）和分布式（Redisson）緩存，確保有效應用混合策略。

@Component
public class LocalCacheResolver implements CacheResolver {
    // ... (代碼與原文相同) ...
}

public class LocalCache implements Cache {
    // ... (代碼與原文相同) ...
}

3. 緩存條目移除監(jiān)聽器 (CacheEntryRemovedListener)

CacheEntryRemovedListener 監(jiān)聽從分布式緩存（Redis）中移除的條目，并確保它們也從各個節(jié)點的本地緩存中移除，從而保持一致性。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
    <version>3.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.43.0</version>
</dependency>

混合緩存工作流程

緩存條目添加

當執(zhí)行用 @Cacheable 注解的方法時，將調(diào)用 put 方法。這會將數(shù)據(jù)存儲在本地緩存 (Caffeine) 和分布式緩存 (Redis) 中：

@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig implements CachingConfigurer {

    @Value("${cache.server.address}")
    private String cacheAddress;

    @Value("${cache.server.password}")
    private String cachePassword;

    @Value("${cache.server.expirationTime:60}")
    private Long cacheExpirationTime;

    @Bean(destroyMethod = "shutdown")
    RedissonClient redisson() {
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress(cacheAddress).setPassword(cachePassword.trim());
        config.setLazyInitialization(true);
        return Redisson.create(config);
    }

    @Bean
    @Override
    public CacheManager cacheManager() {
        CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
        cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(cacheExpirationTime, TimeUnit.MINUTES));
        return cacheManager;
    }

    @Bean
    public CacheEntryRemovedListener cacheEntryRemovedListener() {
        return new CacheEntryRemovedListener(cacheManager());
    }

    @Bean
    @Override
    public CacheResolver cacheResolver() {
        return new LocalCacheResolver(cacheManager(), redisson(), cacheEntryRemovedListener());
    }
}

緩存條目獲取

要檢索數(shù)據(jù)，系統(tǒng)首先檢查本地緩存中是否存在該鍵。如果找不到該鍵，則查詢分布式緩存。如果分布式緩存中存在該值，則將其添加到本地緩存中，以便更快地進行后續(xù)訪問：

@Component
public class LocalCacheResolver implements CacheResolver {
    // ... (代碼與原文相同) ...
}

緩存條目驅逐

當發(fā)生緩存驅逐時（例如，通過 @CacheEvict 注解），該鍵將從分布式緩存中移除。其他節(jié)點的本地緩存將通過 CacheEntryRemovedListener 收到通知，以移除相同的鍵：

public class LocalCache implements Cache {
    // ... (代碼與原文相同) ...
}

總結

混合緩存結合了本地內(nèi)存緩存的速度和分布式緩存的可擴展性和一致性。這種方法解決了僅使用本地或分布式緩存的局限性。通過在 Spring Boot 應用程序中集成 Caffeine 和 Redisson，您可以實現(xiàn)顯著的性能改進，同時確保應用程序節(jié)點之間的數(shù)據(jù)一致性。

使用 CacheEntryRemovedListener 和 CacheResolver 可以確保緩存條目在所有緩存層之間保持同步，為現(xiàn)代可擴展應用程序提供高效且可靠的緩存策略。這種混合方法在分布式系統(tǒng)中尤其寶貴，因為在這些系統(tǒng)中，性能和一致性都至關重要。

以上是春季啟動中的混合緩存策略：Redisson和咖啡因整合的指南的詳細內(nèi)容。更多信息請關注PHP中文網(wǎng)其他相關文章！