Java缓存机制概述-1

一、    概述

所谓缓存就是把程序经常使用的对象读到内存中，以后使用直接从内存中读取即可。一般针对的是：数据库、硬盘中的资源读取耗费大量时间。缓存是一种典型的空间换时间的方案。

Java中使用最多的思想：key-value缓存，一般用Map实现。

1.0 缓存需要解决的问题

• 缓存数据的存放时间问题，比如Session会设置在timeout时间；
• 缓存数据和真实数据的同步问题，缓存中的数据可能会随着应用程序变化，那么缓存的数据就要同步会数据库中，以保持一致性；
• 多线程并发问题，多个线程访问缓存，如何同步

注意：

• 单例模式其实暗含缓存的意思，单例的目的就是控制对象数目
• 享元模式也契合缓存，比如Integer、String等，都缓存了一些对象，其中Integer的对象[-128，+127]之间是共享的，String更是共享的。
• 有时候共享缓存可能导致死锁问题。

1.1    缓存分类

按照格式分类：

• 文件缓存：把数据存储在硬盘上，不管是XML格式还是其他序列化格式等
• 内存缓存：实现一个静态的Map，对这个Map实现增删查等操作

按照功能分类：

• 操作系统缓存：减少磁盘机械操作
• 数据库缓存：减少磁盘IO操作
• 应用程序缓存：减少对数据库的操作
• Web服务器缓存：减少应用服务器请求
• 客户端浏览器缓存：减少对网站的访问，降低带宽

1.2 缓存的一般使用步骤

• 先去缓存中查找有没有需要的资源
• 如果没有找到，就创建一个对象，然后把该对象写回缓存中，以备下次使用
• 如果找到了相应的数据就或创建了数据就直接使用即可
• 注意缓存的操作要线程安全，防止增删改查冲突等

1.3 操作系统缓存

         文件系统提供了Disk Cache：操作系统会把经常访问的内容放入到内存中，由文件系统来管理。当应用程序通过文件系统访问磁盘文件时，操作系统会先从Disk Cache中读取，加快了文件读取速度。

         注意特殊的应用程序对文件系统的Disk Cache有很高的要求，会绕开文件系统的缓存，直接访问磁盘分区，自己实现Disk Cache策略。比如Oracle的raw device和MySQL的InnoDB：innodb_flush_method=O_DIRECT。

         查看Windows的任务管理器可以看到当前缓存的数目。

1.4 HTTP缓存

浏览器缓存实现一般是：如果浏览器第一次请求服务器时设定允许Cache，服务器端在给资源的同时，在响应头：Last-Modified中告诉浏览器该资源的最后修改时间和一个Etag值，同时浏览器把该资源缓存到本地，下次请求时候，请求头中：IF-None-Match携带Etag信息，然后IF-Modified-Since携带修改时间。服务器接收到之后，进行比对，如果资源没有修改过，就发304状态码，这样浏览器直接使用本地缓存即可，否则返回200状态码和新的资源以及Last-Modified、Etag值。

1.5 对象缓存

         由O/R Mapping框架例如Hibernate提供，透明性访问，细颗粒度缓存数据库查询结果，无需业务代码显式编程，降低对数据库的访问请求，对象缓存适合OLTP(联机事务处理)应用，良好的数据库结构和利用对象缓存，能提供极高的性能。

         Hibernate中使用注解即可实现缓存，Hibernate会拦截对象的CRUD操作，针对对象的读取操作自动缓存，针对对象的修改操作自动清理缓存。

         OLTP类型的Web应用，由于可以进行服务器端的水平集群扩展，最终的系统瓶颈在数据库访问处，那个框架能够最大限度的降低数据库访问，降低数据库访问压力，那个框架提供的性能越佳。

1.6 查询缓存

1.7 页面缓存

1.8 分布式缓存

缓存概述[1]