浅析本地缓存技术-Guava Cache-京东云开发者社区

# 1 引言
作为java开发工作者，相信大家对于guava这个工具包都不会太陌生，而对于本地缓存技术guava cache，大家在日常的工作开发中也都有所了解，接下来本文就从各个角度入手来对于Google提供的guava cache进行解析。
# 2 guava cache应用场景
本地缓存的数据读写都在一个进程内，相对与redis等分布式缓存，不需要网络传输的过程，访问速度很快，同时也受到JVM内存的制约，无法在数据量较多的场景下使用。
基于以上特点，guava cache的主要应用场景为以下几种：
- 对于访问速度有较大要求
- 存储的数据不经常变化
- 数据量不大，占用内存较小
- 需要访问整个集合
- 能够容忍数据不是实时的

在这里guava cache被用于储存参数配置，也符合以上的应用场景条件。

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/fb4a6e40-3189-46ae-a717-ff21d75f254720230423150707.png)

# 3 guava cache的使用方式
guava cache位于com.google.common.cache包下，核心的类有两个，一个是CacheBuilder，是用来构建缓存的，另一个是Cache，也就是缓存容器，用来存放缓存数据的。
要使用guava cache，首先要引入maven依赖：

```xml
<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>18.0</version>
</dependency>
```

接下来写一个简单的示例：

```java
Cache<String, String> localCache = CacheBuilder.newBuilder()
                .initialCapacity(5)
                .maximumSize(10)
                .concurrencyLevel(3)
                .expireAfterWrite(10, TimeUnit.SECONDS)
                .build();
```

以上示例实例化了一个本地缓存，接下来介绍一下初始化的各项参数的含义：
initialCapacity：内部哈希表的最小容量，也就是cache的初始容量。
maximumSize：cache的最大缓存数。
concurrencyLevel：并发等级，也可以定义为同时操作缓存的线程数，由

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/477e6f1a-4f28-4683-adac-83960e010f5920230423150824.png)

可以看出，这个线程数默认为4。
expireAfterWrite：缓存写入后刷新时间。
从缓存中获取数据调用的方法为get(K key, Callable<? extends V> loader)方法，此方法的含义是根据键key获取数据，若key不存在，则通过执行指定的Callable方法来构造缓存，示例代码如下所示：

```java
Map<String, Dicdetail> dicDetailMap = ObLocateCache.locateConfigCache.get(key.toString(), new Callable<Map<String, Dicdetail>>() {
                @Override
                public Map<String, Dicdetail> call() throws Exception {
                    return getConfigParameterFromMaster(baseDomain, KeyConstants.WMS5_LOCATE_MANUAL);
                }
            });
```

从cache中删除数据分为被动删除和主动删除两种：

1.被动删除：
- 基于数据大小删除：LRU+FIFO
- 基于过期时间删除：在指定时间内没有被访问
- 基于引用删除：通过weakKeys和weakValues方法指定Cache只保存对缓存记录key和value的弱引用。这样当没有其他强引用指向key和value时，key和value对象就会被垃圾回收器回收

2.主动删除：

```java
//删除指定的key对应数据
cache.invalidate("s");
//将一批对应的数据删除
cache.invalidateAll(Arrays.asList("st","r"，"ing"));
//全部删除
cache.invalidateAll();
```

# 4 根据源码分析guava cache的存储原理
guava cache的数据结构跟ConcurrentHashMap类似,二者最基本的区别是ConcurrentMap会一直保存所有添加的元素，直至将添加的元素移除。相对地，guava cache为了限制内存占用，通常都设定为自动回收元素。
guava cache的核心类为LocalCache，LocalCache实现了ConcurrentMap接口。其中有一个Segment数组，如下所示

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/7b33cd63-ac32-4744-9817-69cfe5a3023d20230423154145.png)

获取数据的方法源码如下图所示，可以看出guava cache的存储原理为由Segment数组加上ReferenceEntry链表加上AtomicReferenceArray数组组成的数据结构。

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/8a43baba-b057-4eed-843f-9c43b3dd1be820230423154207.png)

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/0b35ec81-8183-4e09-b70d-51da642eb49920230423154222.png)

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/86133471-2c60-4228-a4fb-7813cdd3444320230423154257.png)

数据结构图如下所示：

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/9686f8d2-ee0a-42d7-b01d-16f9041d2a0920230423154326.png)

Segement数组的长度决定了cache的并发数。每一个Segment都继承了ReentrantLock，使用了单独的锁，对Segment的写操作需要先拿到锁。写操作部分源码如下所示：

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/f9479f90-b175-414f-a186-fa4c876db70b20230423154343.png)

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/da1f5c3c-27f3-4fd2-a777-9811b7ddb2a120230423154428.png)

# 5 总结
本文简要叙述了guava cache的应用场景以及简单的使用方式，通过源码对于guava cache的存储原理以及简单的读写方法进行了介绍。相信通过阅读本文，能够对于常见的guava cache有一个大致的认知。

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自猿其说Tech-JDL京东物流技术与数据智能部
**作者：王辰玮**