如何扩展Spring Cache实现支持多级缓存
为什么多级缓存
缓存的引入是现在大部分系统所必须考虑的
redis 作为常用中间件,虽然我们一般业务系统(毕竟业务量有限)不会遇到如下图 在随着 data-size 的增大和数据结构的复杂的造成性能下降,但网络 IO 消耗会成为整个调用链路中不可忽视的部分。尤其在 微服务架构中,一次调用往往会涉及多次调用 例如pig oauth2.0 的 client 认证
Caffeine 来自未来的本地内存缓存,性能比如常见的内存缓存实现性能高出不少详细对比。
综合所述:我们需要构建 L1 Caffeine JVM 级别缓存 , L2 Redis 缓存。
设计难点
目前大部分应用缓存都是基于 Spring Cache 实现,基于注解(annotation)的缓存(cache)技术,存在的问题如下:
- Spring Cache 仅支持 单一的缓存来源,即:只能选择 Redis 实现或者 Caffeine 实现,并不能同时使用。
- 数据一致性:各层缓存之间的数据一致性问题,如应用层缓存和分布式缓存之前的数据一致性问题。
- 缓存过期:Spring Cache 不支持主动的过期策略
业务流程
如何使用
引入依赖
<dependency> <groupId>com.pig4cloud.plugin</groupId> <artifactId>multilevel-cache-spring-boot-starter</artifactId> <version>0.0.1</version> </dependency>
开启缓存支持
@EnableCaching public class App { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(App.class, args); } }
目标接口声明 Spring Cache 注解
@Cacheable(value = "get",key = "#key") @GetMapping("/get") public String get(String key){ return "success"; }
性能比较
为保证性能 redis 在 127.0.0.1 环路安装
- OS: macOS Mojave
- CPU: 2.3 GHz Intel Core i5
- RAM: 8 GB 2133 MHz LPDDR3
- JVM: corretto_11.jdk
Benchmark | Mode | Cnt | Score | Units |
---|---|---|---|---|
多级实现 | thrpt | 2 | 2716.074 | ops/s |
默认 redis | thrpt | 2 | 1373.476 | ops/s |
代码原理
自定义 CacheManager 多级缓存实现
public class RedisCaffeineCacheManager implements CacheManager { @Override public Cache getCache(String name) { Cache cache = cacheMap.get(name); if (cache != null) { return cache; } cache = new RedisCaffeineCache(name, stringKeyRedisTemplate, caffeineCache(), cacheConfigProperties); Cache oldCache = cacheMap.putIfAbsent(name, cache); log.debug("create cache instance, the cache name is : {}", name); return oldCache == null ? cache : oldCache; } }
多级读取、过期策略实现
public class RedisCaffeineCache extends AbstractValueAdaptingCache { protected Object lookup(Object key) { Object cacheKey = getKey(key); // 1. 先调用 caffeine 查询是否存在指定的值 Object value = caffeineCache.getIfPresent(key); if (value != null) { log.debug("get cache from caffeine, the key is : {}", cacheKey); return value; } // 2. 调用 redis 查询在指定的值 value = stringKeyRedisTemplate.opsForValue().get(cacheKey); if (value != null) { log.debug("get cache from redis and put in caffeine, the key is : {}", cacheKey); caffeineCache.put(key, value); } return value; } }
过期策略,所有更新操作都基于 redis pub/sub 消息机制更新
public class RedisCaffeineCache extends AbstractValueAdaptingCache { @Override public void put(Object key, Object value) { push(new CacheMessage(this.name, key)); } @Override public ValueWrapper putIfAbsent(Object key, Object value) { push(new CacheMessage(this.name, key)); } @Override public void evict(Object key) { push(new CacheMessage(this.name, key)); } @Override public void clear() { push(new CacheMessage(this.name, null)); } private void push(CacheMessage message) { stringKeyRedisTemplate.convertAndSend(topic, message); } }
MessageListener 删除指定 Caffeine 的指定值
public class CacheMessageListener implements MessageListener { private final RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate; private final RedisCaffeineCacheManager redisCaffeineCacheManager; @Override public void onMessage(Message message, byte[] pattern) { CacheMessage cacheMessage = (CacheMessage) redisTemplate.getValueSerializer().deserialize(message.getBody()); cacheMessage.getCacheName(), cacheMessage.getKey()); redisCaffeineCacheManager.clearLocal(cacheMessage.getCacheName(), cacheMessage.getKey()); } }
https://github.com/pig-mesh/multilevel-cache-spring-boot-starter
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。
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