Java Cache詳解及簡單實(shí)現(xiàn)

概要：

最近在做spring的項(xiàng)目，想做一個(gè)緩存，訪問數(shù)據(jù)庫，定期來做數(shù)據(jù)更新

要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能

1. 可以通過http請(qǐng)求來立刻刷新緩存
   
2. 緩存可以通過自己配置的時(shí)間間隔來定期刷新

通過Controller來做

因?yàn)樾枰ㄟ^http來刷新緩存，所以第一個(gè)想法就是把緩存做成一個(gè)Controller

Controller的實(shí)現(xiàn)

Controller最大的優(yōu)勢(shì)，就是可以通過Spring的配置，注入很多依賴，比如對(duì)Service的依賴，對(duì)數(shù)據(jù)庫的依賴等。

大量的訪問數(shù)據(jù)庫跟服務(wù)層的代碼，都可以進(jìn)行復(fù)用

定義一個(gè)Cache接口如下：

public interface Cache {
  /**
  * Refresh the cache. If succeed, return true, else return false;
  * 
  * @return
  */
  boolean refresh();

  /**
  * How much time it will refresh the cache.
  * 
  * @return
  */
  long interval();
}

但是這里碰到了問題，自己寫的Controller可以通過注入的方式輕而易舉的與Http服務(wù)跟Service層，數(shù)據(jù)庫層連接，但是如果CacheController實(shí)現(xiàn)Cache接口，會(huì)發(fā)現(xiàn)很難調(diào)用interval函數(shù)來找到間隔的時(shí)間。

因?yàn)镃acheController也是一個(gè)Bean，需要通過Spring找到這個(gè)bean來調(diào)用。無法找到Bean，就不能調(diào)用Interval，也就不能夠順勢(shì)通過另外的線程來控制緩存刷新。為了獲取這個(gè)Bean可以將所有的CacheController都Autowired到一個(gè)CacheManagerController之中

@Controller
public class CacheManagerController {

  @Autowired
  private CacheController cache;

  private static ScheduledExecutorService executor = Executors
     .newScheduledThreadPool(1);

  public CacheManagerController() {
   executor.scheduleAtFixedRate(() -> cache.refresh(), 0, cache.interval(),
      TimeUnit.MILLISECONDS);
  }
}

曾經(jīng)考慮這么做，但是發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題，這樣做，CacheManagerController在初始化的時(shí)候，也就是構(gòu)造Bean的時(shí)候，各種的Cache還沒有被注入CacheController，而如果不將方法放入構(gòu)造函數(shù)，那么CacheManagerController是無法自動(dòng)的調(diào)用調(diào)度服務(wù)的。需要手動(dòng)調(diào)用才行。但是程序的入口不一定從哪一個(gè)Controller進(jìn)入，如果寫攔截器，也是很繁瑣，而且每次調(diào)用都會(huì)執(zhí)行。

這個(gè)時(shí)候，就通過一個(gè)CacheService來實(shí)現(xiàn)這個(gè)問題

public class CacheService {
  public static final long ONE_MINUTE = 60 * 1000;

  private static ScheduledExecutorService executor = Executors
     .newScheduledThreadPool(1);

  public static void register(Cache cache) {
   executor.scheduleAtFixedRate(() -> cache.refresh(), 0, cache.interval(),
      TimeUnit.MILLISECONDS);
  }
}

@Controller
public class CacheController implements Cache {

  // autowire 各種不同的service，或者是repo連接數(shù)據(jù)庫
  @Autowired
  private Service service;

  public CacheController() {
   CacheService.register(this);
  }

  // cache interface
  @Override
  public long interval() {
   return 1000;
  }

  @Override
  public boolean refresh() {
   return true;
  }
}

因?yàn)榫唧w的CacheController是通過反射構(gòu)造成Bean由Spring管理的，所以可以直接通過無參構(gòu)造函數(shù)來注冊(cè)一下，這樣就沒有問題了，當(dāng)Spring在加載CacheController的時(shí)候，就會(huì)直接調(diào)用CacheService的注冊(cè)方法，將緩存注冊(cè)到CacheService中定義的線程池當(dāng)中，然后立刻執(zhí)行刷新方法，同時(shí)還會(huì)根據(jù)時(shí)間間隔來自動(dòng)的刷新。

至于獲取指定的Cache，更簡單了，因?yàn)镃ache本身是一個(gè)Controller，所以可以通過Autowire自動(dòng)注冊(cè)到需要使用的其他Controller之中。

當(dāng)然了，目前這么寫是沒有什么問題，但是當(dāng)refresh為立刻調(diào)用的時(shí)候，會(huì)無法拿到Autowired注入的那些Service。因?yàn)镾pring是統(tǒng)一全部實(shí)例化，然后再進(jìn)行裝載的，所以，如果refresh函數(shù)中調(diào)用了service，那么顯然，程序肯定會(huì)報(bào)空指針異常的。這也是使用Controller來做Cache的問題。如果要獲得全部的Spring裝載的實(shí)例，那么肯定就都要修改構(gòu)造函數(shù)來將實(shí)例注入到統(tǒng)一的集合當(dāng)中了，那樣就跟前文提到的問題一樣了，也就是獲取Bean。如果能夠獲取Bean，那直接就能調(diào)用實(shí)例方法，也就沒有這么多事情了。

總結(jié)

使用Controller的特點(diǎn)如下：

• 代碼復(fù)用，定義的repo層，service層代碼都可以繼續(xù)使用，不用重寫
  
• 因?yàn)镾pring聲明周期的問題，refresh操作立刻執(zhí)行會(huì)拋異常，需要延時(shí)刷新

通過Listener來做

Listener有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是可以通過一個(gè)寫一個(gè)PreloadListener 實(shí)現(xiàn)ServletContextListener，這樣就能夠利用Tomcat加載web.xml的時(shí)候，將代碼提前進(jìn)行初始化了。

Listener的實(shí)現(xiàn)

public class PreloadListener implements ServletContextListener {
  @Override
  public void contextInitialized(ServletContextEvent servletContextEvent) {
   CacheFactory.init();
  }

  @Override
  public void contextDestroyed(ServletContextEvent servletContextEvent) {

  }
}

下面是web.xml的代碼

// web.xml
  <listener>
    <listener-class>com.sapphire.listener.PreloadListener</listener-class>
  </listener>

當(dāng)然了，有優(yōu)勢(shì)肯定會(huì)存在劣勢(shì)，因?yàn)槭褂肔istener的方式來提前加載，也會(huì)因?yàn)閃eb的聲明周期，產(chǎn)生問題。

Tomcat在加載Web.xml的時(shí)候，Listener的初始化，會(huì)在Spring容器啟動(dòng)之前，這樣也就碰到一個(gè)問題。PreloadListener中可以調(diào)用的代碼，肯定是無法Autowire到任何的Bean的。這也就是對(duì)比Controller碰到的一個(gè)巨大的劣勢(shì)了，需要自己重寫那些Service。

除此以外， 還需要單獨(dú)寫一個(gè)Controller來刷新指定的緩存。

public class CacheFactory {
  private static ConcurrentHashMap<String, Cache> caches = new ConcurrentHashMap<>();
  private static ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(1);

  private static void register(Cache cache) {
   caches.put(cache.category(), cache);
  }

  private static void registerAll() {
   register(new StockCache());
  }

  public static void init() {
   registerAll();

   for (Cache cache : caches.values()) {
     executorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        cache.refresh();
      }
     }, 0, cache.interval(), TimeUnit.MILLISECONDS);
   }
  }

  public static Cache getCache(String key) {
   if (caches.contains(key)) {
     return caches.get(key);
   }
   return null;
  }
}

// cache接口除了需要提供interval和refresh以外，還需要提供一個(gè)category來區(qū)分不同的Cache
public interface Cache {
  /**
  * Refresh the cache. If succeed, return true, else return false;
  * 
  * @return
  */
  boolean refresh();

  /**
  * How much time it will refresh the cache.
  * 
  * @return
  */
  long interval();

  /**
  * Cache's category. Each cache has distinct category.
  * 
  * @return
  */
  String category();
}

這樣完成的CacheFactory，可以在PreloadListener之中調(diào)用init方法來初始化所有的Cache，來完成Cache的啟動(dòng)。可以看出，所有的CacheFactory之中的方法都是靜態(tài)方法，可以直接由Controller層隨便調(diào)用。

之后，不同的Cache就需要單獨(dú)來寫init方法，放到各自實(shí)現(xiàn)的refresh方法之中。跟數(shù)據(jù)庫的鏈接等，都需要建立。不同的Cache都需要重寫各自的初始化方法，還需要寫一個(gè)讀取文件配置的東西讀取數(shù)據(jù)庫的一些配置信息?？傊?，感覺很麻煩。

總結(jié)

通過Listener來實(shí)現(xiàn)，更加靈活，可以在容器啟動(dòng)之前就將需要的信息加載到內(nèi)存之中，但是很多業(yè)務(wù)代碼都需要重新來寫，數(shù)據(jù)庫的鏈接，解析Property，靈活刷新的CacheController。

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