JAVA：使用 Ehcache 缓存框架的技术指南-拾荒的小海螺

1、简述

Ehcache 是 Java 平台下一个开源、高性能的分布式缓存框架，常用于提高系统性能和可扩展性。它能够帮助开发者缓存频繁访问的数据，从而减少对数据库和其他持久化存储的访问压力。

2、为什么选择 Ehcache？

高性能：支持内存和磁盘存储，能快速响应数据请求。
灵活性：支持多种存储配置和淘汰策略。
简单易用：轻量级，易于集成，支持 JSR-107（JCache）标准。
持久化支持：可以选择性地将缓存数据持久化到磁盘。
分布式扩展：支持集群化部署。

3、Spring Boot 集成 Ehcache

Spring Boot 集成 Ehcache，要注意Spring 的版本，一般Spring 2.x支持Ehcache，但是在Spring 3.x已经移除 Ehcache的类型。

3.1 Maven 引用

在使用 Ehcache 之前，需要添加其依赖。以下是 Ehcache 的 Maven 依赖：

<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency>
   <groupId>net.sf.ehcache</groupId>
   <artifactId>ehcache</artifactId>
</dependency>

3.2 配置 Ehcache

Ehcache 可以通过编程方式或 XML 文件进行配置。创建一个 ehcache.xml 文件放在资源目录（src/main/resources）中：

<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:noNamespaceSchemaLocation="../config/ehcache.xsd">

    <diskStore path="java.io.tmpdir"/>


    <defaultCache
            maxElementsInMemory="10000"
            eternal="false"
            timeToIdleSeconds="120"
            timeToLiveSeconds="120"
            maxElementsOnDisk="10000000"
            diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"
            memoryStoreEvictionPolicy="LRU">
        <persistence strategy="localTempSwap"/>
    </defaultCache>

    <!-- My cache strategy. The name attribute value of the custom cache strategy is users. If you define multiple cache strategies, the name values cannot be the same. -->
    <cache name="myCache"
           maxElementsInMemory="10000"
           eternal="false"
           timeToIdleSeconds="120"
           timeToLiveSeconds="120"
           maxElementsOnDisk="10000000"
           diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"
           memoryStoreEvictionPolicy="LRU">
        <persistence strategy="localTempSwap"/>
    </cache>

</ehcache>

在项目的配置文件application.properties 指定Ehcache 配置路径和Spring Cache的缓存类型：

spring.cache.type=ehcache
spring.cache.ehcache.config=classpath:ehcache.xml

3.3 Cache运用

首先我们要在全局启动类中开启@EnableCaching缓存：

@SpringBootApplication
@EnableCaching
public class ShopEurekaApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ShopEurekaApplication.class, args);
    }
}

创建一个用户的测试服务接口，通过@Cacheable 注解来实现当前接口的缓存：

import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {

    @Cacheable(value = "myCache", key = "#id")
    public String getUserById(String id) {
        System.out.println("查询数据库...");
        return "User-" + id;
    }
}

通过定义的控制层来调用当前接口，当你多次调用的时候，直接走缓存快速返回：

import com.lm.shop.shopeureka.service.UserService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @GetMapping("/getUserById")
    public String getUserById(@RequestParam String id) {
        String userId  = userService.getUserById(id);
        return "Order created with ID: " + userId;
    }
}

4、应用场景

除了基本的缓存功能，Ehcache在高级场景中也能实现更复杂和高效的应用。以下是一些高级应用案例：

多级缓存架构
Ehcache支持多级缓存（例如：内存和磁盘缓存）。这种结构可以优化性能和资源使用：
内存级缓存：用于快速访问频繁使用的数据。
磁盘级缓存：用于存储不经常访问但仍需要缓存的数据。
应用场景：处理大规模数据集（例如，电商系统的商品详情缓存），确保重要数据快速访问，同时保留大量数据可用性。
分布式缓存
通过与Terracotta Server Array或其他集成，Ehcache可以配置为分布式缓存以共享缓存数据：
高可用性：在多实例部署中，缓存数据可跨多个节点共享。
数据一致性：支持一致性策略，适用于需要共享会话或状态的分布式系统。
应用场景：跨多个微服务共享用户会话信息。
动态更新策略
Ehcache支持自定义的缓存刷新机制：
基于时间的刷新：TTL（Time-to-Live）和TTI（Time-to-Idle）。
实时数据推送：结合消息队列（如Kafka），动态更新缓存数据。
应用场景：证券系统实时更新股票行情。
查询缓存
对于复杂的数据库查询，可以缓存查询结果：
Hibernate二级缓存：与Hibernate结合缓存实体、集合及查询结果。
直接缓存SQL查询结果：避免重复查询数据库。
应用场景：如报表系统的多维分析查询。
自定义缓存加载器
使用Ehcache的CacheLoader接口实现缓存预加载：
批量加载：在应用启动时，预加载关键数据。
缓存回填：当缓存中没有数据时，自动从数据库或API填充数据。
应用场景：应用启动时加载热门商品列表。
事务支持
Ehcache提供与事务结合的支持：
XA Transactions：与分布式事务结合，确保数据一致性。
应用场景：金融系统中与多数据源的复杂事务处理。
大规模流量优化
结合Ehcache与CDN或反向代理优化高并发请求：
将缓存的静态内容直接返回，减少后端服务压力。
应用场景：热点文章页面或流量激增的直播活动页面。
缓存指标与监控
Ehcache提供丰富的监控功能，可与JMX和Prometheus集成：
监控缓存命中率、失效率、数据大小等。
应用场景：大规模分布式系统中缓存健康状态的实时监控。

这些高级功能让Ehcache不仅能服务于简单的缓存需求，还能作为复杂架构的重要组成部分。你可以根据具体业务需求设计相应的缓存方案，提升系统性能和用户体验。

5、总结

Ehcache 是一个功能强大且易于使用的缓存框架，通过简单的配置即可实现缓存管理。本文展示了如何通过 Maven 引入 Ehcache、手动配置缓存，以及集成 Spring Boot 使用缓存。

常见问题和优化建议：

缓存击穿：设置合理的缓存大小和过期时间，避免频繁访问同一失效数据。
缓存穿透：对缓存未命中的请求返回默认值，避免直接访问底层存储。
缓存雪崩：设置不同的缓存过期时间，避免同一时间大量缓存失效。
持久化存储：对重要数据开启磁盘持久化以防数据丢失。

希望这些内容能帮助您快速上手 Ehcache，提升系统性能！

目录CONTENT

JAVA：使用 Ehcache 缓存框架的技术指南