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Guava Cache 本地项目缓存

news 来源：原创 2025/6/28 15:05:59
  1. 添加依赖

在 Spring Boot 项目中，Guava Cache 是 Google Guava 库的一部分，因此需要添加 Guava 的依赖。

在 pom.xml（Maven）中添加以下依赖：

xml

<dependency><groupId>com.google.guava</groupId><artifactId>guava</artifactId><version>33.3.1-jre</version>
</dependency>

注意: 请根据需要选择最新版本，检查 Maven Central 获取最新版本号。

如果使用 Gradle，可以在 build.gradle 中添加：

gradle

implementation 'com.google.guava:guava:33.3.1-jre'
  1. 创建 Guava Cache 配置

Guava Cache 需要手动配置缓存实例，包括缓存大小、过期策略等。以下是一个简单的配置类，展示如何在 Spring Boot 中定义 Guava Cache。

java

import com.google.common.cache.CacheBuilder;
import com.google.common.cache.CacheLoader;
import com.google.common.cache.LoadingCache;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;import java.util.concurrent.TimeUnit;@Configuration
public class GuavaCacheConfig {@Beanpublic LoadingCache<String, String> guavaCache() {return CacheBuilder.newBuilder().maximumSize(1000) // 最大缓存条目数.expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES) // 写入后10分钟过期.expireAfterAccess(5, TimeUnit.MINUTES) // 访问后5分钟过期.recordStats() // 开启统计信息（如命中率）.build(new CacheLoader<String, String>() {@Overridepublic String load(String key) throws Exception {// 当缓存未命中时，调用此方法加载数据return loadDataFromSource(key);}});}// 模拟从数据源加载数据private String loadDataFromSource(String key) {// 实际场景中，这里可能从数据库或外部服务加载数据return "Value for " + key;}
}

说明:

  • maximumSize: 设置缓存最大条目数，超出时按 LRU（最近最少使用）策略淘汰。
  • expireAfterWrite: 写入后指定时间过期。
  • expireAfterAccess: 最后访问后指定时间过期。
  • recordStats: 开启统计功能，可用于监控缓存命中率。
  • CacheLoader: 定义未命中时的加载逻辑（例如从数据库查询）。
  1. 在 Service 层中使用 Guava Cache

将配置好的 Guava Cache 注入到业务逻辑中，并在需要的地方使用缓存。

以下是一个简单的 Service 示例：

java

import com.google.common.cache.LoadingCache;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;@Service
public class DataService {@Autowiredprivate LoadingCache<String, String> guavaCache;public String getData(String key) {try {// 从缓存中获取数据，如果未命中则通过 CacheLoader 加载return guavaCache.get(key);} catch (Exception e) {// 处理异常return "Error retrieving data for key: " + key;}}public void putData(String key, String value) {// 手动放入缓存guavaCache.put(key, value);}public void invalidate(String key) {// 移除缓存中的键guavaCache.invalidate(key);}public void printCacheStats() {// 打印缓存统计信息System.out.println("Cache Stats: " + guavaCache.stats());}
}

说明:

  • guavaCache.get(key): 尝试从缓存中获取数据，未命中时会触发 CacheLoader 的 load 方法。
  • guavaCache.put(key, value): 手动将数据放入缓存。
  • guavaCache.invalidate(key): 移除指定键的缓存。
  • guavaCache.stats(): 查看缓存的命中率、加载时间等统计信息。
  1. 在 Controller 中调用

创建一个简单的 REST Controller 来测试缓存功能。

java

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;@RestController
@RequestMapping("/cache")
public class CacheController {@Autowiredprivate DataService dataService;@GetMapping("/get/{key}")public String getData(@PathVariable String key) {return dataService.getData(key);}@PostMapping("/put")public String putData(@RequestParam String key, @RequestParam String value) {dataService.putData(key, value);return "Data stored in cache";}@DeleteMapping("/invalidate/{key}")public String invalidate(@PathVariable String key) {dataService.invalidate(key);return "Cache invalidated for key: " + key;}@GetMapping("/stats")public String getStats() {dataService.printCacheStats();return "Check server logs for cache stats";}
}

说明:

  • /get/{key}: 获取缓存数据。
  • /put: 手动存入缓存。
  • /invalidate/{key}: 移除缓存。
  • /stats: 查看缓存统计信息（输出到日志）。
  1. 测试缓存功能

运行 Spring Boot 应用后，可以通过以下方式测试：

  1. 启动应用: 确保 Spring Boot 应用已启动（默认端口 8080）。
  2. 测试接口: 使用 curl 或 Postman 进行测试：
    • 获取数据：curl http://localhost:8080/cache/get/key1
      • 第一次请求会触发 loadDataFromSource，后续请求直接从缓存返回。
    • 存入数据：curl -X POST “http://localhost:8080/cache/put?key=key1&value=Hello”
    • 清除缓存：curl -X DELETE http://localhost:8080/cache/invalidate/key1
    • 查看统计：curl http://localhost:8080/cache/stats
  3. 验证缓存行为:
    • 检查缓存是否按配置的过期时间（如 10 分钟）失效。
    • 使用 guavaCache.stats() 查看命中率等信息。
  1. 集成 Spring Cache（可选）

如果希望结合 Spring 的缓存抽象（@Cacheable 等注解），可以创建一个自定义 CacheManager 来使用 Guava Cache。

java

import com.google.common.cache.CacheBuilder;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
import org.springframework.cache.guava.GuavaCacheManager;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;import java.util.concurrent.TimeUnit;@Configuration
@EnableCaching
public class SpringCacheConfig {@Beanpublic CacheManager cacheManager() {GuavaCacheManager cacheManager = new GuavaCacheManager("myCache");cacheManager.setCacheBuilder(CacheBuilder.newBuilder().maximumSize(1000).expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES));return cacheManager;}
}

然后在 Service 中使用注解：

java

import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;@Service
public class DataService {@Cacheable(value = "myCache", key = "#key")public String getData(String key) {// 模拟从数据库加载return "Value for " + key;}
}

说明:

  • @Cacheable: 自动缓存方法结果，缓存名为 myCache。
  • Spring Cache 抽象简化了开发，但需要额外配置 CacheManager。

  1. 项目实践中的注意事项

  2. 缓存淘汰策略:

    • 根据业务需求调整 maximumSize 和过期时间。
    • 如果数据量较大，考虑 expireAfterAccess 以避免内存溢出。

  3. 线程安全:

    • Guava Cache 是线程安全的，无需额外同步。

  4. 监控缓存性能:

    • 使用 cache.stats() 监控命中率和加载时间，优化缓存配置。

  5. 异常处理:

    • 在 CacheLoader.load 中处理数据源异常，避免缓存失败影响业务。

  6. 分布式场景的局限:

    • Guava Cache 是本地缓存，数据不共享。如果需要分布式缓存，考虑 Redis 或 J2Cache。

  7. 日志和调试:

    • 开启 Guava 的统计功能，记录缓存命中率、加载时间等，分析性能瓶颈。
  1. 示例项目结构
src
├── main
│   ├── java
│   │   ├── com.example.demo
│   │   │   ├── config
│   │   │   │   ├── GuavaCacheConfig.java
│   │   │   │   ├── SpringCacheConfig.java (可选)
│   │   │   ├── controller
│   │   │   │   ├── CacheController.java
│   │   │   ├── service
│   │   │   │   ├── DataService.java
│   │   │   ├── DemoApplication.java
│   ├── resources
│   │   ├── application.properties
  1. 扩展：与数据库结合的实践

假设你有一个用户查询场景，需要缓存数据库查询结果：

java

@Service
public class UserService {@Autowiredprivate LoadingCache<String, User> userCache;@Autowiredprivate UserRepository userRepository; // Spring Data JPA@Beanpublic LoadingCache<String, User> userCache() {return CacheBuilder.newBuilder().maximumSize(1000).expireAfterWrite(1, TimeUnit.HOURS).build(new CacheLoader<String, User>() {@Overridepublic User load(String userId) throws Exception {return userRepository.findById(userId).orElseThrow(() -> new RuntimeException("User not found"));}});}public User getUser(String userId) {try {return userCache.get(userId);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException("Failed to get user", e);}}
}

说明:

  • 缓存 User 对象，load 方法从数据库查询。
  • 缓存命中时直接返回，减少数据库访问。
  1. 性能优化建议
  • 调整缓存大小: 根据 JVM 内存和数据规模设置 maximumSize。
  • 异步加载: 使用 CacheBuilder.buildAsync 实现异步加载，提升性能。
  • 监控命中率: 定期检查 cache.stats().hitRate()，优化缓存策略。
  • 避免缓存穿透: 在 load 方法中处理空值（如返回默认值或抛异常）。

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