面試官：你是如何使用JDK來實現自己的緩存（支持高并發）？

UnixAgain 發布于2019-08-06 13:42 / 3050人閱讀

摘要：當添加鍵值對數據的時候，首先會調用方法，清除掉原來相同的數據，并取消對應的定時清除任務，然后添加新數據到中，并且，如果設置了有效時間，則添加對應的定時清除任務到定時器線程池。

我自己總結的Java學習的系統知識點以及面試問題，已經開源，目前已經 41k+ Star。會一直完善下去，歡迎建議和指導，同時也歡迎Star： https://github.com/Snailclimb...
本文轉載自：https://dwz.cn/HGarfiB9

需求分析

項目中經常會遇到這種場景：一份數據需要在多處共享，有些數據還有時效性，過期自動失效。比如手機驗證碼，發送之后需要緩存起來，然后處于安全性考慮，一般還要設置有效期，到期自動失效。我們怎么實現這樣的功能呢？

解決方案

使用現有的緩存技術框架，比如redis,ehcache。優點：成熟，穩定，功能強大；缺點，項目需要引入對應的框架，不夠輕量。

如果不考慮分布式，只是在單線程或者多線程間作數據緩存，其實完全可以自己手寫一個緩存工具。下面就來簡單實現一個這樣的工具。

先上代碼：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @Author: lixk
 * @Date: 2018/5/9 15:03
 * @Description: 簡單的內存緩存工具類
 */
public class Cache {
    //鍵值對集合
    private final static Map map = new HashMap<>();
    //定時器線程池，用于清除過期緩存
    private final static ScheduledExecutorService executor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();

    /**
     * 添加緩存
     *
     * @param key  鍵
     * @param data 值
     */
    public synchronized static void put(String key, Object data) {
        Cache.put(key, data, 0);
    }

    /**
     * 添加緩存
     *
     * @param key    鍵
     * @param data   值
     * @param expire 過期時間，單位：毫秒， 0表示無限長
     */
    public synchronized static void put(String key, Object data, long expire) {
        //清除原鍵值對
        Cache.remove(key);
        //設置過期時間
        if (expire > 0) {
            Future future = executor.schedule(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    //過期后清除該鍵值對
                    synchronized (Cache.class) {
                        map.remove(key);
                    }
                }
            }, expire, TimeUnit.MILLISECONDS);
            map.put(key, new Entity(data, future));
        } else {
            //不設置過期時間
            map.put(key, new Entity(data, null));
        }
    }

    /**
     * 讀取緩存
     *
     * @param key 鍵
     * @return
     */
    public synchronized static Object get(String key) {
        Entity entity = map.get(key);
        return entity == null ? null : entity.getValue();
    }

    /**
     * 讀取緩存
     *
     * @param key 鍵
     *            * @param clazz 值類型
     * @return
     */
    public synchronized static  T get(String key, Class clazz) {
        return clazz.cast(Cache.get(key));
    }

    /**
     * 清除緩存
     *
     * @param key
     * @return
     */
    public synchronized static Object remove(String key) {
        //清除原緩存數據
        Entity entity = map.remove(key);
        if (entity == null) return null;
        //清除原鍵值對定時器
        Future future = entity.getFuture();
        if (future != null) future.cancel(true);
        return entity.getValue();
    }

    /**
     * 查詢當前緩存的鍵值對數量
     *
     * @return
     */
    public synchronized static int size() {
        return map.size();
    }

    /**
     * 緩存實體類
     */
    private static class Entity {
        //鍵值對的value
        private Object value;
        //定時器Future 
        private Future future;

        public Entity(Object value, Future future) {
            this.value = value;
            this.future = future;
        }

        /**
         * 獲取值
         *
         * @return
         */
        public Object getValue() {
            return value;
        }

        /**
         * 獲取Future對象
         *
         * @return
         */
        public Future getFuture() {
            return future;
        }
    }
}

本工具類主要采用 HashMap+定時器線程池 實現，map 用于存儲鍵值對數據，map 的value是 Cache 的內部類對象 Entity，Entity 包含 value 和該鍵值對的生命周期定時器 Future。Cache 類對外只提供了 put(key, value), put(key, value, expire), get(key), get(key, class), remove(key), size()幾個同步方法。

當添加鍵值對數據的時候，首先會調用remove()方法，清除掉原來相同 key 的數據，并取消對應的定時清除任務，然后添加新數據到 map 中，并且，如果設置了有效時間，則添加對應的定時清除任務到定時器線程池。

測試

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

/**
 * @Author: lixk
 * @Date: 2018/5/9 16:40
 * @Description: 緩存工具類測試
 */
public class CacheTest {

    /**
     * 測試
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        String key = "id";
        //不設置過期時間
        System.out.println("***********不設置過期時間**********");
        Cache.put(key, 123);
        System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));
        System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.remove(key));
        System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));

        //設置過期時間
        System.out.println("
***********設置過期時間**********");
        Cache.put(key, "123456", 1000);
        System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));
        Thread.sleep(2000);
        System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));

        /******************并發性能測試************/
        System.out.println("
***********并發性能測試************");
        //創建有10個線程的線程池，將1000000次操作分10次添加到線程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        Future[] futures = new Future[10];
        /********添加********/
        {
            long start = System.currentTimeMillis();
            for (int j = 0; j < 10; j++) {
                futures[j] = executorService.submit(() -> {
                    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                        Cache.put(Thread.currentThread().getId() + key + i, i, 300000);
                    }
                });
            }
            //等待全部線程執行完成，打印執行時間
            for (Future future : futures) {
                future.get();
            }
            System.out.printf("添加耗時：%dms
", System.currentTimeMillis() - start);
        }

        /********查詢********/
        {
            long start = System.currentTimeMillis();
            for (int j = 0; j < 10; j++) {
                futures[j] = executorService.submit(() -> {
                    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                        Cache.get(Thread.currentThread().getId() + key + i);
                    }
                });
            }
            //等待全部線程執行完成，打印執行時間
            for (Future future : futures) {
                future.get();
            }
            System.out.printf("查詢耗時：%dms
", System.currentTimeMillis() - start);
        }

        System.out.println("當前緩存容量：" + Cache.size());
    }
}

測試結果：

***********不設置過期時間**********
key:id, value:123
key:id, value:123
key:id, value:null

***********設置過期時間**********
key:id, value:123456
key:id, value:null

***********并發性能測試************
添加耗時：2313ms
查詢耗時：335ms
當前緩存容量：1000000

測試程序使用有10個線程的線程池來模擬并發，總共執行一百萬次添加和查詢操作，時間大約都在兩秒多，表現還不錯，每秒40萬讀寫并發應該還是可以滿足大多數高并發場景的^_^

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keke 2019-08-16 17:55 評論0 收藏0
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摘要：注意排版不需要花花綠綠的，盡量使用語法。協議的長連接和短連接，實質上是協議的長連接和短連接。長連接短連接究竟是什么三次握手和四次揮手面試常客為了準確無誤地把數據送達目標處，協議采用了三次握手策略。一簡歷該如何寫 1.1 為什么說簡歷很重要？1.2-這3點你必須知道1.3-兩大法則了解一1.4-項目經歷怎么寫？1.5-專業技能該怎么寫？1.6-開源程序員簡歷模板分享1.7 其他的一些...

OpenDigg 2019-08-19 11:15 評論0 收藏0

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