支持调度的简易KV缓存设计

本文主要是介绍支持调度的简易KV缓存设计，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

0.写在前面的话

1.顶层接口

1.1顶层接口KVCache,>

1.2顶层接口CallableCapturer,>

2.缓存实现

3.自定义缓存调度ScheduledKVCache,>

4.线程安全性保证

5.后续改进

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0.写在前面的话

本篇介绍一种支持调度的键值缓存设计，其中缓存的对象是一个Callable对象；

主要从顶层接口、缓存实现、自定义缓存调度、线程安全性保证、后续改进等几个角度进行说明；

缓存设计的类图如下：

1.顶层接口

顶层接口从上层需求角度定义了一套逻辑接口方法，用程序语言定义了该模块是什么，能够干什么事情，具体怎么干交由具体的子类去实现；它是对底层实现的重要参考和规范，体现了一种由抽象到具体、由简单到复杂的过程。

1.1顶层接口KVCache<K, V>

顶层接口KVCache<K, V>定义了几个顶层缓存方法，主要用于增删查等操作，源码如下:

public interface KVCache<K, V> {/*** @return The identifier of this cache*/String getId();/*** putObject** @param key   The key* @param value The put value*/void putObject(K key, V value);/*** @param key The key* @return The object stored in the cache.*/V getObject(K key);/*** @param key The key*/void removeObject(K key);/*** Clears this cache instance*/void clear();/*** @return The number of elements stored in the cache (not its capacity).*/int getSize();
}

1.2顶层接口CallableCapturer<K, V>

该顶层接口主要提供了一个可由子类去具体实现的获取Callable的接口方法，最大程度上满足不同子类具体实现的差异性需求；

public interface CallableCapturer<K, V> {/*** Let subclass implement this method to specify concrete action** @param key The key* @return*/Callable<V> getCallable(K key);
}

2.缓存实现AbstractCallableKVCache<K, V>

AbstractCallableKVCache<K, V>对KVCache<K, V>顶层接口进行了具体实现，id表示该缓存的唯一标识，ConcurrentMap用于具体存储需要缓存的键值对；

同时实现CallableCapturer<K, V>接口，主要用于从具体子类中获取构造的Callable对象；

@ThreadSafe
public abstract class AbstractCallableKVCache<K, V> implements CallableCapturer<K, V>, KVCache<K, V> {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(AbstractCallableKVCache.class);private final String id;private final ConcurrentMap<K, Future<V>> cache = Maps.newConcurrentMap();protected AbstractCallableKVCache(String id) {this.id = id;}@Overridepublic String getId() {return id;}@Overridepublic void putObject(K key, V value) {cache.put(key, new FutureTask(() -> value));}@Overridepublic V getObject(K key) {Future<V> origin = cache.get(key);if (origin == null) {Future<V> futureTask = new FutureTask(getCallable(key));origin = cache.putIfAbsent(key, futureTask);if (origin == null) {origin = futureTask;((FutureTask) futureTask).run();}} else {log.info("Hit Local Cache Key:{}", key);}try {return origin.get();} catch (CancellationException e) {log.error("ThreadSafeCache#getObject - Task is cancelled exception, key:{}", key, e);cache.remove(key, origin);throw new KVCacheRuntimeException("Task is cancelled exception", e);} catch (InterruptedException e) {log.error("ThreadSafeCache#getObject - Thread is interrupted exception, key:{}", key, e);Thread.currentThread().interrupt();cache.remove(key, origin);throw new KVCacheRuntimeException("Thread is interrupted exception", e);} catch (ExecutionException e) {log.error("ThreadSafeCache#getObject -An execution exception is occurred, key:{}", key, e);cache.remove(key, origin);throw new KVCacheRuntimeException("An execution exception is occurred", e);}}@Overridepublic void removeObject(K key) {cache.remove(key);}@Overridepublic void clear() {cache.clear();}@Overridepublic int getSize() {return cache.size();}
}

3.自定义缓存调度ScheduledKVCache<K, V>

ScheduledKVCache<K, V>包装了缓存失效策略的实现，定义了一个超时时间，当到达超时时间的时候清空本地缓存，具体实现如下：

这里主要参考mybatis提供的ScheduledCache设计实现（ScheduledCache不支持多线程访问）；

public class ScheduledKVCache<K, V> implements KVCache<K, V> {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(ScheduledKVCache.class);private final KVCache<K, V> delegate;private volatile long lastClear;private volatile long clearInterval;public ScheduledKVCache(KVCache<K, V> delegate) {this.delegate = delegate;this.clearInterval = 10 * 60 * 1000L; //default 10 minutesthis.lastClear = System.currentTimeMillis();}@Overridepublic String getId() {return delegate.getId();}@Overridepublic void putObject(K key, V value) {clearWhenStale();delegate.putObject(key, value);}@Overridepublic V getObject(K key) {clearWhenStale();return delegate.getObject(key);}@Overridepublic void removeObject(K key) {clearWhenStale();delegate.removeObject(key);}@Overridepublic void clear() {log.info("!----------------------Clear Local Cache----------------------!");lastClear = System.currentTimeMillis();delegate.clear();}@Overridepublic int getSize() {clearWhenStale();return delegate.getSize();}private boolean clearWhenStale() {if (System.currentTimeMillis() - lastClear > clearInterval) {clear();return true;}return false;}public void setClearInterval(long clearInterval) {this.clearInterval = clearInterval;}
}

4.线程安全性保证

这里线程安全性主要包含如下几点保障：

• 委托给ConcurrentMap，ConcurrentMap利用分段锁实现了线程安全，同时保证了多线程的并发读写能力；

• 域变量修饰符为volatile，volatile保证了多线程下的可见性；

• 域变量修饰符为final，final保证了初始化过程的安全发布，实现线程安全性；

5.后续改进

• 目前实现的支持调度的键值缓存，在达到超时时间时，会把整个缓存清空，也就是说超时时间的作用粒度是在整个缓存；
• 后期可以支持超时时间的作用粒度时间到单个key上，不同key之间的超时时间是独立的，这样就能进一步的提升缓存的命中率，提升缓存性能；

这篇关于支持调度的简易KV缓存设计的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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