有Redis为什么还要本地缓存？谈谈你对本地缓存的理解？

本地缓存是将数据存储在应用程序所在的本地内存中的缓存方式。既然，已经有了 Redis 可以实现分布式缓存了，为什么还需要本地缓存呢？接下来，我们一起来看。

为什么需要本地缓存？

尽管已经有 Redis 缓存了，但本地缓存也是非常有必要的，因为它有以下优点：

速度优势：本地缓存直接利用本地内存，访问速度非常快，能够显著降低数据访问延迟。
减少网络开销：使用本地缓存可以减少与远程缓存（如 Redis）之间的数据交互，从而降低网络 I/O 开销。
降低服务器压力：本地缓存能够分担服务器的数据访问压力，提高系统的整体稳定性。

因此，在生产环境中，我们通常使用本地缓存+Redis 缓存一起组合成多级缓存，来共同保证程序的运行效率。

多级缓存

多级缓存是一种缓存架构策略，它使用多个层次的缓存来存储数据，以提高数据访问速度和系统性能，最简单的多级缓存就是由本地缓存 + Redis 分布式缓存组成的，如图所示：

多级缓存在获取时的实现代码如下：

public Object getFromCache(String key) {
    // 先从本地缓存中查找
    Cache.ValueWrapper localCacheValue = cacheManager.getCache("localCache").get(key);
    if (localCacheValue!= null) {
        return localCacheValue.get();
    }
    // 如果本地缓存未命中，从 Redis 中查找
    Object redisValue = redisTemplate.opsForValue().get(key);
    if (redisValue!= null) {
        // 将 Redis 中的数据放入本地缓存
        cacheManager.getCache("localCache").put(key, redisValue);
        return redisValue;
    }
    return null;
}

本地缓存的实现

本地缓存常见的方式实现有以下几种：

Ehcache
Caffeine
Guava Cache

它们的基本使用如下。

1.Ehcache

1.1 添加依赖

在 pom.xml 文件中添加 Ehcache 依赖：

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

1.2 配置 Ehcache

在 src/main/resources 目录下创建 ehcache.xml 文件：

<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:noNamespaceSchemaLocation="http://www.ehcache.org/ehcache.xsd">
  <cache name="myCache"
    maxEntriesLocalHeap="1000"
    eternal="false"
    timeToIdleSeconds="120"
    timeToLiveSeconds="120"/>
</ehcache>

1.3 启用缓存

在 Spring Boot 应用的主类或配置类上添加 @EnableCaching 注解：

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;

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

1.4 使用缓存

创建一个服务类并使用 @Cacheable 注解：

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

@Service
public class MyService {

    @Cacheable(value = "myCache", key = "#id")
    public String getData(String id) {
        // 模拟耗时操作
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "Data for " + id;
    }
}

2.Caffeine

2.1 添加依赖

在 pom.xml 文件中添加 Caffeine 依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
  <artifactId>caffeine</artifactId>
</dependency>

2.2 启用缓存

在 Spring Boot 应用的主类或配置类上添加 @EnableCaching 注解：

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;

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

2.3 配置 Caffeine 缓存

创建一个配置类来配置 Caffeine 缓存：

import com.github.benmanes.caffeine.cache.Caffeine;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.caffeine.CaffeineCacheManager;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class CacheConfig {

    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager("myCache");
        cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder()
                                 .maximumSize(1000)
                                 .expireAfterWrite(120, TimeUnit.SECONDS));
        return cacheManager;
    }
}

2.4 使用缓存

创建一个服务类并使用 @Cacheable 注解：

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

@Service
public class MyService {

    @Cacheable(value = "myCache", key = "#id")
    public String getData(String id) {
        // 模拟耗时操作
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "Data for " + id;
    }
}

3.Guava Cache

3.1 添加依赖

在 pom.xml 文件中添加 Guava 依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>com.google.guava</groupId>
  <artifactId>guava</artifactId>
</dependency>

3.2 启用缓存

在 Spring Boot 应用的主类或配置类上添加 @EnableCaching 注解：

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;

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

3.3 配置 Guava 缓存

创建一个配置类来配置 Guava 缓存：

import com.google.common.cache.CacheBuilder;
import org.springframework.cache.Cache;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.concurrent.ConcurrentMapCache;
import org.springframework.cache.concurrent.ConcurrentMapCacheManager;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Configuration
public class CacheConfig {

    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        ConcurrentMapCacheManager cacheManager = new ConcurrentMapCacheManager() {
            @Override
            protected Cache createConcurrentMapCache(String name) {
                return new ConcurrentMapCache(name,
                                              CacheBuilder.newBuilder()
                                              .maximumSize(1000)
                                              .expireAfterWrite(120, TimeUnit.SECONDS)
                                              .build().asMap(), false);
            }
        };
        return cacheManager;
    }
}

3.4 使用缓存

创建一个服务类并使用 @Cacheable 注解：

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

@Service
public class MyService {

    @Cacheable(value = "myCache", key = "#id")
    public String getData(String id) {
        // 模拟耗时操作
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "Data for " + id;
    }
}

知识扩展：@Cacheable、@CachePut、@CacheEvict

在 Spring 框架中，@Cacheable、@CachePut 和 @CacheEvict 是用于缓存管理的注解，它们的含义如下：

@Cacheable：用于声明一个方法的返回值是可以被缓存的。当方法被调用时，Spring Cache 会先检查缓存中是否存在相应的数据。如果存在，则直接返回缓存中的数据，避免重复执行方法；如果不存在，则执行方法并将返回值存入缓存中。它的使用示例如下：

@Cacheable(value = "users", key = "#id")
public User getUserById(String id) {
// 模拟从数据库中获取用户信息
System.out.println("Fetching user from database: " + id);
return new User(id, "User Name " + id);
}

@CachePut：用于更新缓存中的数据。与 @Cacheable 不同，@CachePut 注解的方法总是会执行，并将返回值更新到缓存中。无论缓存中是否存在相应的数据，该方法都会执行，并将新的数据存入缓存中（如果缓存中已存在数据，则覆盖它）。它的使用示例如下：

@CachePut(value = "users", key = "#user.id")
public User updateUser(User user) {
// 模拟更新数据库中的用户信息
System.out.println("Updating user in database: " + user.getId());
// 假设更新成功
return user;
}

@CacheEvict：用于删除缓存中的数据。当方法被调用时，指定的缓存项将被删除。这可以用于清除旧数据或使缓存项失效。它的使用示例如下：

@CacheEvict(value = "users", key = "#id")
public void deleteUser(String id) {
// 模拟从数据库中删除用户信息
System.out.println("Deleting user from database: " + id);
}
// 清除整个缓存，而不仅仅是特定的条目
@CacheEvict(value = "users", allEntries = true)
public void clearAllUsersCache() {
    System.out.println("Clearing all users cache");
}

小结

生产环境通常会使用本地缓存 + Redis 缓存，一起实现多级缓存，以提升程序的运行效率，而本地缓存的常见实现有 Ehcache、Caffeine、Guava Cache 等。然而，凡事有利就有弊，那么多级缓存最大的问题就是数据一致性问题，对于多级缓存的数据一致性问题要如何保证呢？

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# 为什么需要本地缓存？

# 多级缓存

# 本地缓存的实现

# 1.Ehcache

# 1.1 添加依赖

# 1.2 配置 Ehcache

# 1.3 启用缓存

# 1.4 使用缓存

# 2.Caffeine

# 2.1 添加依赖

# 2.2 启用缓存

# 2.3 配置 Caffeine 缓存

# 2.4 使用缓存

# 3.Guava Cache

# 3.1 添加依赖

# 3.2 启用缓存

# 3.3 配置 Guava 缓存

# 3.4 使用缓存

# 知识扩展：@Cacheable、@CachePut、@CacheEvict

# 小结

# 特殊说明

为什么需要本地缓存？

多级缓存

本地缓存的实现

1.Ehcache

1.1 添加依赖

1.2 配置 Ehcache

1.3 启用缓存

1.4 使用缓存

2.Caffeine

2.1 添加依赖

2.2 启用缓存

2.3 配置 Caffeine 缓存

2.4 使用缓存

3.Guava Cache

3.1 添加依赖

3.2 启用缓存

3.3 配置 Guava 缓存

3.4 使用缓存

知识扩展：@Cacheable、@CachePut、@CacheEvict

小结

特殊说明