正确读取与设置缓存方法

前言：

代码简洁与性能高效无法两全其美，本文章专注于大并发程序的性能，如果您追求代码简洁，本文章可能不太适合，因为本文章主要讨论如何写出在高并发下也能运行很好的代码。

如果你感觉到缓存的重要性，那么，恭喜你，你的技术水平已经从初级上升了一个层次，意识到性能的重要性。你不再仅限于完成用户提出的功能，而是更注重提高系统的性能和软件的质量了。但是，仅仅在软件中随便加一个memcache或者osCache包就以为能够解决性能问题的话，那你就大错特错了。缓存只是提高性能一小步，提高性能更多是从设计层次来提高，但必有的编程技巧也是解决性能问题的一个主要因素。

本文章主要从如何查询及构建缓存开始，主要参考了Java Concurrency In Practice的一些章节，及网上的一些资料，结合实际的项目，做了一些应用。

首先，你一般设置缓存是否是这样写的呢？

//计算缓存的key
String cacheKey = getCacheKey(param1,param2);
//查询memcached
List<Long> list = (List<Long>)memcached.get(cacheKey);
if(list == null){
	//memcache 已经失效或者不存在，去查询数据库
	list = getFromDB(param1,param2);
	memcached.set(list,5*60);
	return list;
}

这个方法在并发小的时候，应该不存在问题，但是当是一个高并发的系统时，那么这样的写法可能会导致缓存失效时，向数据库发起多个查询，然后查询完之后，还要向memcache Set多次。为什么，因为在如果同时过来10个请求，都发现缓存中没有数据（list == null)，那么就都会去查询数据库，然后直到其中一个最先获得结果的线程，将结果设置到memcache，之后到来的线程，才会走缓存，但已经进来的线程，则还会继续查数据库，然后再将结果设置到memcache，这显然是我们不想看到的。那么如何处理呢，在方法上面加synchronized锁？开销太大。

这时，我们可以看看专家的意见，在设计高效的线程安全的缓存--JCIP5.6读书笔记中讲了一种方法，可以既可以不使用锁，又保证多个线程同时请求时只有一个线程会访问数据库执行查询，其他线程都只读取计算结果的方法。如果你对里面讲的内容一头雾水的话，那么，你可以看看我写的这个示例，你只需要构建一个自己的Callable类，就能正确的设置与读取缓存。

假设concurrentService是一个先读缓存，没有缓存则读取数据库的方法，其代码如下：

	public List<Long> concurrentService(int para1,int param2){
		long beginTime = System.nanoTime();
		final String cacheKey = "IamKey";
		List<Long> list = (List<Long>)memCachedClient.get(cacheKey);
		if(list == null){
			Callable<Object> caller = new Callable<Object>() {
				public Object call() throws InterruptedException {
					System.out.println(" go to dao or rmi");
					List<Long> list = new ArrayList<Long>();
					list.add(1l);list.add(2l);
					//将计算结果缓存
					System.out.println("结果计算完毕，存入分布式缓存中");
					memCachedClient.set(cacheKey, 5*60, list);
//					Thread.sleep(500);
					//计算结果，通常是访问数据库或者远程服务
					return list;
				}
			};
			List<Long> result = (List<Long>)TaskUtils.getInTask(cacheKey,caller);
			long end = System.nanoTime();
			useTimes.add(end-beginTime);
			return result;
		}
		else {
			System.out.println("1.缓存命中，直接返回");
			long end = System.nanoTime();
			useTimes.add(end-beginTime);
			return list;
		}
	}

其中的TaskUtils.getInTask定义如下：

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class TaskUtils {
	private static final ConcurrentMap<String, FutureTask<Object>> cache = new ConcurrentHashMap<String, FutureTask<Object>>();
	public static Object getInTask(String cacheKey, Callable<Object> caller) {
		System.out.println("1.缓存未命中，将查询数据库或者调用远程服务");
		//未命中缓存，开始计算
		FutureTask<Object> f = cache.get(cacheKey);
		if (f == null) {
			FutureTask<Object> ft = new FutureTask<Object>(caller);
			f = cache.putIfAbsent(cacheKey, ft);
			if (f == null) {
				System.out.println("2.任务未命中，将查询数据库或者调用远程服务");
				f = ft;
				ft.run();
			}
		}
		else {
			System.out.println("2.任务命中,直接从缓存取结果");
		}
		try {
			Object result = f.get();
			System.out.println("取回的结果result:"+result);
			return result;
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		finally{
			//最后将计算任务去掉,虽然已经移除任务对象，但其他线程
			//仍然能够获取到计算的结果，直到所有引用都失效，被垃圾回收掉
			boolean success = cache.remove(cacheKey,f);
			System.out.println(success);
		}
		return null;
	}
}

经过测试，使用这种方法读取与设置缓存，比使用synchronized方法和锁定键值的方法要快3-10倍，不信大家可以试试。

有人可能有疑问，如果并发的线程很多，同时都没有命中缓存，那么不就会产生很多Callable<Object>对象吗？这样岂不会浪费很大内存吗？其实，我们仔细分析一下代码，可以看到Callable对象不管创建了多少，但最终经过putIfAbsent方法之后，就留下了一个有效的对象，其他的对象都成为失效对象，随时可以被GC掉。因此，使用这种方法，并不会造成JVM的内存溢出。

另外，Callable<Object>就是一个普通的对象，跟线程一点关系都没有，里面虽然包括了一个runnable方法，但是并不是说这个会启动一个线程。里面的runnable方法在本代码中是在调用者线程中执行，但执行结果共享给了其他没有命中缓存的线程。

赶紧回去review你们项目的代码吧，你们设置缓存的方式对吗？

实际上这个TaskUtil的方法只是使用了两个重要的并发工具类，一个是ConcurrentMap，主要支持并发中经常使用的putIfAbsent方法，和一个FutureTask对象，这个对象的get方法能够阻塞调用者线程，直到结果可用。

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关于我：邯郸人，擅长Java，Javascript，Extjs，oracle sql。

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正确读取与设置缓存方法

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