Ehcache3开发入门简介

在高并发应用中缓存就是核心机制。最近在研究Ehcache,发现这是一个更加灵活易用的缓存框架（相对于Redis、Memcache），Ehcache更加小巧轻便。而且都有持久化机制，不用担心JVM和服务器重启的数据丢失。我用四个字来形容：拎包入住。

著名的Hibernate的默认缓存策略就是用Ehcache，Liferay的缓存也是依赖Ehcache，可见其健壮性。与其黑盒的瞎眼使用，不如来研究下这后边的机制。

Ehcache的架构

主要的特点：

1. 缓存数据有三级：内存、堆外缓存Off-Heap、Disk缓存，因此无需担心容量问题。还可以通过RMI、可插入API等方式进行分布式缓存。
2. 缓存数据会在虚拟机重启的过程中写入磁盘，持久化。
3. 具有缓存和缓存管理器的侦听接口。
4. 支持多缓存管理器实例，以及一个实例的多个缓存区域。

Maven写法：
<dependency>
    <groupId>org.ehcache</groupId>
    <artifactId>ehcache</artifactId>
    <version>3.3.0</version>
</dependency>

Gradle写法：
compile group: 'org.ehcache', name: 'ehcache', version: '3.3.0'

 还需注意，工程要有slf4j-api-1.7.XX的依赖。

通用的读写使用CacheManager

兼容3.0和2.0版
代码可读性很好，就不解释了，详情见官网API：http://www.ehcache.org/documentation/3.3

import org.ehcache.Cache;
import org.ehcache.CacheManager;
import org.ehcache.UserManagedCache;
import org.ehcache.config.builders.CacheConfigurationBuilder;
import org.ehcache.config.builders.CacheManagerBuilder;
import org.ehcache.config.builders.ResourcePoolsBuilder;
import org.ehcache.config.builders.UserManagedCacheBuilder;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        CacheManager cacheManager
        = CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder() 
        .withCache("preConfigured",
            CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(Long.class, String.class, ResourcePoolsBuilder.heap(10))) 
        .build(); 
    cacheManager.init();
    
    Cache<Long, String> preConfigured =
        cacheManager.getCache("preConfigured", Long.class, String.class); 

    Cache<Integer, String> myCache = cacheManager.createCache("myCache", 
        CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(Integer.class, String.class, ResourcePoolsBuilder.heap(10)).build());

    for (int i=0;i<=20;i++){
        //写
        myCache.put(i, "@"+i);
        //读
        String value = myCache.get(i);
        System.out.println("get at "+i+":"+value);
    }
    
    cacheManager.removeCache("preConfigured"); 
    cacheManager.close(); 
    }

}

3.0的读写新泛型方法UserManagedCache

很明显，更加简洁了

import org.ehcache.UserManagedCache;
import org.ehcache.config.builders.UserManagedCacheBuilder;


public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        UserManagedCache<Integer, String> userManagedCache =
            UserManagedCacheBuilder.newUserManagedCacheBuilder(Integer.class, String.class)
                .build(false); 
        userManagedCache.init();         

        for (int i=0;i<=20;i++){
            //写
            userManagedCache.put(i, "#"+i);
            //读
            String value = userManagedCache.get(i);
            System.out.println("get at "+i+":"+value);
        }

        userManagedCache.close();
    }

}

三层缓存策略

之前的版本是2级缓存，内存和磁盘，新版增加了更灵活的一级，堆外缓存（off-heap），这既是独立的进程缓存，还是JVM堆外的系统缓存，可以想象一下，JVM堆是非常宝贵的，如果占用过大会带来GC性能问题，堆外缓存很好的解决了这个问题，现在服务器内存越来越大，而磁盘缓存的io性能又比较低，off-heap缓存就是折中的方案，既保证了高速性能，又可以有一定的容量。off-heap缓存性能的占用主要是序列化、反序列化的过程。一旦对象被序列化，在返回Java堆的时候必需反序列化才可以使用。这是一笔性能开销。但off-heap还是要比本地磁盘、网络存储、RDBMS数据库IO等记录数据的系统要快非常多。还应指出的是，序列化/反序列化的性能开销远没有很多用户想象的那么大。off-heap已经针对字节缓冲区做了优化，本身也包含一些优化机制，可以对使用标准Java序列化的对象进行优化，能使复杂Java对象的性能提升两倍，使byte数组的性能提升四倍。

个人是这样理解的：

1. 常被查询、最重要、数据量较小的数据存放在堆缓存，不用担心JVM的重启，有持久化机制；
2. 常被查询、数据量中等的数据存放在堆外缓存，几个G就好了，不用担心服务器的重启，有持久化机制；
3. 不常用、大量的数据、但又不想占用数据库IO的数据，放在Disk缓存，容量自便；

　　理解了三级缓存机制，现在还有一个黑盒问题有待了解，即EHcache的持久化策略算法，Redis的持久化策略是2种，即RDB快照和AOF追加日志，让用户在性能和完整性之间来自由选择，这非常灵活。目前还没查到EHcache的持久化策略，本好奇猫有点沮丧。

import java.io.File;
import org.ehcache.Cache;
import org.ehcache.PersistentCacheManager;
import org.ehcache.UserManagedCache;
import org.ehcache.config.builders.CacheConfigurationBuilder;
import org.ehcache.config.builders.CacheManagerBuilder;
import org.ehcache.config.builders.ResourcePoolsBuilder;
import org.ehcache.config.builders.UserManagedCacheBuilder;
import org.ehcache.config.units.EntryUnit;
import org.ehcache.config.units.MemoryUnit;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        PersistentCacheManager persistentCacheManager = CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder()
        .with(CacheManagerBuilder.persistence(getStoragePath() + File.separator + "myData")) 
        .withCache("threeTieredCache",
            CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(Integer.class, String.class,
                ResourcePoolsBuilder.newResourcePoolsBuilder()
                    .heap(10, EntryUnit.ENTRIES)  //堆
                    .offheap(1, MemoryUnit.MB)    //堆外
                    .disk(20, MemoryUnit.GB)      //磁盘
                )
        ).build(true);

        Cache<Integer, String> threeTieredCache = persistentCacheManager.getCache("threeTieredCache", Integer.class, String.class);

        //读
        for (int i=0;i<=20000;i++){
            threeTieredCache.put(i, "$"+i);
        }
        
        //写
        for (int i=0;i<=200000;i++){
            String value = threeTieredCache.get(i);
            System.out.println("get at "+i+":"+value);
        }

        persistentCacheManager.close();
    }

    private static String getStoragePath() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "d:";
    }

}

发现数据量大了之后会写入磁盘：

一些实战使用方法，欢迎拍砖

一般MVC应用的后端是Model - Persistent DAO - Service的分层
比如，我们有User的Model，UserService的Service。

//写方式：

user = new User
userService.put(k, v) //系统持久化
cache.put(k, v) //缓存写入


//读：

user = cache.get(k)
if(user == null) {
    user = userService.get(k)
    cache.put(k, v)
}

集群

不用集群的多级缓存

应用程序直接访问一个或者多个Cache Manager，而一个Cache Manager管理Caches集合。Caches集合可以多级存储。

使用集群

一些更高级的用法

事务缓存

对读写原子性有要求的必读：
http://www.ehcache.org/documentation/3.3/xa.html

线程池的使用

用于异步操作，这将大幅度提升效率：
http://www.ehcache.org/documentation/3.3/thread-pools.html