Java基础之可设置过期时间的map

一、技术背景

在实际的项目开发中，我们经常会使用到缓存中间件（如redis、MemCache等）来帮助我们提高系统的可用性和健壮性。

但是很多时候如果项目比较简单，就没有必要为了使用缓存而专门引入Redis等等中间件来加重系统的复杂性。那么Java本身有没有好用的轻量级的缓存组件呢。

答案当然是有喽，而且方法不止一种。常见的解决方法有：ExpiringMap、LoadingCache及基于HashMap的封装三种。

二、技术效果

实现缓存的常见功能，如过时删除策略
热点数据预热

三、ExpiringMap

3.1 功能简介

可设置Map中的Entry在一段时间后自动过期。
可设置Map最大容纳值，当到达Maximum size后，再次插入值会导致Map中的第一个值过期。
可添加监听事件，在监听到Entry过期时调度监听函数。
可以设置懒加载，在调用get()方法时创建对象。

3.2 源码

github地址

3.3 示例

添加依赖（Maven）

net.jodah
expiringmap
0.5.8

示例源码

public class ExpiringMapApp {

public static void main(String[] args) { 
    // maxSize: 设置最大值,添加第11个entry时，会导致第1个立马过期(即使没到过期时间)
    // expiration：设置每个key有效时间10s, 如果key不设置过期时间，key永久有效。
    // variableExpiration: 允许更新过期时间值,如果不设置variableExpiration，不允许后面更改过期时间,一旦执行更改过期时间操作会抛异常UnsupportedOperationException
    // policy:
    // CREATED: 只在put和replace方法清零过期时间
    // ACCESSED: 在CREATED策略基础上增加, 在还没过期时get方法清零过期时间。
    // 清零过期时间也就是重置过期时间，重新计算过期时间.
    ExpiringMap<String, String> map = ExpiringMap.builder()
        .maxSize(10)
        .expiration(10, TimeUnit.SECONDS)
        .variableExpiration().expirationPolicy(ExpirationPolicy.CREATED).build();
    map.put("token", "lkj2412lj1412412nmlkjl2n34l23n4");
    map.put("name", "管理员", 20000, TimeUnit.SECONDS);
    // 模拟线程等待...
    try { 
        Thread.sleep(15000);
    } catch (InterruptedException e) { 
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("token ===> " + map.get("token"));
    System.out.println("name ===> " + map.get("name"));
    // 注意： 在创建map时，指定的那些参数如过期时间和过期策略都是全局的, 对map中添加的每一个entry都适用.
    // 在put一个entry键值对时可以对当前entry 单独设置 过期时间、过期策略,只对当前这个entry有效.
}

}

运行结果

token ===> null
name ===> 管理员

注意
- 在创建map时，指定的那些参数如过期时间和过期策略都是全局的, 对map中添加的每一个entry都适用。
- 在put一个entry键值对时可以对当前entry 单独设置过期时间、过期策略,只对当前这个entry有效.

四、LoadingCache

4.1 功能简介

Google开源出来的一个线程安全的本地缓存解决方案。

特点：提供缓存回收机制，监控缓存加载/命中情况，灵活强大的功能，简单易上手的api。

4.2 示例

源码

public class LoadingCacheApp {

public static void main(String[] args) throws Exception { 
    // maximumSize: 缓存池大小，在缓存项接近该大小时， Guava开始回收旧的缓存项
    // expireAfterAccess: 设置时间对象没有被读/写访问则对象从内存中删除(在另外的线程里面不定期维护)
    // removalListener: 移除监听器,缓存项被移除时会触发的钩子
    // recordStats: 开启Guava Cache的统计功能
    LoadingCache<String, String> cache = CacheBuilder.newBuilder()
        .maximumSize(100)
        .expireAfterAccess(10, TimeUnit.SECONDS)
        .removalListener(new RemovalListener<String, String>() { 
            @Override
            public void onRemoval(RemovalNotification<String, String> removalNotification) { 
                System.out.println("过时删除的钩子触发了... key ===> " + removalNotification.getKey());
            }
        })
        .recordStats()
        .build(new CacheLoader<String, String>() { 
            // 处理缓存键不存在缓存值时的处理逻辑
            @Override
            public String load(String key) throws Exception { 
                return "不存在的key";
            }
        });
    cache.put("name", "小明");
    cache.put("pwd", "112345");
    // 模拟线程等待...
    try { 
        Thread.sleep(15000);
    } catch (InterruptedException e) { 
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("token ===> " + cache.get("name"));
    System.out.println("name ===> " + cache.get("pwd"));
}

}

运行结果

过时删除的钩子触发了… key ===> name
token ===> 不存在的key
过时删除的钩子触发了… key ===> pwd
name ===> 不存在的key

4.3 移除机制

guava做cache时候数据的移除分为被动移除和主动移除两种。

被动移除

基于大小的移除：数量达到指定大小，会把不常用的键值移除
基于时间的移除：expireAfterAccess(long, TimeUnit) 根据某个键值对最后一次访问之后多少时间后移除。expireAfterWrite(long, TimeUnit) 根据某个键值对被创建或值被替换后多少时间移除
基于引用的移除：主要是基于java的垃圾回收机制，根据键或者值的引用关系决定移除

主动移除