常用的缓存技术

Posted 2020-09-29 霓裳梦竹

前言

缓存，在我们日常开发中是必不可少的一种解决性能问题的方法。简单的说，cache 就是为了提升系统性能而开辟的一块内存空间。

　　缓存的主要作用是暂时在内存中保存业务系统的数据处理结果，并且等待下次访问使用。在日常开发的很多场合，由于受限于硬盘IO的性能或者我们自身业务系统的数据处理和获取可能非常费时，当我们发现我们的系统这个数据请求量很大的时候，频繁的IO和频繁的逻辑处理会导致硬盘和CPU资源的瓶颈出现。缓存的作用就是将这些来自不易的数据保存在内存中，当有其他线程或者客户端需要查询相同的数据资源时，直接从缓存的内存块中返回数据，这样不但可以提高系统的响应时间，同时也可以节省对这些数据的处理流程的资源消耗，整体上来说，系统性能会有大大的提升。

一、常见的缓存技术

1、CPU缓存
2、操作系统缓存

3、HTTP缓存

4、数据库缓存

5、本地缓存：不需要序列化。速度快、缓存的数量与大小受限于本地内存

6、分布式缓存：需要序列化，速度相较于本地缓存较慢，但是理论上缓存的数据与大小不受限制（缓存机器可以进行扩展）

二、本地缓存

google guava cache:全内存的本地缓存实现。它实现了线程安全的实现机制，是本地缓存的不二之选

Ehcache:Spring默认集成的一个缓存，以Spring cache的底层缓存实现类形式去操作缓存的话，非常方便，但是欠缺灵活，如果要是想灵活使用的话，还是要单独使用Ehcache

Oscache:最经典简单的页面缓存，可以缓存任何对象，拥有全面的API可以全面使用程序来控制所有的OSCache特性，支持集群可以设置过期时间。

三、分布式缓存

memcache:分布式缓存的标配

Redis:新一代的分布式缓存

四、memcached

经典的一致性hash算法

基于slab的内存模型有效防止内存碎片的产生（但同时也需要估计好启动参数，否则会浪费很多的内存）

集群中机器之间互不通信（相较于Jboss cache等集群中机器之间的相互通信的缓存，速度更快<--因为少了同步更新缓存的开销，且更适合于大型分布式系统中使用）

使用方便（这一点是相较于Redis在构建客户端的时候而言的，尽管redis的使用也不困难）

很专一（专做缓存，这一点也是相较于Redis而言的）

五、Redis

可以存储复杂的数据结构（5种）

      strings-->即简单的key-value，就是memcached可以存储的唯一的一种形式，接下来的四种是memcached不能直接存储的四种格式（当然理论上可以先将下面的一些数据结构中的东西封装成对象，然后存入memcached，但是不推荐将大对象存入memcached，因为memcached的单一value的最大存储为1M，可能即使采用了压缩算法也不够，即使够，可能存取的效率也不高，而redis的value最大为1G）

     hashs-->看做hashTable

     lists-->看做LinkedList

     sets-->看做hashSet，事实上底层是一个hashTable

     sorted sets-->底层是一个skipList

有两种方式可以对缓存数据进行持久化

    RDB

    AOF

事件调度

发布订阅等

六、集成缓存

专指spring cache，spring cache自己继承了ehcache作为了缓存的实现类，我们也可以使用guava cache、memcached、redis自己来实现spring cache的底层。当然，spring cache可以根据实现类来将缓存存在本地还是存在远程机器上。

七、页面缓存

在使用jsp的时候，我们会将一些复杂的页面使用Oscache进行页面缓存，使用非常简单，就是几个标签的事儿；但是，现在一般的企业，前台都会使用velocity、freemaker这两种模板引擎，本身速度就已经很快了，页面缓存使用的也就很少了。

八、综述

在实际生产中，我们通常会使用guava cache做本地缓存+redis做分布式缓存+spring cache就集成缓存（底层使用redis来实现）的形式

guava cache使用在更快的获取缓存数据，同时缓存的数据量并不大的情况

spring cache集成缓存是为了简单便捷的去使用缓存（以注解的方式即可），使用redis做其实现类是为了可以存更多的数据在机器上

redis缓存单独使用是为了弥补spring cache集成缓存的不灵活

就我个人而言，如果需要使用分布式缓存，那么首先redis是必选的，因为在实际开发中，我们会缓存各种各样的数据类型，在使用了redis的同时，memcached就完全可以舍弃了，但是现在还有很多公司在同时使用memcached和redis两种缓存。