Java怎麼設定過期時間的map

一、技術背景

在實際的專案開發中，我們經常會使用到快取中間件（如redis、MemCache等）來幫助我們提高系統的可用性和健全性。

但是很多時候如果專案比較簡單，就沒有必要為了使用快取而專門引入Redis等等中間件來加重系統的複雜性。那麼Java本身有沒有好用的輕量級的快取元件呢。

答案當然是有嘍，而且方法不只一種。常見的解決方法有：ExpiringMap、LoadingCache及基於HashMap的封裝三種。

二、技術效果

• 實作快取的常見功能，如過時刪除策略

• 熱點資料預熱

三、ExpiringMap

3.1 功能簡介

• 可設定Map中的Entry在一段時間後自動過期。

• 可設定Map最大容納值，當到達Maximum size後，再次插入值會導致Map中的第一個值過期。

• 可新增監聽事件，在監聽到Entry過期時調度監聽函數。

• 可以設定懶加載，在呼叫get()方法時建立物件。

3.2 原始碼

github位址

3.3 範例

新增依賴（Maven）

<dependency> 
    <groupId>net.jodah</groupId> 
    <artifactId>expiringmap</artifactId> 
    <version>0.5.8</version> 
</dependency>

範例原始碼

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.
    }
}

運行結果

token ===> null
name ===> 管理員

注意
在建立map時，指定的那些參數如過期時間和過期策略都是全局的, 對map中新增的每一個entry都適用。
在put一個entry鍵值對時可以對當前entry 單獨設定過期時間、過期策略,只對當前這個entry有效.

四、LoadingCache

4.1 功能簡介

Google開源出來的一個線程安全的本地快取解決方案。

特點：提供快取回收機制，監控快取載入/命中情況，靈活強大的功能，簡單易上手的api。

4.2 範例

原始碼

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"));
    }
}

運行結果

過時刪除的鉤子觸發了... key ===> name
token ===> 不存在的key
過時刪除的鉤子觸發了... key ===> pwd
name ===> 不存在的key

4.3 移除機制

guava做cache時候資料的移除分為被動移除和主動移除兩種。

被動移除

• 基於大小的移除：數量達到指定大小，會把不常用的鍵值移除

• 基於時間的移除：expireAfterAccess(long, TimeUnit) 根據某個鍵值對最後一次訪問之後多少時間後移除。 expireAfterWrite(long, TimeUnit) 根據某個鍵值對被創建或值被替換後多少時間移除

• 基於引用的移除：主要是基於java的垃圾回收機制，根據鍵或值的參考關係決定移除

主動移除

• #單獨移除：Cache.invalidate(key)

• 批次移除：Cache.invalidateAll(keys)

• #移除所有：Cache.invalidateAll()

#如果設定了移除監聽器RemovalListener，則在所有移除的動作時會同步執行該listener下的邏輯。

如需改成非同步，使用：RemovalListeners.asynchronous(RemovalListener, Executor).

4.4 其他

• #在put操作之前，如果已經有該鍵值，會先觸發removalListener移除監聽器，再加入

• #設定了expireAfterAccess和expireAfterWrite，但在指定時間後沒有移除。

• 刪除策略邏輯：

CacheBuilder建置的快取不會在特定時間自動執行清理和回收工作，也不會在某個快取項目過期後馬上清理，它不會啟動一個執行緒來進行快取維護，因為首先執行緒相對較重，其次是某些環境限制執行緒的建立。

它會在寫入操作時順帶做少量的維護工作，或偶爾在讀取操作時做。當然，也可以建立自己的維護線程，以固定的時間間隔呼叫Cache.cleanUp()。

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