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Memcached 作用与使用 基本介绍
1，对于缓存的存取方式，简言之，就是以键值对的形式将数据保存在内存中。在日常业务中涉及的操作无非就是增删改查。加入缓存机制后，查询的时候，对数据进行缓存，增删改的时候，清除缓存即可。这其中对于缓存的闭合就非常重要，如果缓存没有及时得到更新，那用户就会获取到过期数据，就会产生问题。
2，对于单一业务的缓存管理(数据库中只操作单表)，只需生成一个key，查询时，使用key，置入缓存；增删改时，使用key，清除缓存。将key与表绑定，操作相对简单。
3，但是在现实业务中，更多的是对关联表的增删改查(数据库多表操作)，业务之间互相关联，数据库中的某张表不止一个业务再进行操作，将缓存拦截在service层，对业务进行缓存，对多表进行缓存。
4，业务层缓存实现策略：
4.1，在缓存中建立一个key为"union_query"，value为“hashmap<prefix，uqversion>（‘简称uqmap’）“的缓存，prefix保存的是当前业务操作涉及到的数据库表名的组合(数据库表名的唯一性)，使用‘|’分隔（例 prefix=“A|B”，此次业务将操作A表与B表），uqversion是业务版本号，从0开始递增。
4.2，调用一个查询业务时，对数据进行缓存，设置operation为1，告诉cache对象，这是一个缓存操作，例如调用 queryAB(args[])方法时，cache对象切入，将prefix(即”A|B“)与uqversion(初始化为0)，存入uqmap中进行缓存。
4.3，将prefix，uqversion，方法明+参数，进行拼接，使用md5进行加密后作为一个key，将方法的结果集作为value，进行缓存。至此缓存成功。
4.4，当第二个请求来调用queryAB时，cache对象切入，首先，查询uqmap对象，使用prefix找到对应的uqversion，然后，通过拼接加密获取key，最后取得结果集进行返回。
4.5，当有一个updateA方法被调用时，设置operation为4，告诉cache对象，这是一个删除缓存的操作，此时prefix的值为“A”，cache对象切入，获取全局的uqmap，遍历其中的prefix，是否包含了表A的名称：如果包含，则更新此prefix的uqversion进行自增，uqversion一旦发生变化，4.3中组合的key将不复存在，业务缓存也就消失了。(对于复杂的updateAB方法，遍历prefix要复杂一点，可以实现)
4.6，当第三个请求来调用queryAB时，可以获取到uqversion，组合成key后，但是没有对应的value。此时确定缓存不存在时，继续正常执行方法，获取结果集，返回给客户的同时，将结果集进行缓存。
5，对于缓存的操作，网上有三种api可以选择(memcached client forjava、spymemcached、xmemcached)，具体的好坏，本人在这就不做分析。本人使用的是XMemcached api。
具体实现细节：
1，新建 @interface Annotation{ } 定义一个注解 @Annotation，一个注解是一个类。定义缓存策略。
import java.lang.annotation.Documented;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Inherited;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
/**
* 用于查找的时候，放置缓存信息
* @author shufeng
*/
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
public @interface XmemCache{
/**
* 值为当前操作的表名，表名唯一
* 涉及到多表操作，使用|分隔
*/
String prefix() default "";
/*
* 缓存有效期 设置，单位为秒
* 指定间隔时间，默认值为3600秒(1小时)
* */
int interval() default 3600;
/**
* 1 从cache里取值，如果未置入cache，则置入
* 2 replace cache value 未扩展
* 3 replace cache value，并返回旧值 未扩展
* 4 remove cache key 从cache里删除对应的缓存
* 5 remove cache key 从cache里删除对应的缓存，并返回未删除之前的值 未扩展
**/
int operation() default 1;
}2，memcache基础操作类，对一些常用方法进行封装，对memcachedclient进行配置
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Properties;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.DisposableBean;
import com.node.hlhw.rbac.api.constant.Constant;
import net.rubyeye.xmemcached.GetsResponse;
import net.rubyeye.xmemcached.MemcachedClient;
import net.rubyeye.xmemcached.MemcachedClientBuilder;
import net.rubyeye.xmemcached.XMemcachedClientBuilder;
import net.rubyeye.xmemcached.command.BinaryCommandFactory;
import net.rubyeye.xmemcached.exception.MemcachedException;
import net.rubyeye.xmemcached.impl.KetamaMemcachedSessionLocator;
import net.rubyeye.xmemcached.transcoders.SerializingTranscoder;
import net.rubyeye.xmemcached.utils.AddrUtil;
/**
* @author Melody shufeng
* 对memcachedclient进行封装，添加一下常用方法
*/
public class MemcachedOperate implements DisposableBean {
/*
* timeout - Operation timeout,if the method is not returned in this
* time,throw TimeoutException timeout - operation timeout,in milliseconds
* exp - An expiration time, in seconds. Can be up to 30 days. After 30
* days, is treated as a unix timestamp of an exact date. value - stored
* data
*/
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MemcachedOperate.class);
private static Properties PROPERTIES = new Properties();
private static String MEMCACHED_SETTING = "memcached.properties";
private static MemcachedClient memcachedClient;
public static MemcachedClient getClient(){
return memcachedClient;
}
/**
* 静态代码块，类加载时，初始化缓存客户端
* 确保只创建一个client实例
* author shufeng
*/
static {
InputStream in = Object.class.getResourceAsStream("/" + MEMCACHED_SETTING);
try {
PROPERTIES.load(in);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
String servers = PROPERTIES.getProperty("memcached.servers", "");
if (null != servers && !"".equals(servers)) {
try {
logger.debug("启动memcached连接");
MemcachedClientBuilder builder = new XMemcachedClientBuilder(AddrUtil.getAddresses(servers));
builder.setConnectionPoolSize(100);
builder.setFailureMode(true);
builder.setCommandFactory(new BinaryCommandFactory());
builder.setSessionLocator(new KetamaMemcachedSessionLocator());
builder.setTranscoder(new SerializingTranscoder());
memcachedClient = builder.build();
memcachedClient.setEnableHeartBeat(false); // 关闭心跳
memcachedClient.flushAll(); // 清空缓存
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (TimeoutException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (MemcachedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* @param key
* @return 获取value
*/
public static Object get(String key) {
Object object = null;
try {
object = memcachedClient.get(key);
} catch (TimeoutException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (MemcachedException e) {
e.printStackTrace();
}
return object;
}
public static void setWithNoReply(String key, int exp, Object value) {
try {
memcachedClient.setWithNoReply(key, exp, value);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (MemcachedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 查询联表的业务版本号 如果为空，则初始化
*
* @param prefix
* @return
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public static Long getUnionQueryVersion(String prefix) {
try {
Map<String, Long> uqmap = null;
GetsResponse<Object> getsresponse = memcachedClient.gets(Constant.UNION_QUERY);
if (getsresponse == null) {
uqmap = new HashMap<String, Long>();
Long uqversion = new Long(1); // 初始化版本号
uqmap.put(prefix, uqversion);
if (memcachedClient.cas(Constant.UNION_QUERY, 0, uqmap, 0)) { // 检测插入之前是否被修改过
return uqversion; // 插入成功
} else { // 插入失败，说明在代码运行期间，已经有其他线程去修改了unionquery的缓存，重新进行查询
return getUnionQueryVersion(prefix);
}
} else {
long cas = getsresponse.getCas();
Object uqobj = getsresponse.getValue();
if (uqobj == null) { // 不存在对象
uqmap = new HashMap<String, Long>();
Long uqversion = new Long(1); // 初始化版本号
uqmap.put(prefix, uqversion);
if (memcachedClient.cas(Constant.UNION_QUERY, 0, uqmap, cas)) { // 检测插入之前是否被修改过
return uqversion; // 插入成功
} else { // 插入失败，说明在代码运行期间，已经有其他线程去修改了unionquery的缓存，重新进行查询
return getUnionQueryVersion(prefix);
}
} else {
uqmap = (Map<String, Long>) uqobj;
Long uqversion = uqmap.get(prefix);
if (uqversion == null) { // 不存在此业务版本
uqversion = new Long(1); // 初始化版本号
uqmap.put(prefix, uqversion);
if (memcachedClient.cas(Constant.UNION_QUERY, 0, uqmap, cas)) { // 检测插入之前是否被修改过
return uqversion; // 插入成功
} else { // 插入失败，说明在代码运行期间，已经有其他线程去修改了unionquery的缓存，重新进行查询
return getUnionQueryVersion(prefix);
}
} else {
return uqversion;
}
}
}
} catch (TimeoutException | InterruptedException | MemcachedException e) {
e.printStackTrace();
System.err.println("getUnionQueryVersion---Exception");
}
return 1L;
}
/**
* 查询单表的业务版本号 如果为空，则初始化
*
* @return
*/
public static Long getVersion(String prefix) {
try {
GetsResponse<Object> getsresponse = memcachedClient.gets(prefix);
if (getsresponse == null) {
Long pfversion = new Long(1);
if (memcachedClient.cas(prefix, 0, pfversion, 0)) {
return pfversion;
} else {
return getVersion(prefix);
}
} else {
Object pfobj = getsresponse.getValue();
long cas = getsresponse.getCas();
if (pfobj == null) {
Long pfversion = new Long(1);
if (memcachedClient.cas(prefix, 0, pfversion, cas)) {
return pfversion;
} else {
return getVersion(prefix);
}
} else {
return (Long) pfobj;
}
}
} catch (TimeoutException | InterruptedException | MemcachedException e) {
e.printStackTrace();
System.err.println("getVersion---Exception");
}
return 1L;
}
/**
* shufeng 更新 多表版本号
* 由于存在线程安全问题 ，会覆盖uqmap,更新unionquery业务版本号
* 使用cas方法解决线程安全问题
* 更新unionquery中key包含p1或p2或p3的version
* @param prefix
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public static void updateUnionQueryVersion(String prefix) {
try {
Map<String, Long> uqmap = null;
GetsResponse<Object> getsresponse = memcachedClient.gets(Constant.UNION_QUERY);
if (getsresponse == null) {
return;
} else {
Object uqobj = getsresponse.getValue();
long cas = getsresponse.getCas();
if (uqobj == null) {
return;
} else {
uqmap = (HashMap<String, Long>) uqobj;
Set<String> uqset = uqmap.keySet(); // 遍历unionquery中的key
Iterator<String> quit = uqset.iterator();
String uqkey = "";
boolean uqflag = false;
while (quit.hasNext()) {
uqkey = quit.next();
if (("|" + uqkey + "|").contains("|" + prefix + "|")) { // key中包含prefix
uqmap.put(uqkey, uqmap.get(uqkey) + 1); // 更新map
uqflag = true;
}
}
if (uqflag) {
if (!memcachedClient.cas(Constant.UNION_QUERY, 0, uqmap, cas)) {
updateUnionQueryVersion(prefix);
}
}
}
}
} catch (TimeoutException | InterruptedException | MemcachedException e) {
e.printStackTrace();
System.err.println("updateUnionQueryVersion---Exception");
}
}
/**
* 更新单表版本号
*
* @param prefix
* @return
*/
public static void updateVersion(String prefix) {
try {
GetsResponse<Object> getsresponse;
getsresponse = memcachedClient.gets(prefix);
if (getsresponse == null) {
return ;
} else {
Object pfobj = getsresponse.getValue();
long cas = getsresponse.getCas();
if (pfobj == null) {
return ;
} else {
Long pfversion = (Long) pfobj;
pfversion += 1;
if (!memcachedClient.cas(prefix, 0, pfversion, cas)) {
updateVersion(prefix);
}
}
}
} catch (TimeoutException | InterruptedException | MemcachedException e) {
e.printStackTrace();
System.err.println("updateVersion---Exception");
}
}
public void shutdown() {
try {
memcachedClient.shutdown();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void destroy() throws Exception {
shutdown();
}
}3，结合spring aop 配置缓存，使用spring aop来切入业务层加入缓存，与业务进行解耦。使用注解进行方便配置。
import java.lang.reflect.Method;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.Signature;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.springframework.stereotype.Component;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.node.hlhw.common.cache.XmemCache;
import com.node.hlhw.common.digest.Md5Utils;
@Component
@Aspect
public class MemcachedAop {
@Pointcut("execution (* com.node.hlhw.*.service.impl.*.*(..))")
public void pointcut() {
}
// 方法执行前调用
@Before("pointcut()")
public void before() {
}
// 方法执行的前后调用
/**
*
* 改进建议：使用uuid作为版本号，减少版本号的读取，直接生成uuid，进行缓存
* 线程安全问题：存在线程安全问题，但是针对于缓存，问题不大。
* 多线程同一时间重复覆盖一个业务id，还是可以更新缓存
*
* @param call
* @throws Throwable
*/
@Around("pointcut()")
public Object doAround(ProceedingJoinPoint call) throws Throwable {
Object result = null;
// 检测是否存在memcached客户端实例
if (MemcachedOperate.getClient() == null) {
System.err.println("memcached client not exist");
result = call.proceed();
return result;
}
Signature signature = call.getSignature();
MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) signature;
Method method = methodSignature.getMethod();
if(!method.isAnnotationPresent(XmemCache.class)){
result = call.proceed();
return result;
}
XmemCache xmemcache = method.getAnnotation(XmemCache.class);
// 获取操作方法
int operation = xmemcache.operation();
// 获取注解前缀，实际使用是为各个业务包名称，一般为表名
String prefix = xmemcache.prefix();
// 无前缀
if(prefix==null||"".equals(prefix)){
result = call.proceed();
return result;
}
// 获取注解配置memcached死亡时间 秒单位
int interval = xmemcache.interval();
switch (operation) {
case 1: // 1 从cache里取值，如果未置入cache，则置入
// 判断prefix是否涉及多表，查看是否包含|
if (prefix.contains("|")) {
Long uqversion = MemcachedOperate.getUnionQueryVersion(prefix);
String combinedkey = generCombinedKey(prefix, uqversion, method, call.getArgs());
Object resultobj = MemcachedOperate.get(combinedkey);
if(resultobj == null){
result = call.proceed();
MemcachedOperate.setWithNoReply(combinedkey, interval, JSON.toJSONString(result));// 缓存数据
}else{
Class<?> returnType = ((MethodSignature) signature).getReturnType();
result = JSON.parseObject(resultobj.toString(), returnType);
}
} else { // 单表操作
Long pfversion = MemcachedOperate.getVersion(prefix);
String combinedkey = generCombinedKey(prefix, pfversion, method, call.getArgs());
Object resultobj = MemcachedOperate.get(combinedkey);
if(resultobj == null){
result = call.proceed();
MemcachedOperate.setWithNoReply(combinedkey, interval, JSON.toJSONString(result));// 缓存数据
}else{
Class<?> returnType = ((MethodSignature) signature).getReturnType();
result = JSON.parseObject(resultobj.toString(), returnType);
}
}
break;
case 2: // 2 replace cache value
break;
case 3:
break;
case 4: // 4 remove cache key 从cache里删除对应 业务版本的缓存
/*
* 更新unionquery业务版本号
* 0,切割 prefix为p1、p2、p3
* 1,更新prefix为p1或p2或p3的version
* 2,更新unionquery中key包含p1或p2或p3的version
*/
if (prefix.contains("|")) { // 表示涉及到多表，需要清除 单表的缓存，与联表中 包含 当前部分的 缓存
String[] prefixs = prefix.split("\\|"); // 0.切割 prefix为p1、p2、p3
for(String pf : prefixs){
MemcachedOperate.updateVersion(pf); // 1,更新prefix为p1或p2或p3的version
MemcachedOperate.updateUnionQueryVersion(pf);
}
}else{ // 没有涉及到多表的时候
MemcachedOperate.updateVersion(prefix);
MemcachedOperate.updateUnionQueryVersion(prefix);
}
result = call.proceed();
break;
default:
result = call.proceed();
break;
}
return result;
}
/**
* 组装key值
* @param key
* @param version
* @param method
* @param args
* @return
*/
private String generCombinedKey(String key, Long version, Method method, Object[] args) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
// 获取方法名
String methodName = method.getName();
// 获取参数类型
Object[] classTemps = method.getParameterTypes();
// 存入方法名
sb.append(methodName);
for (int i = 0; i < args.length; i++) {
sb.append(classTemps[i] + "&");
if (null == args[i]) {
sb.append("null");
} else if ("".equals(args[i])) {
sb.append("*");
} else {
String tt = JSON.toJSONString(args[i]);
sb.append(tt);
}
}
sb.append(key);
sb.append(version.toString());
String temp = Md5Utils.getMD5(sb.toString());
return temp;
}
}4，properties文件中配置memcached服务器地址
#host1:port1,host2:port2 memcached.servers=192.168.1.1:11211,192.168.1.2:11211
5，修改spring配置文件，声明自动为spring容器中那些配置@aspectJ切面的bean创建代理，织入切面。
<aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>
6，service层使用注解方式切入缓存
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import org.apache.ibatis.session.RowBounds;
import org.apache.log4j.Logger;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import com.alibaba.dubbo.common.utils.StringUtils;
import com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service;
import com.node.hlhw.common.cache.XmemCache;
import com.node.hlhw.common.digest.ApplicationUtils;
import com.node.hlhw.core.service.BaseService;
import com.node.hlhw.core.store.IBaseStore;
import com.node.hlhw.core.store.PageParam;
import com.node.hlhw.rbac.api.dao.UserRoleDao;
import com.node.hlhw.rbac.api.entity.UserRole;
import com.node.hlhw.rbac.api.service.UserRoleService;
/**
* @author Melody
* 处理用户角色
*/
@Service(version = "1.0.0")
public class UserRoleServiceImpl extends BaseService<UserRole> implements
UserRoleService {
private static final Logger logger = Logger
.getLogger(UserRoleServiceImpl.class);
@Autowired
public UserRoleDao userRoleDao;
@Override
protected IBaseStore<UserRole> getBaseDao() {
return userRoleDao;
}
/*
* 单表操作,prefix为表名，operation为4，只进行缓存的删除操作
*/
@XmemCache(prefix="userrole",operation=4)
public void insertUserRole(UserRole userRole) throws Exception {
userRoleDao.insertUserRole(userRole);
logger.info("插入用户角色数据");
}
/* (non-Javadoc)
* 此方法操作了两个表，role与userole，使用‘|’进行分隔
* operation为1，表示缓存操作，对结果集进行缓存
* interval表示缓存时间默认不填为3600秒，也可指定具体时长
*/
@Override
@XmemCache(prefix="role|userrole",interval=3600 , operation=1)
public List<Map<String, Object>> selectUserRoleList(UserRole userrole, PageParam pageParam) throws Exception {
RowBounds rowBounds = new RowBounds(pageParam.getOffset(),pageParam.getLimit());
List<Map<String, Object>> list = userRoleDao.selectUserRoleList(userrole,rowBounds);
return list ;
}
@Override
@XmemCache(prefix="userrole" , operation=4)
public void modifyUserRole(UserRole userrole, String[] roleids)throws Exception {
//删除所包含的角色
userRoleDao.deleteByUserRole(userrole);
for(String roleid : roleids){
if(!StringUtils.isEmpty(roleid)){
userrole.setCreatetime(new Date());
userrole.setRoleid(roleid);
userrole.setUuid(ApplicationUtils.getUUID());
userRoleDao.insertUserRole(userrole);
}
}
}
@Override
@XmemCache(prefix="userrole" , operation=1)
public boolean existsRef(String roleids)throws Exception {
String [] roleid = roleids.split(",");
List<String> roleidlist = Arrays.asList(roleid);
return userRoleDao.existsRef(roleidlist)>0?true:false;
}
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