Java私有缓存策略怎么设计

在Java中设计私有缓存策略时，需要考虑缓存的存储、访问、更新和失效等方面。以下是一个基本的私有缓存策略设计示例：

1. 缓存接口定义

首先，定义一个缓存接口，明确缓存的基本操作。

public interface Cache<K, V> {
    V get(K key);
    void put(K key, V value);
    void remove(K key);
    void clear();
    int size();
}

2. 缓存实现类

实现上述接口，可以使用ConcurrentHashMap来保证线程安全。

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SimpleCache<K, V> implements Cache<K, V> {
    private final ConcurrentHashMap<K, V> cacheMap = new ConcurrentHashMap<>();
    private final long maxCapacity;
    private final long ttl; // Time to live in milliseconds

    public SimpleCache(long maxCapacity, long ttl) {
        this.maxCapacity = maxCapacity;
        this.ttl = ttl;
    }

    @Override
    public V get(K key) {
        V value = cacheMap.get(key);
        if (value != null && !isExpired(key)) {
            return value;
        } else {
            cacheMap.remove(key);
            return null;
        }
    }

    @Override
    public void put(K key, V value) {
        if (cacheMap.size() >= maxCapacity) {
            // Optionally, implement a strategy to evict least recently used items
            cacheMap.clear();
        }
        cacheMap.put(key, value);
        scheduleExpiration(key, value);
    }

    @Override
    public void remove(K key) {
        cacheMap.remove(key);
    }

    @Override
    public void clear() {
        cacheMap.clear();
    }

    @Override
    public int size() {
        return cacheMap.size();
    }

    private boolean isExpired(K key) {
        // Implement logic to check if the item has expired
        // For simplicity, we assume all items have the same TTL
        return System.currentTimeMillis() - getCreationTime(key) > ttl;
    }

    private long getCreationTime(K key) {
        // Store creation time along with the value
        return ((CacheEntry<K, V>) cacheMap.get(key)).getCreationTime();
    }

    private void scheduleExpiration(K key, V value) {
        // Optionally, use a ScheduledExecutorService to expire items
        // ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1);
        // executor.schedule(() -> remove(key), ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    private static class CacheEntry<K, V> {
        private final V value;
        private final long creationTime;

        public CacheEntry(V value, long creationTime) {
            this.value = value;
            this.creationTime = creationTime;
        }

        public V getValue() {
            return value;
        }

        public long getCreationTime() {
            return creationTime;
        }
    }
}

3. 使用缓存

在实际应用中使用缓存。

public class CacheExample {
    public static void main(String[] args) {
        Cache<String, String> cache = new SimpleCache<>(100, 60000); // 100 items, 1 minute TTL

        cache.put("key1", "value1");
        System.out.println(cache.get("key1")); // Output: value1

        try {
            Thread.sleep(60001); // Wait for 1 minute and 1 second
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(cache.get("key1")); // Output: null (expired)
    }
}

4. 进一步优化

• LRU策略：使用LinkedHashMap实现最近最少使用（LRU）策略。
• 分布式缓存：如果需要分布式环境下的缓存，可以考虑使用Redis或Memcached。
• 异步过期：使用ScheduledExecutorService来异步处理缓存项的过期。
• 缓存预热：在系统启动时预加载常用数据到缓存中。

通过上述步骤，你可以设计一个基本的私有缓存策略，并根据具体需求进行扩展和优化。