故事背景
随着硬件价格的走低，大家对硬件的依赖越来越高。甚至听说，代码不重要，不行就加机器呗。比如缓存的使用，通常有基于虚拟机内存、基于磁盘存储、基于中间件（Redis 内存）等方式，我们都知道，最适合的才是最好的，但实践中，往往是动不动就直接上 Redis。
那么，Redis 一定是最好的选择吗？单不说对内存的要求，从效率和性能上来说，也未必是最优的。所以，不同的场景使用不同的缓存策略才是高手应该追求的。
这篇文章就带大家认识除 Redis 之外的另一种缓存框架：EhCache。之所以要写写，也是因为项目中运用了此框架，同时又遇到点问题，于是决定深入研究一下。研究之后，发现还真有点意思~
EhCache 简介
EhCache 是一个纯 Java 的进程内缓存框架，具有快速、精干的特点。注意的这里的关键字进程，基于进程的缓存直觉告诉我们效率肯定要高一些，因为它直接在进程之内进行操作，但不同应用之间缓存的共享可能就会有问题。
EhCache 是 Hibernate 中默认的 CacheProvider，Spring Boot 也对其进行了支持，Spring 中提供的缓存抽象也支持对 EhCache 缓存框架的绑定，而且支持基于注解的方式来使用。因此，EhCache 是一款被广泛使用的基于 Java 的高速缓存框架，使用起来也非常方便。
EhCache 提供了多种缓存策略，主要分为内存和磁盘两级，是一款面向通用缓存、Java EE 和轻量级容器的缓存框架。
EhCache 的特点
简单说一下该框架的特点：
- 简单、快速，拥有多种缓存策略；
- 缓存数据有两级：内存和磁盘，无需担心容量问题；
- 缓存数据会在虚拟机重启的过程中写入磁盘；
- 可以通过 RMI、可插入 API 等方式进行分布式缓存；
- 具有缓存和缓存管理器的侦听接口；
- 支持多缓存管理器实例，以及一个实例的多个缓存区域，并提供 Hibernate 的缓存实现；
EhCache 可以单独使用，但通常会与 Mybatis、Shiro 等三方类库结合使用。本人项目中使用 EhCache 就是结合 Shiro 来使用的。
除了优点，EhCache 也还有一些缺点。比如，非常占用磁盘空间，这是因为 DiskCache 的算法简单，只是对元素直接追加存储。这样虽然可以提高效率，但在使用频繁的系统中，磁盘很快会满。
另外就是不能保证数据安全，当然突然 kill 掉 Java 进程时，可能会产生冲突。EhCache 解决冲突的方法是重建 Cache，这对 Cache 数据需要保持时可能会产生影响。Cache 只是简单的加速，不能保证数据的安全。
EhCache 与 Redis
EhCache 直接在 JVM 中进行缓存，速度快，效率高。与 Redis 相比，操作简单、易用、高效，虽然 EhCache 也提供有缓存共享的方案，但对分布式集群的支持不太好，缓存共享实现麻烦。
Redis 是通过 Socket 访问到缓存服务，效率比 EhCache 低，比数据库要快很多，处理集群和分布式缓存方便，有成熟的方案。
所以，如果是单体应用，或对缓存访问要求很高，可考虑采用 EhCache；如果是大型系统，存在缓存共享、分布式部署、缓存内容很大时，则建议采用 Redis。
EhCache 架构图
看一下 EhCache 的架构图，大概了解一下它由几部分组成。
Ehcache-architecture
Cache Replication 部分提供了缓存复制的机制，用于分布式环境。EhCache 最初是独立的本地缓存框架组件，在后期的发展中，结合 Terracotta 服务阵列模型，可以支持分布式缓存集群，主要有 RMI、JGroups、JMS 和 Cache Server 等传播方式进行节点间通信。
In-process APIs 则提供了基于 JSR、JMX 等标准的支持，能够较好的兼容和移植，同时对各类对象有较完善的监控管理机制。
Network APIs 则对外提供了基于 RESTful API、JMS API、Cache Server 等方式的支持。
在使用过程中，需要关注的核心部分便是中间的 Core 部分了。它包含了核心的 API 和概念：
- CacheManager：缓存管理器，可以通过单例或者多例的方式创建，也是 Ehcache 的入口类。
- Cache：每个 CacheManager 可以管理多个 Cache，每个 Cache 可以采用 hash 的方式管理多个 Element。所有 cache 都实现了 Ehcache 接口；
- Element：单条缓存数据的组成单位，用于存放真正缓存内容的。
三者的管理可以用下图表示：
CacheManager
缓存过期策略
在架构图中还可以看到 Memory Store LRU、Memory Store LFU、Memory Store FIFO 等内存存储算法。也就是当缓存占用空间接近临界值时，会采用上面的淘汰策略来清理掉一部分数据。
EhCache 提供了三种淘汰算法：
- FIFO：First In First Out，先进先出。判断被存储的时间，离目前最远的数据优先被淘汰。
- LRU：Least Recently Used，最近最少使用。判断最近被使用的时间，目前最远的数据优先被淘汰。
- LFU：Least Frequently Used，最不经常使用。在一段时间内，数据被使用次数最少的，优先被淘汰。
Ehcache 采用的是懒淘汰机制，每次往缓存放入数据时，都会存一个时间，在读取时要和设置的时间做 TTL 比较来判断是否过期。
EhCache 实战解析
了解了上面的基础知识之后，来实验一下 EhCache 如何使用。其中 EhCache2.x 和 EhCache3.x 的使用差距较大。
这里采用比较新的 3.9.6 版本，不同的版本在 API 的使用上会有所差异。
基于 API 使用 EhCache
EhCache 提供了基于 API 和 xml 两种形式创建 CacheManger 和 Cache。先来看基于 API 的形式：
在 pom 文件中引入 EhCache 依赖：
<dependency>
<groupId>org.ehcache</groupId>
<artifactId>ehcache</artifactId>
<version>3.9.6</version>
</dependency>
创建并使用的代码如下：
public class EhCacheTest {
@Test
public void test() {
CacheManager cacheManager = CacheManagerBuilder.newCacheManagerBuilder()
.withCache("preConfigured",
CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(Long.class, String.class,
ResourcePoolsBuilder.heap(100)).build())
.build(true);
Cache<Long, String> preConfigured = cacheManager.getCache("preConfigured", Long.class, String.class);
System.out.println("从缓存中获取key为preConfigured：" + preConfigured);
Cache<Long, String> myCache = cacheManager.createCache("myCache",
CacheConfigurationBuilder.newCacheConfigurationBuilder(Long.class, String.class,
ResourcePoolsBuilder.heap(100)).build());
myCache.put(1L, "da one!");
String value = myCache.get(1L);
System.out.println("从缓存中获取key为1L：" + value);
cacheManager.close();
}
}
上述代码基于 API 的形式演示了如何创建 CacheManager 及 Cache，并对 Cache 进行设置和获取。
基于 XML 使用 EhCache
依赖 Jar 包不变，在 src/main/resources / 目录下创建配置文件 ehcache.xml。
<config
xmlns:xsi='http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance'
xmlns='http://www.ehcache.org/v3'
xsi:schemaLocation="http://www.ehcache.org/v3 http://www.ehcache.org/schema/ehcache-core.xsd">
<cache alias="foo">
<key-type>java.lang.String</key-type>
<value-type>java.lang.String</value-type>
<resources>
<heap unit="entries">20</heap>
<offheap unit="MB">10</offheap>
</resources>
</cache>
<cache-template name="myDefaults">
<key-type>java.lang.Long</key-type>
<value-type>java.lang.String</value-type>
<heap unit="entries">200</heap>
</cache-template>
<cache alias="bar" uses-template="myDefaults">
<key-type>java.lang.Number</key-type>
</cache>
<cache alias="simpleCache" uses-template="myDefaults" />
</config>
3.x 版本与 2.x 版本有所区别，在 xml 配置文件上非常明显。2.x 中以 ehcache 元素为根节点，而 3.x 则以 config 为根节点。
在上述 xml 中包含三部分：
- 普通缓存 cache-foo：别名为 foo 的缓存，缓存的 Key-Value 值类型均为 String。如果没有指定，默认就是 Object 类型。
- 缓存模板 cache-template：实现一个配置抽象，以便在未来可以进行扩展；
- 基于缓存模板的 cache-bar：使用了 cache-template 模板 myDefaults，并且覆盖了 key-type 类型，myDefaults 的 key-type 是 Long 类型，覆盖后成了 Number 类型；
cache 中其他属性及元素：
- name 为名称；
- alias 为别名；
- key-type 为 key 的类型；
- value-type 为 value 的类型；
- heap 指定堆中可创建的实体格式，其中 unit=“entries”，表示后面的 20 是实体；
- offheap 表示在开始淘汰过期缓存项之前，可以分配多达 10M 的堆内存；
- uses-template 表示使用模板的名称；
当然，也可以通过 persistence 元素来配置缓存的目录等。其他属性的使用，大家可以慢慢探索。
基于 Spring Boot 使用 EhCache
前面已经提到，Spring 对缓存进行了支持，Spring Boot 也对缓存进行了自动配置的支持。下面就基于 Spring Boot 来完成 EhCache 的集成以及使用案例演示。
在 Spring Boot 中引入对应的 starter：
<!-- ehcache依赖-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.ehcache</groupId>
<artifactId>ehcache</artifactId>
<version>3.9.6</version>
</dependency>
在 application.properties 中配置添加如下配置：
spring.cache.ehcache.config=ehcache.xml
在 Spring Boot 启动类上添加 @EnableCaching 注解：
@EnableCaching
@SpringBootApplication
@MapperScan("com.secbro.mapper")
public class SpringBootMainApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringBootMainApplication.class, args);
}
}
创建一个用户缓存的实体类 Person：
@Data
public class Person {
public Person(int id,String name){
this.id = id;
this.name = name;
}
private int id;
private String name;
}
对应的 Service 方法实现：
public interface PersonService {
Person getById(int id);
}
@Slf4j
@Service("personService")
public class PersonServiceImpl implements PersonService {
@Cacheable(value = "personCache", key = "#id")
@Override
public Person getById(int id) {
log.info("查询id={}的用户", id);
if (id == 1) {
return new Person(1, "Tom");
} else if (id == 2) {
return new Person(2, "Jim");
}
return new Person(3, "Other");
}
}
通过 Spring 提供 @Cacheable 注解指定了缓存的名称为 personCache，key 为 id。在方法内打印日志，如果调用到方法内，则会打印。
编写单元测试类：
@Slf4j
@SpringBootTest
@TestMethodOrder(MethodOrderer.OrderAnnotation.class)
class PersonServiceTest {
@Resource
private PersonService personService;
@org.junit.jupiter.api.Order(1)
@Test
void testCache() throws InterruptedException {
log.info("第1次查询id=1的数据");
personService.getById(1);
log.info("第2次查询id=1的数据");
personService.getById(1);
Thread.sleep(3000);
}
}
两次调用对应的方法，打印日志如下：
c.s.s.PersonServiceTest : 第1次查询id=1的数据
c.s.s.i.PersonServiceImpl : 查询id=1的用户
c.s.s.PersonServiceTest : 第2次查询id=1的数据
可以看到，第一进入方法内进行查询，第二次便走了缓存。
关于 Spring 提供的 cache 注解的使用还有很多使用方法和场景，这里就不再展开了。
小结
因为工作恰好用到该技术，就钻研并写成文章带大家领略了 EhCache 的基本知识、技术架构、使用场景、API 使用以及基于 Spring Boot 的集成。整体而言，算是入门级别的，大家可以在此基础上进一步学习扩展。至于 EhCache 对分布式的支持部分，本文并未涉及，主要原因是使用起来并没那么好用，如果感兴趣的话可自行研究。
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原始发表：2021-12-15 ，如有侵权请联系 [email protected] 删除