寫在前面

往往開始做一個項目時，不會過多的考慮性能問題，以快速迭代功能為主。后續(xù)隨著業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，系統(tǒng)運(yùn)行的性能越來越慢，此時，就需要對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，而效果最顯著的就是給系統(tǒng)加上緩存。那么，問題來了，當(dāng)你為系統(tǒng)加上緩存時，有沒有考慮過使用緩存需要注意哪些事項呢？

緩存命中率

緩存命中率是從緩存中讀取數(shù)據(jù)的次數(shù)與總讀取次數(shù)的比率，命中率越高越好。緩存命中率=從緩存中讀取次數(shù) / (總讀取次數(shù) (從緩存中讀取次數(shù) + 從慢速設(shè)備上讀取次數(shù)))。這是一個非常重要的監(jiān)控指標(biāo)，如果做緩存，則應(yīng)通過監(jiān)控這個指標(biāo)來看緩存是否工作良好。

緩存類型

緩存類型總體上來看，可以分為：堆緩存、堆外緩存、磁盤緩存和分布式緩存。

堆內(nèi)存

使用Java堆內(nèi)存來存儲對象。使用堆緩存的好處是沒有序列化/反序列化，是最快的緩存。缺點也很明顯，當(dāng)緩存的數(shù)據(jù)量很大時，GC（垃圾回收）暫停時間會變長，存儲容量受限于堆空間大小。一般通過軟引用/弱引用來存儲緩存對象。即當(dāng)堆內(nèi)存不足時，可以強(qiáng)制回收這部分內(nèi)存釋放堆內(nèi)存空間。一般使用堆緩存存儲較熱的數(shù)據(jù)?？梢允褂肎uava Cache、Ehcache 3.x、 MapDB實現(xiàn)。

堆外內(nèi)存

即緩存數(shù)據(jù)存儲在堆外內(nèi)存，可以減少GC暫停時間（堆對象轉(zhuǎn)移到堆外，GC掃描和移動的對象變少了），可以支持更多的緩存空間（只受機(jī)器內(nèi)存大小限制，不受堆空間的影響）。但是，讀取數(shù)據(jù)時需要序列化/反序列化。因此，會比堆緩存慢很多?？梢允褂肊hcache 3.x、 MapDB實現(xiàn)。

磁盤緩存

即緩存數(shù)據(jù)存儲在磁盤上，在JVM重啟時數(shù)據(jù)還存在，而堆/堆外緩存數(shù)據(jù)會丟失，需要重新加載?？梢允褂肊hcache 3.x、MapDB實現(xiàn)。

分布式緩存

分布式緩存可以使用ehcache-clustered(配合Terracotta server)實現(xiàn)Java進(jìn)程間分布式緩存。也可以使用Memcached、Redis實現(xiàn)。

使用分布式緩存時，有兩種模式如下：

• 單機(jī)模式：存儲最熱的數(shù)據(jù)到堆緩存，相對熱的數(shù)據(jù)到堆外緩存，不熱的數(shù)據(jù)到磁盤緩存。
• 集群模式：存儲最熱的數(shù)據(jù)到堆緩存，相對熱的數(shù)據(jù)到對外緩存，全量數(shù)據(jù)到分布式緩存。

緩存回收策略

緩存的回收策略總體上來說包含：基于空間的回收策略、基于容量（空間）的回收策略、基于時間的回收策略和基于對象引用的回收策略。

基于空間

基于空間指緩存設(shè)置了存儲空間，如設(shè)置為10MB，當(dāng)達(dá)到存儲空間上限時，按照一定的策略移除數(shù)據(jù)。

基于容量

基于容量指緩存設(shè)置了最大大小，當(dāng)緩存的條目超過最大大小時，按照一定的策略移除舊數(shù)據(jù)。

基于時間

TTL(Time To Live):存活期，即緩存數(shù)據(jù)從創(chuàng)建開始直到到期的一個時間段（不管在這個時間段內(nèi)有沒有被訪問，緩存數(shù)據(jù)都將過期）。TTI(Time To Idle)：空閑期，即緩存數(shù)據(jù)多久沒被訪問后移除緩存的時間。

基于對象引用

軟引用：如果一個對象是軟引用，則當(dāng)JVM堆內(nèi)存不足時，垃圾回收器可以回收這些對象。軟引用適合用來做緩存，從而當(dāng)JVM堆內(nèi)存不足時，可以回收這些對象騰出一些空間供強(qiáng)引用對象使用，從而避免OOM。弱引用：當(dāng)垃圾回收器回收內(nèi)存時，如果發(fā)現(xiàn)弱引用，則將它立即回收。相對于軟引用，弱引用有更短的生命周期。

注意：只有在沒有其他強(qiáng)引用對象引用弱引用/軟引用對象時，垃圾回收時才回收該引用。即如果有一個對象（不是弱引用/軟引用對象）引用了弱引用/軟引用對象，那么垃圾回收時不會回收該弱引用/軟引用對象。

回收算法

使用基于空間和基于容量的緩存會使用一定的策略移除舊數(shù)據(jù)，通常包含：FIFO算法、LRU算法和LFU算法。

• FIFO(First In First Out)：先進(jìn)先出算法，即先放入緩存的先被移除。
• LRU(Least Recently Used)：最近最少使用算法，時間時間距離現(xiàn)在最久的那個被移除。
• LFU(Least Frequently Used)：最不常用算法，一定時間段內(nèi)使用次數(shù)（頻率）最少的那個被移除。

實際應(yīng)用中基于LRU的緩存居多。