【Ehcache技术专题】「入门到精通」带你一起从零基础进行分析和开发Ehcache框架的实战指南（1-基础概念）

发布时间：2023年12月19日

系列文章目录

本系列课程主要针对于Ehcache缓存框架功能的开发实践全流程技术指南！

第一节：Ehcache缓存框架的基本概念和简介
第二节：Ehcache缓存框架的配置分析和说明
第三节：Ehcache缓存框架的缓存方式的探索
第四节：Ehcache缓存框架的配置分析和说明
第五节：Ehcache缓存框架的查询分析和说明
第六节：Ehcache缓存框架的监听器功能扩展
第七节：Ehcache缓存框架的并发功能的开发
第八节：Ehcache缓存框架的同步阻塞的开发
第九节：Ehcache缓存框架的页面缓存的开发
第十节：Ehcache缓存框架之结合Spring整合

前言

Ehcache是一个流行的Java缓存框架，它提供了一种快速、可扩展和高效的方式来缓存数据。它可以帮助企业应用程序提高性能并减少数据库负载，因为它可以缓存经常访问的数据。

Ehcache的主要特点

快速：Ehcache使用内存缓存数据，因此它可以快速地访问缓存数据，而不需要从磁盘或数据库中读取数据。
可扩展：Ehcache可以在多个节点上运行，因此它可以扩展到大规模的应用程序中。
高效：Ehcache使用LRU（最近最少使用）算法来管理缓存数据，因此它可以有效地管理内存和缓存数据。
灵活：Ehcache可以配置为使用不同的缓存策略，例如时间到期、空间到期或手动删除。

Ehcache的使用非常简单。首先，您需要在应用程序中添加Ehcache的依赖项。然后，您可以使用Ehcache API来创建和管理缓存。以下是一个简单的示例：

CacheManager

CacheManager是Ehcache的核心，它的主要职责是对Cache的创建、移除和访问。只有CacheManager里面的Cache才能实现缓存数据的功能。一切使用Ehcache的应用都是从构建CacheManager开始的。构建CacheManager时，我们可以直接通过其构造方法来进行构建，也可以通过使用CacheManager提供的静态方法来进行构建。

构造方法构建

使用构造方法构建CacheManager时每次都会产生一个新的CacheManager对象，并且会以该CacheManager对应的name作为key保存该CacheManager。当我们在构建CacheManager时如果已经存在name相同正在使用的CacheManager，则会抛出异常。

此外，当多个CacheManager对应的storePath相同时，则它们存放在磁盘上包含缓存信息的文件将会相互覆盖。

代码如下（示例）：

CacheManager cacheManager = CacheManager.create();
Cache cache = new Cache("myCache", 10000, false, false, 5, 2);
cacheManager.addCache(cache);
cache.put(new Element("key", "value"));
Element element = cache.get("key");```

在这个例子中，我们创建了一个名为“myCache”的缓存，它可以存储10000个元素，并且在5秒钟内未被访问时将被删除。我们将一个名为“key”的元素放入缓存中，并从缓存中获取它。

除了基本的缓存操作之外，Ehcache还提供了一些高级功能，例如：

分布式缓存：Ehcache可以在多个节点上运行，因此它可以扩展到大规模的应用程序中。
缓存监听器：Ehcache可以配置为在缓存中添加、更新或删除元素时触发事件。
缓存持久化：Ehcache可以将缓存数据写入磁盘，以便在应用程序重新启动时恢复缓存数据。

使用默认配置

当我们使用CacheManager的无参构造方法来构造CacheManager时就是使用的默认配置。这种情况最终还是会寻找默认的配置文件进行配置。Ehcache首先会到类根路径下寻找一个叫ehcache.xml的配置文件来配置CacheManager，如果没有找到该文件，则会加载CacheManager的默认配置ehcache-failsafe.xml文件，这个文件是在ehcache.jar里面的。

关于配置文件如何配置的问题将在后续的文章中再做一个详细的讲解，这里先来简单看一个配置文件。

Xml代码

<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"  
  xsi:noNamespaceSchemaLocation="http://ehcache.org/ehcache.xsd">  
   <cache name="test" maxBytesLocalHeap="10M"/>  
</ehcache>

每一个配置文件的根元素都是ehcache，在该元素上可以指定一些CacheManager级别的参数。ehcache元素下的每一个cache元素代表一个缓存定义。cache元素上可以指定一些Cache级别的属性。下面是一个使用默认配置构建CacheManager的示例。

Java代码

@Test  
public void testDefault() {  
   CacheManager cacheManager = new CacheManager();  
   //输出当前cacheManager正在使用的配置对应的Xml格式文本  
   System.out.println(cacheManager.getActiveConfigurationText());  
}

以Configuration作为参数

Configuration是用来指定CacheManager配置信息的，其它通过不同的方式所指定的构造参数最终都会转化为一个对应的Configuration对象，然后再利用该Configuration对象初始化CacheManager。

Java代码

@Test  
public void test() {  
   //新建一个CacheManager的配置信息  
   Configuration configuration = new Configuration();  
   //新建一个缓存的配置信息  
   CacheConfiguration cacheConfiguration = new CacheConfiguration().name("test");  
   //指定当前缓存的最大堆内存值为100M  
   cacheConfiguration.maxBytesLocalHeap(100, MemoryUnit.MEGABYTES);  
   //添加一个cache  
   configuration.addCache(cacheConfiguration);  
   configuration.dynamicConfig(false);  //不允许动态修改配置信息  
   CacheManager cacheManager = new CacheManager(configuration);  
   Cache cache = cacheManager.getCache("test");  
   cache.put(new Element("test", "test"));  
   System.out.println(cache.get("test").getObjectValue());;  
}

以xml格式的配置对应的InputStream作为参数

通过xml格式的配置对应的InputStream作为参数时，Ehcache会对Xml进行解析，然后构造一个对应的Configuration对象。

Java代码

public void testInputStream() throws IOException {  
   InputStream is = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("/ehcache.xml");  
   CacheManager cacheManager = new CacheManager(is);  
   is.close();  
   System.out.println(cacheManager.getActiveConfigurationText());  
}

以xml格式的配置文件对应的路径作为参数

指定xml格式的配置文件对应的路径后，Ehcache会获取指定路径对应的配置文件，然后获取其输入流，再利用InputStream的方式构造CacheManager。这里的路径可以是相对路径，也可以是绝对路径。

Java代码

@Test  
public void testXmlPath() {  
   //这个文件路径可以是相对路径，也可以是绝对路径。这里使用的是相对路径。  
   CacheManager cacheManager = new CacheManager("src/main/resources/ehcache/ehcache.xml");  
   System.out.println(cacheManager.getActiveConfigurationText());  
}

以xml格式的配置对应的URL作为参数

以URL作为参数时，实际上ehcache还是通过获取URL对应的InputStream，然后再利用该InputStream以InputStream构造CacheManager的方式进行CacheManager的构造。

Java代码

@Test  
public void testURL() {  
   URL url = this.getClass().getResource("/ehcache.xml");  
   CacheManager cacheManager = new CacheManager(url);  
   System.out.println(cacheManager.getActiveConfigurationText());  
}

静态方法构建

在CacheManager内部定义了一系列的用于构建CacheManager对象的静态方法。
这主要可以分为两大类，一类是通过create()方法及其重载方法构建的，一类是通过newInstance()方法及其重载方法构建的。create()方法构建的都是单例，而newInstance()方法构建的可能是单例，也可能是多例。

在CacheManager内部持有一个CacheManager类型的singleton对象，每次我们调用create()方法及其重载方法时，Ehcache都会判断当前的singleton对象是否非空，如果非空则直接返回，否则则以相应的配置构建一个CacheManager对象赋给singleton并进行返回。

在调用newInstance()方法及其重载方法构建CacheManager时，Ehcache 首先会判断我们之前是否创建过且还存在同样名称的CacheManager对象，如果有则直接返回该CacheManager对象，否则将新建一个CacheManager进行返回。所以调用CacheManager的newInstance()系列方法构建CacheManager与直接调用CacheManager的构造方法构造CacheManager对象的区别就在于调用newInstance()系列方法时如有同名的存在，会直接返回先前的，而不会抛出异常。此外CacheManager内部还定义了一个getInstance()静态方法，调用它时相当于是调用了不带参数的create()方法。

create方法

在CacheManager内部一共定义有五个create()方法，分别对应于CacheManager的五个newInstance()方法，而每一个newInstance()方法又对应于CacheManager对应的构造方法。在调用时Ehcache会先判断CacheManager内部持有的singleton是否为空，非空则直接返回singleton，否则将返回对应参数的newInstance()返回的实例对象并赋值给singleton。

public void test() {  
   //以默认配置创建一个CacheManager单例  
   CacheManager cacheManager = CacheManager.create();  
   //以config对应的配置创建CacheManager单例  
   Configuration config = ...;
//以某种方式获取的Configuration对象  
   cacheManager = CacheManager.create(config);  
   //以configurationFileName对应的xml文件定义的配置创建CacheManager单例  
   String configurationFileName = ...;//xml配置文件对应的文件名称，包含路径  
   cacheManager = CacheManager.create(configurationFileName);  
    //以is对应的配置信息创建CacheManager单例  
   InputStream is = ...; //以某种方式获取到的Xml配置信息对应的输入流  
   cacheManager = CacheManager.create(is);  
   //以URL对应的配置信息创建CacheManager单例  
   URL url = ...;  //以某种方式获取到的Xml配置信息对应的URL  
   cacheManager = CacheManager.create(url);  
}

newInstance方法

在CacheManager内部一共定义有五个newInstance()方法，分别对应于CacheManager的五个构造方法。在调用newInstance()方法时，Ehcache会查看CacheManager内部是否保存有曾经新建的且同名的CacheManager，如果有则返回该对象，否则构建一个新的CacheManager对象进行返回。所以newInstance()方法并不一定会产生一个新的对象。

public void test() {  
   //以默认配置创建一个CacheManager  
   CacheManager cacheManager = CacheManager.newInstance();  
   //以config对应的配置创建CacheManager  
   Configuration config = ...;//以某种方式获取的Configuration对象  
   cacheManager = CacheManager.newInstance(config);  
   //以configurationFileName对应的xml文件定义的配置创建CacheManager  
   String configurationFileName = ...;//xml配置文件对应的文件名称，包含路径  
   cacheManager = CacheManager.newInstance(configurationFileName);  
   //以is对应的配置信息创建CacheManager  
   InputStream is = ...; //以某种方式获取到的Xml配置信息对应的输入流  
   cacheManager = CacheManager.newInstance(is);  
   //以URL对应的配置信息创建CacheManager  
   URL url = ...;  //以某种方式获取到的Xml配置信息对应的URL  
   cacheManager = CacheManager.newInstance(url);  
}

CacheManager的关闭

当我们不再需要使用CacheManager的时候，我们需要将CacheManager进行关闭。Ehcache为我们提供了一个关闭CacheManager的钩子，默认情况下是不可用的，通过设置系统属net.sf.ehcache.enableShutdownHook=true就可以将该功能打开。但是官方还是推荐我们在程序里面调用CacheManager的shutdown()方法来将当前CacheManager进行关闭。

Cache

在Ehcache中定义了一个对缓存进行处理的接口叫Ehcache，Cache是Ehcache的一个实现类。Cache是由CacheManager进行管理的，使用CacheManager生成的就是一个Cache对象。Cache里面保存的是一个个的Element对象，这些对象通常都是保存在MemoryStore里面的，但也可以溢出到DiskStore。Element里面存放的是一个key和value的配对，其中key和value都是Object。Cache的创建可以事先在创建CacheManager的时候定义好，也可以在之后调用CacheManager实例的相关方法进行Cache的添加。Cache是线程安全的。

public void test() {  
   CacheManager cacheManager = CacheManager.create();  
   //以默认配置添加一个名叫cacheName的Cache。  
   cacheManager.addCache("cacheName");  
   Cache cache = cacheManager.getCache("cacheName");  
   Element ele = new Element("key", "value");  
   //把ele放入缓存cache中  
   cache.put(ele);  
}

Cache的创建

Cache的创建主要有两种方式，一种是通过Cache的构造方法创建，另一种是通过CacheManager创建。Cache中定义了一系列的构造方法，这里我们拿常用的利用CacheConfiguration来构造Cache做个示例。

public void cache() {  
   //内存中保存的Element的最大数量  
   int maxEntriesLocalHeap = 10000;  
   CacheConfiguration cacheConfiguration = new CacheConfiguration("cacheName", maxEntriesLocalHeap);  
   cacheConfiguration.overflowToOffHeap(false);  
   Cache cache = new Cache(cacheConfiguration);  
   //使用默认配置创建CacheManager  
   CacheManager cacheManager = CacheManager.create();  
   //只有添加到CacheManager中的Cache才是有用的  
   cacheManager.addCache(cache);  
   cache.put(new Element("key", "value"));  
   System.out.println(cache.get("key"));  
}

注意：通过使用Cache的构造方法直接new出来的Cache一定要添加到CacheManager中才能使用。

通过CacheManager创建的Cache是指我们把Cache定义在CacheManager对应的配置信息里面，这样在创建CacheManager的时候也会把其中定义的Cache进行实例化并添加到对应的CacheManager中。根据构建CacheManager的方式不同，我们把Cache定义在CacheManager的配置信息中的方式也不同。总的来说有两种方式，一种是定义的对应的Xml格式的配置信息中，另一种是通过Configuration构建CacheManager时把CacheConfiguration添加到Configuration中。在之前介绍CacheManager的时候我们已经提到了在Ehcache配置文件中每一个cache元素代表一个Cache定义。简单示例如下：

<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"  
   xsi:noNamespaceSchemaLocation="http://ehcache.org/ehcache.xsd">  
   <cache name="test" maxBytesLocalHeap="10M"/>  
</ehcache>

通过Configuration构建CacheManager时我们只需要把Cache定义即CacheConfiguration添加到Configuration中即可，示例代码如下：

@Test  
public void cache2() {  
   CacheConfiguration cacheConfiguration = new CacheConfiguration();  
   cacheConfiguration.setName("test");  //指定cache名称  
   cacheConfiguration.setMaxBytesLocalHeap("10M");   //指定最大可用堆内存  
   Configuration config = new Configuration(); //构建一个空配置  
   //添加Cache配置信息到CacheManager的配置信息中  
   config.addCache(cacheConfiguration);  
   CacheManager cacheManager = CacheManager.create(config);  
   System.out.println(cacheManager.getOriginalConfigurationText());  
   Cache cache = cacheManager.getCache("test");  
   cache.put(new Element("key", "value"));  
}

Cache内容的CRUD

Cache内容的CRUD是指对Cache中保存的元素进行CRUD操作。

新增元素

新增元素可以通过Cache的put(Element ele)方法来进行。Element是键值对形式，我们真正想要缓存的其实是Element的value，但是我们可以通过key来区别不同的value。同时Element中还包括我们缓存的一些额外信息，如缓存的时间等。Element的key和value类似于Map的key和value，均可为Object对象。

Java代码

public class CacheCRUDTest {  
   private CacheManager cacheManager;  
   @Before  
   public void before() {  
      cacheManager = CacheManager.create();  
      cacheManager.addCache("cache");  
   }  
   @After  
   public void after() {  
      cacheManager.shutdown();  
   }  
    
   /** 
    * 往Cache中新增元素 
    */  
   @Test  
   public void create() {  
      Cache cache = cacheManager.getCache("cache");  
      Element ele = new Element("key", "value");  
      //把ele放入缓存cache中  
      cache.put(ele);  
   }  
   
}

获取元素

获取元素的时候我们可以通过Cache的get()方法来进行的，其接收的参数是元素的key。

Java代码

/** 
 * 从Cache中读取元素 
 */  
@Test  
public void read() {  
   Cache cache = cacheManager.getCache("cache");  
   //通过key来获取缓存中对应的元素  
   Element ele = cache.get("key");  
   System.out.println(ele);  
   if (ele != null) {//当缓存的元素存在时获取缓存的值  
      System.out.println(ele.getObjectValue());  
   }  
}

更新元素

当我们在往Cache里面put元素的时候，如果Cache中已经存在相同key的元素了，则会用新的元素替换旧的元素，这也就意味着之前元素的一些信息将会丢失，如被查到的次数hitCount和创建时间等。

/** 
 * 更新元素 
 */  
@Test  
public void update() {  
   Cache cache = cacheManager.getCache("cache");  
   cache.put(new Element("key", "value1"));  
   System.out.println(cache.get("key"));  
   //当添加元素的时候，如果缓存中已经存在相同key的元素则会将后者覆盖前者  
   cache.put(new Element("key", "value2"));  
   System.out.println(cache.get("key"));  
}

此外，使用Cache的replace(Element ele)方法也可以更新Cache中对应的元素。与直接put更新不同的是，replace只会在Cache中拥有相同key的元素时才会对之前的元素进行更新。replace也会覆盖之前元素信息。

/** 
 * 更新元素 
 */  
@Test  
public void update() {  
   Cache cache = cacheManager.getCache("cache");  
   cache.put(new Element("key", "value1"));  
   System.out.println(cache.get("key"));  
   //替换元素的时候只有Cache中已经存在对应key的元素时才会替换，否则不操作。  
   cache.replace(new Element("key", "value2"));  
   System.out.println(cache.get("key"));  
}

删除元素

删除元素是通过Cache的remove()方法进行的，其接收所要删除元素的key作为参数。

/** 
 * 根据key来移除一个元素 
 */  
@Test  
public void delete() {  
   Cache cache = cacheManager.getCache("cache");  
   //根据key来移除一个元素  
   cache.remove("key");  
   System.out.println(cache.get("key"));  
}

总结

总之，Ehcache是一个强大的Java缓存框架，它可以帮助企业应用程序提高性能并减少数据库负载。它具有快速、可扩展、高效和灵活的特点，并提供了许多高级功能，例如分布式缓存、缓存监听器和缓存持久化。

文章来源:https://blog.csdn.net/l569590478/article/details/135072877
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