缓存工具CacheUtil - 并发环境的缓存值存取

目的

适合并发环境的缓存值存取
读取缓存值时，只需关注数据来源。不用再关注将源数据存入缓存等后续处理。
应用程序N次读取数据时，数据源读取一次，缓存读取N-1次。

设计

当从缓存查找失败，则去数据源获取。获取成功，存入缓存并返回。

实现

Sourcable

/**

 * 可溯源的。可从数据源获取数据

 */

public interface Sourcable {

    /**

     * 从数据源获取

     */

    <T> T get();

}

CacheUtil

public class CacheUtil {

    private static final transient Log logger = LogFactory.getLog(CacheUtil.class);

//    @Resource(name = "memCacheServiceImpl")

    private static CacheService cache;

    /**

     * 获取value

     * 如果从缓存查找失败，则尝试从数据源获取，获取成功，存入缓存并返回。

     * @param key

     * @param source Sourcable的实现，用于读取源数据。

     * @param isShort 是否(短时间)暂存

     */

    public static <T> T get(String key, Sourcable source, boolean isShort) {

        logger.debug("-> [" + Thread.currentThread().getId() + "] Enter");

        T value = get(key);

        if (value == null && source != null) {

            // 缓存查找失败，尝试从数据源获取

            logger.debug("-> [" + Thread.currentThread().getId() + "] try to Lock");

            key = key.intern();

            synchronized (key) {

                logger.debug("-> [" + Thread.currentThread().getId() + "] Locked");

                value = get(key);

                // 双重检查。防止多线程重复从数据源读取

                if (value == null) {

                    // 从数据源获取

                    value = source.get();

                    if (value != null) {

                        // 存入缓存

                        if (isShort) {

                            // 暂存cache

                            put4short(key, value);

                        } else {

                            // 常规存入cache，正常有效期

                            put(key, value);

                        }

                    }

                    logger.debug("-> [" + Thread.currentThread().getId() + "] Loaded");

                }

            }

        }

        logger.debug("-> [" + Thread.currentThread().getId() + "] get: " + value);

        return value;

    }

    // 其他代码省略..

}

测试

CacheUtilTest

public class CacheUtilTest extends SpringTest {

    @Test

    public void get() throws Exception {

        final Long resourceId = 173L;

        final String cacheKey = Resource.class.getName() + '#' + resourceId;

        // 清除

        CacheUtil.delete(cacheKey);

        // 1000个线程并发存取

        int num = 1000;

        Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(num);

        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(num);

        for (int i = 0; i < num; i++) {

            executor.execute(() -> {

                // new String(cacheKey)。 用于验证不同key对象时，同步锁的有效性

                String key = new String(cacheKey);

                // 读取缓存值时，只需关注数据来源。不用再关注将源数据存入缓存。

                Resource resource = CacheUtil.get(key, new Sourcable() {

                        @Override

                        public <T> T get() {

                            List<Resource> resources = DAOUtil.findByHql("FROM Resource WHERE resourceId=" + resourceId);

                            if (CollectionUtils.isNotEmpty(resources)) {

                                return resources.get(0);

                            }

                            return null;

                        }

                    });

                latch.countDown();

            });

        }

        latch.await();

    }

}

附录

SpringTest

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)

@ContextConfiguration("classpath:context/spring.xml")

public abstract class SpringTest {}

结果

10个线程运行结果：

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,526 (CacheUtil.java:46).get - [pool-1-thread-2] 14030

-> [29] Enter

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,527 (CacheUtil.java:46).get - [pool-1-thread-8] 14031

-> [35] Enter

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,527 (CacheUtil.java:46).get - [pool-1-thread-10] 14031

-> [37] Enter

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,528 (CacheUtil.java:46).get - [pool-1-thread-9] 14032

-> [36] Enter

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,527 (CacheUtil.java:46).get - [pool-1-thread-4] 14031

-> [31] Enter

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,527 (CacheUtil.java:46).get - [pool-1-thread-7] 14031

-> [34] Enter

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,526 (CacheUtil.java:46).get - [pool-1-thread-6] 14030

-> [33] Enter

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,526 (CacheUtil.java:46).get - [pool-1-thread-5] 14030

-> [32] Enter

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,555 (CacheUtil.java:49).get - [pool-1-thread-7] 14059

-> [34] try to Lock

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,557 (CacheUtil.java:53).get - [pool-1-thread-7] 14061

-> [34] Locked

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,561 (CacheUtil.java:49).get - [pool-1-thread-5] 14065

-> [32] try to Lock

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,555 (CacheUtil.java:49).get - [pool-1-thread-4] 14059

-> [31] try to Lock

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,547 (CacheUtil.java:49).get - [pool-1-thread-10] 14051

-> [37] try to Lock

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,547 (CacheUtil.java:49).get - [pool-1-thread-8] 14051

-> [35] try to Lock

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,547 (CacheUtil.java:49).get - [pool-1-thread-9] 14051

-> [36] try to Lock

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,547 (CacheUtil.java:49).get - [pool-1-thread-2] 14051

-> [29] try to Lock

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,528 (CacheUtil.java:46).get - [pool-1-thread-1] 14032

-> [28] Enter

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,527 (CacheUtil.java:46).get - [pool-1-thread-3] 14031

-> [30] Enter

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,565 (CacheUtil.java:49).get - [pool-1-thread-6] 14069

-> [33] try to Lock

Hibernate: FROM Resource WHERE resourceId=173

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,595 (CacheUtil.java:49).get - [pool-1-thread-1] 14099

-> [28] try to Lock

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,599 (CacheUtil.java:49).get - [pool-1-thread-3] 14103

-> [30] try to Lock

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,639 (CacheUtil.java:72).get - [pool-1-thread-7] 14143

-> [34] Loaded

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,639 (CacheUtil.java:53).get - [pool-1-thread-3] 14143

-> [30] Locked

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,639 (CacheUtil.java:76).get - [pool-1-thread-7] 14143

-> [34] get: /uploadfiles/resource/2014122313575119.png

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,645 (CacheUtil.java:53).get - [pool-1-thread-1] 14149

-> [28] Locked

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,645 (CacheUtil.java:76).get - [pool-1-thread-3] 14149

-> [30] get: /uploadfiles/resource/2014122313575119.png

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,651 (CacheUtil.java:76).get - [pool-1-thread-1] 14155

-> [28] get: /uploadfiles/resource/2014122313575119.png

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,651 (CacheUtil.java:53).get - [pool-1-thread-6] 14155

-> [33] Locked

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,658 (CacheUtil.java:76).get - [pool-1-thread-6] 14162

-> [33] get: /uploadfiles/resource/2014122313575119.png

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,658 (CacheUtil.java:53).get - [pool-1-thread-2] 14162

-> [29] Locked

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,665 (CacheUtil.java:76).get - [pool-1-thread-2] 14169

-> [29] get: /uploadfiles/resource/2014122313575119.png

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,665 (CacheUtil.java:53).get - [pool-1-thread-9] 14169

-> [36] Locked

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,671 (CacheUtil.java:76).get - [pool-1-thread-9] 14175

-> [36] get: /uploadfiles/resource/2014122313575119.png

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,671 (CacheUtil.java:53).get - [pool-1-thread-8] 14175

-> [35] Locked

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,676 (CacheUtil.java:76).get - [pool-1-thread-8] 14180

-> [35] get: /uploadfiles/resource/2014122313575119.png

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,676 (CacheUtil.java:53).get - [pool-1-thread-10] 14180

-> [37] Locked

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,681 (CacheUtil.java:76).get - [pool-1-thread-10] 14185

-> [37] get: /uploadfiles/resource/2014122313575119.png

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,681 (CacheUtil.java:53).get - [pool-1-thread-4] 14185

-> [31] Locked

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,686 (CacheUtil.java:76).get - [pool-1-thread-4] 14190

-> [31] get: /uploadfiles/resource/2014122313575119.png

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,686 (CacheUtil.java:53).get - [pool-1-thread-5] 14190

-> [32] Locked

[PAY][DEBUG] 2016-10-14 15:14:20,694 (CacheUtil.java:76).get - [pool-1-thread-5] 14198

-> [32] get: /uploadfiles/resource/2014122313575119.png

只有一个id为34的线程Loaded，其余线程均等待线程34 处理（从数据库查询结果并存入缓存）完成后，再查找缓存从而命中数据。

问题

数据源失效问题

当数据源不存在数据时，一直缓存失败，则会一直从数据源获取数据。从而造成数据源负担。

为防止这个情况，可以再进一步做个过滤保障机制。

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