简介

Hutool-cache模块目前提供了六种缓存策略实现：

• FIFOCache，FIFO(first in first out) 先进先出策略。
• LFUCache，LFU(least frequently used) 最少使用率策略。
• LRUCache，LRU (least recently used) 最近使用策略。
• TimedCache，定时缓存策略。
• WeakCache，弱引用缓存策略。
• FileCache，小文件缓存策略。

缓存创建工具类-CacheUtil

可以通过CacheUtil工具类创建不同类型的缓存对象。

代码示例：

Cache<String,String> fifoCache = CacheUtil.newFIFOCache(3);

CacheUtil类源码：

从源码中可以看出，CacheUtil类为FIFOCache，LFUCache，LRUCache三类缓存分别提供了两种实现，这三种缓存本身支持对缓存容量和缓存时间的设定。

先进先出策略-FIFOCache

元素不停的加入缓存直到缓存满为止，当缓存满时，清理过期缓存对象，清理后依旧满则删除先入的缓存（链表首部对象）。

优点：简单快速

缺点：不灵活，不能保证最常用的对象总是被保留。

代码示例：

// 定义一个缓存容量为3的缓存对象
Cache<String,String> fifoCache = CacheUtil.newFIFOCache(3);
// 向缓存中加入元素
fifoCache.put("key1", "value1");
fifoCache.put("key2", "value2");
fifoCache.put("key3", "value3");
// 此时缓存容量已满，加入第四个元素
fifoCache.put("key4", "value4");

// 根据FIFO规则，最先放入的对象将被移除，此时key1对应的值为null
Console.log(fifoCache.get("key1") == null);

源码实现：

从源码上可以看出，FIFOCache底层实现是LinkedHashMap。

最少使用策略-LFUCache

根据使用次数来判定对象是否被持续缓存（使用率是通过访问次数计算），当缓存满时清理过期对象，清理后依旧满的情况下清除最少访问（访问计数最小）的对象并将其他对象的访问数减去这个最小访问数，以便新对象进入后可以公平计数。

代码示例：

// 定义一个缓存容量为3的缓存对象
Cache<String, String> lfuCache = CacheUtil.newLFUCache(3);
// 向缓存中加入元素
lfuCache.put("key1", "value1");
lfuCache.put("key2", "value2");
lfuCache.put("key3", "value3");
// 使用一次key1缓存
lfuCache.put("key1");
// 此时缓存容量已满，加入第四个元素
lfuCache.put("key4", "value4");

// 根据LRU规则，使用次数最少的将被移除（2,3的使用次数都是0，被移除）
Console.log(fifoCache.get("key2") == null);
Console.log(fifoCache.get("key3") == null);         

源码实现：

从源码上可以看出，LFUCache底层实现是HashMap。

最近使用策略-LRUCache

根据使用时间来判定对象是否被持续缓存，当对象被访问时放入缓存，当缓存满了，最久未被使用的对象将被移除。此缓存基于LinkedHashMap，因此当被缓存的对象每被访问一次，这个对象的key就到链表头部。这个算法简单并且非常快，他比FIFO有一个显著优势是经常使用的对象不太可能被移除缓存。缺点是当缓存满时，不能被很快的访问。

代码示例：

// 定义一个缓存容量为3的缓存对象
Cache<String, String> lruCache = CacheUtil.newLRUCache(3);
// 向缓存中加入元素
lruCache.put("key1", "value1");
lruCache.put("key2", "value2");
lruCache.put("key3", "value3");
// 使用一次key1缓存
lruCache.get("key1");
// 此时缓存容量已满，加入第四个元素
lruCache.put("key4", "value4");

// 根据LRU规则，时间最久未使用的将被移除（2被移除）
Console.log(fifoCache.get("key2") == null);

源码实现：

从源码可以看出，LRUCache底层实现是FixedLinkedHashMap。

超时策略-TimedCache

对被缓存的对象定义一个过期时间，当对象超过过期时间会被清理。

此缓存没有容量限制，对象只有在过期后才会被移除。

代码示例：

// 定义一个默认过期时间为4毫秒的缓存对象，注意单位是毫秒
TimedCache<String, String> timedCache = CacheUtil.newTimedCache(4);
// 向缓存中加入元素
// 1毫秒过期
timedCache.put("key1", "value1", 1);
// 5秒过期
timedCache.put("key2", "value2", DateUnit.SECOND.getMillis() * 5);
// 默认时间为4毫秒过期
timedCache.put("key3", "value3");

//启动定时任务，每5毫秒清理一次过期条目，注释此行首次启动仍会清理过期条目
timedCache.schedulePrune(5);

//等待5毫秒
ThreadUtil.sleep(5);

//5毫秒后由于value2设置了5毫秒过期，因此只有value2被保留下来
String value1 = timedCache.get("key1");//null
String value2 = timedCache.get("key2");//value2

//5毫秒后，由于设置了默认过期，key3只被保留4毫秒，因此为null
String value3 = timedCache.get("key3");//null

//取消定时清理
timedCache.cancelPruneSchedule();

如果用户在超时前调用了get(key)方法，会重头计算起始时间。

举个例子，用户设置key1的超时时间5s，用户在4s的时候调用了get("key1")，此时超时时间重新计算，再过4s调用get("key1")方法值依旧存在。

如果想避开这个机制，请调用get("key1", false)方法。

说明 如果启动了定时器，那会定时清理缓存中的过期值，但是如果不起动，那只有在get这个值得时候才检查过期并清理。不起动定时器带来的问题是：有些值如果长时间不访问，会占用缓存的空间。

源码实现：

通过源码可以看出，TimedCache的底层实现是HashMap。

弱引用策略-WeakCache

对于一个给定的键，其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该键的丢弃，这就使该键成为可终止的，被终止，然后被回收。

该类使用了WeakHashMap做为其实现，缓存的清理依赖于JVM的垃圾回收。

用法与TimedCache相同。

文件缓存策略-FileCache

主要是将小文件以byte[]的形式缓存到内存中，减少文件的访问，以解决频繁读取文件引起的性能问题。

注意：CacheUtil工具类中并没有实现对FileCache缓存的创建，FileCache本身提供了两种实现，LFUFileCache 和 LRUFileCache。

代码示例：

//参数1：容量，能容纳的byte数
//参数2：最大文件大小，byte数，决定能缓存至少多少文件，大于这个值不被缓存直接读取
//参数3：超时。毫秒
LFUFileCache cache = new LFUFileCache(1000, 500, 2000);
byte[] bytes = cache.getFileBytes("d:/a.jpg");

源码实现：

从源码可以看出LFUFileCache提供了三种构造方法，开发人员可根据自己的需求选择。

Hutool中提供的缓存实现就是这些了，你学会了吗？

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