缓存机制:java中缓存的原理

分手后的思念是犯贱 2022-05-04 07:30 183阅读 0赞

外存：

也就是我们经常说的（CDEF盘的大小）外储存器是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等，一般的软件都是安装在外存中

内存：

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行，此类储存器一般断电后数据就会被清空

高速缓存：

高速缓存是用来协调CPU与主存之间存取速度的差异而设置的。一般情况下，CPU的工作速度高，但内存的工作速度相对较低，为了解决这个问题，通常使用高速缓存，高速缓存的存取速度介于CPU和主存之间。系统将一些CPU在近几个时间段经常访问的内容存入高速缓冲，当CPU需要使用数据时，先在高速缓存中找，如果找到，就不必访问内存了，找不到时，再找内存，这样就在一定程度上缓解了由于主存速度低造成的CPU“停工待料”的情况

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之前一直很不理解这个缓存那个缓存，其实缓存就是把一些外存上的数据保存到内存上而已，怎么保存到内存上呢，我们运行的所有程序，里面的变量值都是放在内存上的，所以说如果要想使一个值放到内存上，实质就是在获得这个变量之后，用一个生存期较长的变量存放你想存放的值，在java中一些缓存一般都是通过map集合来做的。

在Java中经常用到缓存，在SSh框架中也会用到一级缓存和二级缓存，到底缓存是怎么实现的呢？

简单讲就是，如果某些资源或者数据会被频繁的使用，而这些资源或数据存储在系统外部，比如数据库、硬盘文件等，那么每次操作这些数据的时候都从数据库或者硬盘上去获取，速度会很慢，会造成性能问题。  
　　一个简单的解决方法就是：把这些数据缓存到内存里面，每次操作的时候，先到内存里面找，看有没有这些数据，如果有，那么就直接使用，如果没有那么就获取它，并设置到缓存中，下一次访问的时候就可以直接从内存中获取了。从而节省大量的时间，当然，缓存是一种典型的空间换时间的方案。

在Java中最常见的一种实现缓存的方式就是使用Map, 基本的步骤是：  
　　1.先到缓存里面查找，看看是否存在需要使用的数据  
　　2.如果没有找到，那么就创建一个满足要求的数据，然后把这个数据设置回到缓存中，以备下次使用  
　　3.如果找到了相应的数据，或者是创建了相应的数据，那就直接使用这个数据。

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/**
    * Java中缓存的基本实现示例
    */
    public class JavaCache {
        /**
        * 缓存数据的容器，定义成Map是方便访问，直接根据Key就可以获取Value了
        * key选用String是为了简单，方便演示
        */
        private Map<String,Object> map = new HashMap<String,Object>();
        /**
        * 从缓存中获取值
        
        * @param key 设置时候的key值
        * @return key对应的Value值
        */
        public Object getValue(String key){
            //先从缓存里面取值
            Object obj = map.get(key);
            //判断缓存里面是否有值
            if(obj == null){
                //如果没有，那么就去获取相应的数据，比如读取数据库或者文件
                //这里只是演示，所以直接写个假的值
                obj = key+",value";
                //把获取的值设置回到缓存里面
                map.put(key, obj);
            }
            //如果有值了，就直接返回使用
            return obj;
        }
    }

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这里只是缓存的基本实现，还有很多功能都没有考虑，比如缓存的清除，缓存的同步等等。当然，Java的缓存还有很多实现方式，也是非常复杂的，现在有很多专业的缓存框架，更多缓存的知识，这里就不再去讨论了。  
下面用单例模式实现缓存：

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/**
    * 使用缓存来模拟实现单例
    */
    public class Singleton {
        /**
        * 定义一个缺省的key值，用来标识在缓存中的存放
        */
        private final static String DEFAULT_KEY = "One";
        /**
        * 缓存实例的容器
        */
        private static Map<String,Singleton> map =
        new HashMap<String,Singleton>();
        /**
        * 私有化构造方法
        */
        private Singleton(){
        //
        }
        public static Singleton getInstance(){
            //先从缓存中获取
            Singleton instance = (Singleton)map.get(DEFAULT_KEY);
            //如果没有，就新建一个，然后设置回缓存中
            if(instance==null){
                instance = new Singleton();
                map.put(DEFAULT_KEY, instance);
            }
            //如果有就直接使用
            return instance;
        }
    }

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