在 Spring Boot 中通过缓存提高后端性能

在当今世界，应用程序性能至关重要。用户期望快速的响应时间，尤其是在高流量应用程序中，延迟可能会影响或破坏用户体验。缓存是增强后端性能的最有效方法之一，特别是在处理重复或昂贵的数据检索操作时。在这篇文章中，我们将深入探讨 spring boot 的缓存，并讨论各种缓存策略和实现技巧，以提高应用程序的速度。

为什么要缓存？

缓存允许应用程序临时存储数据，从而减少从数据库或外部服务检索频繁访问的数据所需的时间。通过减少直接数据库访问，缓存有助于降低服务器负载、优化网络使用，最重要的是，加快响应时间。

缓存的常见用例包括：

• 重复获取静态或很少更改的数据。
• 复杂、高成本计算的处理结果。
• 存储用户会话或身份验证令牌。
• 在 spring boot 中设置缓存

spring boot 通过利用 @enablecaching 注释并为缓存管理提供简单的抽象，可以轻松地向应用程序添加缓存。

第 1 步：在 spring boot 应用程序中启用缓存

首先，通过将 @enablecaching 添加到您的主应用程序类来启用缓存：

@springbootapplication @enablecaching public class application {     public static void main(string[] args) {         springapplication.run(application.class, args);     } } 

这将启用 spring 的缓存基础设施，它将在您的方法上查找缓存注释来管理缓存条目。

第 2 步：添加缓存提供程序

spring boot 提供了多种缓存提供程序，包括：

concurrenthashmap（默认）：适合简单应用或本地缓存。
ehcache：一种流行的内存缓存，对 java 应用程序有强大的支持。
redis：由于其网络化、内存数据结构功能，非常适合分布式应用程序。
hazelcast、咖啡因、memcached 等
让我们在这里使用 redis 作为我们的缓存提供者。将 redis 依赖项添加到您的 pom.xml 中：

<dependency>     <groupid>org.springframework.boot</groupid>     <artifactid>spring-boot-starter-data-redis</artifactid> </dependency> 

在 application.properties 文件中，配置 redis 服务器连接：

spring.cache.type=redis spring.redis.host=localhost spring.redis.port=6379 

注意：请确保您的本地计算机上正在运行 redis 或连接到云 redis 服务。

第 3 步：应用缓存注释

启用缓存并配置提供程序后，您可以开始将缓存注释应用到受益于缓存的方法。最常用的注解是@cacheable。

@cacheable 示例

在方法上使用@cacheable将结果存储在缓存中。以下是使用获取用户数据的服务的示例：

@service public class userservice {      @cacheable(value = "users", key = "#userid")     public user getuserbyid(long userid) {         // simulate a costly operation, like a database call         simulateslowservice();         return new user(userid, "john doe");     }      private void simulateslowservice() {         try {             thread.sleep(3000); // simulate a 3-second delay         } catch (interruptedexception e) {             throw new illegalstateexception(e);         }     } } 

在这个例子中，getuserbyid方法被缓存，通过userid将用户对象存储在“users”缓存中。使用相同 userid 的后续调用将返回缓存的值，从而绕过simulateslowservice() 延迟。

使用@cacheput和@cacheevict

@cacheput：更新缓存而不跳过方法执行。
@cacheevict：从缓存中删除一个条目，对于保持缓存数据新鲜很有用。
例如，更新或删除用户时使用@cacheevict：

@cacheevict(value = "users", key = "#userid") public void deleteuser(long userid) {     // code to delete user from the database } 

缓存策略
为了充分利用缓存，选择正确的缓存策略至关重要。以下是一些需要考虑的方法：

1. 生存时间 (ttl) 缓存

配置缓存条目的 ttl，使其在设定的时间段后自动过期。这可以防止过时的数据在缓存中徘徊，这对于频繁更新的数据特别有用。

在 redis 中，您可以在配置中按如下方式设置 ttl：

@Bean public RedisCacheConfiguration cacheConfiguration() {     return RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()         .entryTtl(Duration.ofMinutes(10)) // Set TTL for 10 minutes         .disableCachingNullValues(); } 

2. 缓存端模式

在此模式中，应用程序在从数据库检索数据之前检查缓存。如果在缓存中找不到数据（“缓存未命中”），它将从数据库中获取、缓存结果并返回。这是一种常见的方法，并且使用 @cacheable 实现起来很简单。

3. 直写式和后写式缓存

write-through：缓存与数据库同时更新。
write-behind：缓存立即更新，但数据库稍后批量更新。
当您希望缓存和数据库之间的数据保持一致时，这些方法非常有用。

监控缓存性能

监控缓存性能以确保其提供预期的好处至关重要。您可以跟踪缓存命中、未命中和逐出，以识别任何瓶颈。常用的监控工具包括：

1. redis cli：实时监控 redis 缓存命中/未命中。
2. spring boot actuator：公开缓存指标以进行监控和管理。
3. prometheus 和 grafana：跟踪和可视化 redis 和 spring boot 指标。

要避免的常见缓存陷阱

1. 缓存太多数据：缓存过大的数据可能会导致内存使用率过高，从而抵消性能提升。
2. 不频繁访问：缓存很少访问的数据可能不值得，因为它不会显着减少检索时间。
3. 过时数据问题：如果数据频繁更改，请设置 ttl 以避免提供过时的信息。

缓存是增强后端性能的强大工具，spring boot 使其易于实现。通过利用 @cacheable、@cacheevict 等缓存注释并使用合适的缓存策略，您可以显着缩短响应时间、降低服务器负载并改善整体用户体验。无论您使用 redis、ehcache 还是其他缓存提供程序，缓存对于任何高性能应用程序都是一个有价值的补充。

开始在 spring boot 应用程序中尝试缓存，并观察性能的提高！