使用Redis和Java進行資料庫快取

為什麼資料庫快取如此重要？

您在資料庫中獲得的資訊越多，隨著時間的推移它就越慢。即使是為支援許多併發請求而精心設計的資料庫管理系統也將最終達到極限。

資料庫快取是處理這些效能問題的最常見策略之一。快取涉及將資料庫查詢的結果儲存在更快，更容易訪問的位置。正確完成後，快取將減少查詢響應時間，減少資料庫負載並降低成本。

但是，快取也需要小心處理，因為它們實際上是在另一個位置建立另一個資訊副本。保持資料庫和快取同步並保持最新可能比您預期的更棘手。在下一節中，我們將討論一些最常見的資料庫快取策略。

什麼是不同的快取策略？

手動快取（也稱為快取擱置策略）涉及直接管理資料庫和快取。您的應用程式在啟動資料庫查詢之前檢查快取，並在對資料庫進行任何更改後更新快取。

雖然如果正確實現有效，但手動快取可能非常繁瑣，尤其是在您需要查詢多個資料庫時。出於這些原因，開發人員發明了許多替代快取策略。

直讀快取策略

在讀取快取中，應用程式首先查詢快取以檢視其所需的資訊是否在內部。如果沒有，它將從資料庫中檢索資訊並使用它來更新快取。快取提供程式或快取庫負責查詢和更新快取的詳細邏輯。

當應用程式重複請求相同的資料時，讀取策略最適合讀取繁重的工作負載：例如，一遍又一遍地載入相同文章的新聞網站。

讀取策略的一個缺點是對快取的第一次查詢將始終導致未命中，因為保證所請求的資訊不在內部。為了解決這個問題，開發人員通常會使用使用者可能要求的資訊提前“加熱”快取。

直寫快取策略

在直寫式快取記憶體中，首先對快取記憶體進行更新，然後對資料庫進行更新。從應用程式到快取以及從快取到資料庫都有一條直接線。與直讀式快取結合使用時，直寫式策略可確保您的資料保持一致，從而無需手動快取失效。

後寫式快取策略

在後寫式快取（也稱為回寫式快取記憶體）中，應用程式首先將資料寫入快取記憶體。經過一段設定的延遲後，快取也會將此資訊寫入資料庫。後寫快取最適合寫入繁重的工作負載，即使出現一些故障和停機也可以很好地執行。

基於Java的Redis快取與Redisson

Redis是NoSQL資料庫最受歡迎的選項之一，它使用鍵值系統來儲存資料。Redisson是Java程式語言中的Redis客戶端庫，可以使用所有熟悉的Java集合輕鬆訪問Redis功能。

Redisson允許您將資料放在外部儲存中的map中。您可以使用此功能實現資料庫，Web服務或任何其他資料來源的快取。

Redis中的直讀快取

下面是一個Java示例，說明如何在Redis和Redisson中使用直讀快取。

如果請求的條目在快取中不存在，則它將由MapLoader物件載入：

MapLoader<String, String> mapLoader = new MapLoader<String, String>() {
    @Override
    public Iterable<String> loadAllKeys() {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        Statement statement = conn.createStatement();
        try {
            ResultSet result = statement.executeQuery("SELECT id FROM student");
            while (result.next()) {
                list.add(result.getString(1));
            }
        } finally {
            statement.close();
        }
        return list;
    }
    @Override
    public String load(String key) {
        PreparedStatement preparedStatement = conn.prepareStatement("SELECT name FROM student where id = ?");
        try {
            preparedStatement.setString(1, key);
            ResultSet result = preparedStatement.executeQuery();
            if (result.next()) {
                return result.getString(1);
            }
            return null;
        } finally {
            preparedStatement.close();
        }
    }
};
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配置示例：

MapOptions<K, V> options = MapOptions.<K, V>defaults()
                              .loader(mapLoader);
RMap<K, V> map = redisson.getMap("test", options);
// or
RMapCache<K, V> map = redisson.getMapCache("test", options);
// or with boost up to 45x times 
RLocalCachedMap<K, V> map = redisson.getLocalCachedMap("test", options);
// or with boost up to 45x times 
RLocalCachedMapCache<K, V> map = redisson.getLocalCachedMapCache("test", options);
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Redis中的直寫快取

下面是一個Java示例，說明如何在Redis中使用MapWriter直寫快取。

在MapWriter物件更新快取和資料庫之前，快取更新方法不會返回：

MapWriter<String, String> mapWriter = new MapWriter<String, String>() {
    @Override
    public void write(Map<String, String> map) {
        PreparedStatement preparedStatement = conn.prepareStatement("INSERT INTO student (id, name) values (?, ?)");
        try {
            for (Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
                preparedStatement.setString(1, entry.getKey());
                preparedStatement.setString(2, entry.getValue());
                preparedStatement.addBatch();
            }
            preparedStatement.executeBatch();
        } finally {
            preparedStatement.close();
        }
    }
    @Override
    public void delete(Collection<String> keys) {
        PreparedStatement preparedStatement = conn.prepareStatement("DELETE FROM student where id = ?");
        try {
            for (String key : keys) {
                preparedStatement.setString(1, key);
                preparedStatement.addBatch();
            }
            preparedStatement.executeBatch();
        } finally {
            preparedStatement.close();
        }
    }
};
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配置示例：

MapOptions<K, V> options = MapOptions.<K, V>defaults()
                              .writer(mapWriter)
                              .writeMode(WriteMode.WRITE_THROUGH);
RMap<K, V> map = redisson.getMap("test", options);
// or
RMapCache<K, V> map = redisson.getMapCache("test", options);
// or with boost up to 45x times 
RLocalCachedMap<K, V> map = redisson.getLocalCachedMap("test", options);
// or with boost up to 45x times 
RLocalCachedMapCache<K, V> map = redisson.getLocalCachedMapCache("test", options);
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Redis中的後寫快取

MapWriter介面還用於非同步提交對Map物件（快取）和外部儲存（資料庫）的更新。所有對映更新都按批次累積，並以定義的延遲非同步寫入。

- 批量寫入或刪除操作的延遲。預設值為1000毫秒。

- 批量大小。每個批處理包含Map Entry寫入或刪除命令。預設值為50。

下面，我們看到Redisson中基於Redis的後寫快取實現的配置的Java示例：

MapOptions<K, V> options = MapOptions.<K, V>defaults()
                              .writer(mapWriter)
                              .writeMode(WriteMode.WRITE_BEHIND)
                              .writeBehindDelay(5000)
                              .writeBehindBatchSize(100);
RMap<K, V> map = redisson.getMap("test", options);
// or
RMapCache<K, V> map = redisson.getMapCache("test", options);
// or with boost up to 45x times 
RLocalCachedMap<K, V> map = redisson.getLocalCachedMap("test", options);
// or with boost up to 45x times 
RLocalCachedMapCache<K, V> map = redisson.getLocalCachedMapCache("test", options);
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所有討論的策略可用Redisson 中的RMapCache，RLocalCachedMap和RLocalCachedMapCache物件實現。使用後兩個物件可以使Redis中的讀取操作速度提高45倍。

英文原文：dzone.com/articles/da…