guava cache的過期鍵清理并非自動即時發(fā)生，而是在寫入操作或偶爾的讀取操作期間被動觸發(fā)。這一設計旨在避免創(chuàng)建專用的清理線程，從而減少與用戶操作的鎖競爭，并提高在受限環(huán)境下的兼容性。理解其惰性清理機制對于優(yōu)化緩存性能和資源管理至關重要。

Guava Cache的惰性清理機制

許多開發(fā)者在使用Guava Cache時，可能會誤以為一旦緩存項的生存時間（TTL）或空閑時間（TTI）到期，相應的鍵值對就會立即從緩存中移除。然而，Guava Cache的清理機制并非如此“主動”或“即時”。相反，它采用了一種“惰性”的清理策略，即清理操作不會獨立于其他緩存操作而持續(xù)進行。

具體來說，Guava Cache的維護和清理工作（包括過期項的移除）主要在以下兩種情況下發(fā)生：

1. 寫入操作期間：當對緩存執(zhí)行put()、invalidate()等寫入操作時，Guava Cache會附帶執(zhí)行小量的維護工作，其中包括檢查并移除部分過期項。
2. 偶爾的讀取操作期間：如果緩存的寫入操作不頻繁，Guava Cache也會在偶爾的get()等讀取操作期間進行維護。這意味著即使沒有新的數(shù)據(jù)寫入，只要有讀取請求，也有機會觸發(fā)清理。

這種設計使得緩存的清理是一個“盡力而為”（best-effort）的過程，而不是嚴格的實時清理。

設計哲學與考量

Guava Cache之所以采用這種非即時清理的設計，是基于以下重要的工程考量：

1. 避免線程競爭與鎖開銷：如果Guava Cache需要持續(xù)地執(zhí)行維護操作，例如通過一個獨立的后臺線程來定期掃描和清理過期項，那么這個線程的操作將不可避免地與用戶的讀寫操作競爭共享鎖。這會引入額外的鎖開銷，并可能導致性能瓶頸，尤其是在高并發(fā)場景下。
2. 環(huán)境兼容性：在某些運行環(huán)境中，創(chuàng)建額外的線程可能會受到限制或不被允許。通過避免引入專用的清理線程，Guava Cache能夠更好地適應這些受限環(huán)境，從而提高了CacheBuilder的通用性和可用性。

因此，Guava Cache的設計目標是平衡性能、資源消耗和環(huán)境適應性，而不是追求絕對的實時清理。

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如何觸發(fā)清理

雖然Guava Cache的清理是惰性的，但我們可以通過執(zhí)行特定的操作來“間接”或“主動”觸發(fā)清理。以下是一些常見的觸發(fā)清理的方式：

• 寫入操作：
  • cache.put(key, value)：添加或更新緩存項。
  • cache.invalidate(key)：使特定鍵無效。
  • cache.invalidateAll()：使所有緩存項無效。
• 讀取操作：
  • cache.get(key, callable) 或 cache.getIfPresent(key)：獲取緩存項。
• 手動觸發(fā)：
  • cache.cleanUp()：這個方法會顯式地觸發(fā)一次緩存的維護和清理操作。如果你的應用場景對內(nèi)存使用或過期項的可見性有嚴格要求，并且讀寫操作不頻繁，可以考慮定期調(diào)用此方法。

示例代碼片段（非完整運行代碼，僅示意方法調(diào)用）：

import com.google.common.cache.Cache;
import com.google.common.cache.CacheBuilder;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class GuavaCacheCleanupExample {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 構建一個設置了過期時間的緩存
        Cache<String, String> cache = CacheBuilder.newBuilder()
                .expireAfterWrite(5, TimeUnit.SECONDS) // 寫入后5秒過期
                .maximumSize(100) // 最大容量
                .build();

        cache.put("key1", "value1");
        System.out.println("緩存放入: key1");

        // 等待超過過期時間
        Thread.sleep(6000);

        // 此時key1已過期，但可能仍在緩存中
        System.out.println("嘗試獲取過期后的key1 (未觸發(fā)清理): " + cache.getIfPresent("key1"));

        // 執(zhí)行一次寫入操作，這會觸發(fā)清理
        cache.put("key2", "value2");
        System.out.println("緩存放入: key2 (觸發(fā)清理)");

        // 再次嘗試獲取key1，此時很可能已被移除
        System.out.println("再次嘗試獲取key1 (清理后): " + cache.getIfPresent("key1"));

        // 手動觸發(fā)清理
        cache.cleanUp();
        System.out.println("手動觸發(fā)清理后，key1: " + cache.getIfPresent("key1"));
    }
}

注意事項

在使用Guava Cache時，了解其清理機制的惰性特性非常重要，以避免潛在的問題：

1. 過期項的可見性：一個緩存項即使已經(jīng)過期，在清理操作發(fā)生之前，它仍然可能通過getIfPresent()等方法被獲取到。當然，一旦被獲取，Guava Cache通常會立即判斷其是否過期，并返回null或重新加載。
2. 內(nèi)存占用：由于清理不是即時的，過期的緩存項可能會在內(nèi)存中停留一段時間，直到有其他操作觸發(fā)清理。在高并發(fā)或內(nèi)存敏感的應用中，這可能導致內(nèi)存占用略高于預期。
3. 緩存統(tǒng)計：可以通過cache.stats()方法獲取緩存的統(tǒng)計信息，包括命中率、未命中率、加載時間等，這有助于了解緩存的行為和性能。
4. 嚴格場景下的考量：如果你的應用對內(nèi)存使用、過期項的即時移除有非常嚴格的要求，并且無法接受Guava Cache的惰性清理模式，可能需要考慮：
   • 定期調(diào)用cache.cleanUp()方法。
   • 使用其他緩存解決方案，例如Ehcache或Caffeine，它們可能提供更積極的清理策略（如后臺清理線程）。

總結

Guava Cache的過期鍵清理機制是惰性且被動觸發(fā)的，而非即時自動的。它主要發(fā)生在寫入操作或偶爾的讀取操作期間，其核心設計理念是為了避免引入專用的清理線程，從而減少鎖競爭并提高在不同環(huán)境下的兼容性。開發(fā)者應充分理解這一特性，并在實際應用中根據(jù)業(yè)務需求和性能考量，合理利用緩存操作或手動調(diào)用cleanUp()方法來管理緩存的生命周期。

以上就是Guava Cache過期鍵的清理機制解析的詳細內(nèi)容，更多請關注php中文網(wǎng)其它相關文章！