java緩存

一、什么是緩存

1、Cache是高速緩沖存儲器 一種特殊的存儲器子系統，其中復制了頻繁使用的數據以利於快速訪問

2、凡是位於速度相差較大的兩種硬件/軟件之間的，用於協調兩者數據傳輸速度差異的結構，均可稱之為 Cache

二、緩存的分類

1、基於web應用的系統架構圖

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2、在系統架構的不同層級之間，為了加快訪問速度，都可以存在緩存

1. 操作系統磁盤緩存->減少磁盤機械操作
2. 數據庫緩存->減少文件系統I/O
3. 應用程序緩存->減少對數據庫的查詢 
4. Web服務器緩存->減少應用服務器請求
5. 客戶端瀏覽器緩存->減少對網站的訪問

三、操作系統緩存

1、文件系統提供的Disk Cache：操作系統會把經常訪問到的文件內容放入到內存當中，由文件系統來管理

2、當應用程序通過文件系統訪問磁盤文件的時候，操作系統從Disk Cache當中讀取文件內容，加速了文件讀取速度

3、Disk Cache由操作系統來自動管理，一般不用人工干預，但應當保證物理內存充足，以便於操作系統可以使用盡量多的內存充當Disk Cache，加速文件讀取速度

4、特殊的應用程序對文件系統Disk Cache有很高的要求，會繞開文件系統Disk Cache，直接訪問磁盤分區，自己實現Disk 

5、Cache策略

1. Oracle的raw device(裸設備) – 直接拋棄文件系統
2. MySQL的InnoDB： innodb_flush_method = O_DIRECT

 

四、數據庫緩存

1、重要性

1. 數據庫通常是企業應用系統最核心的部分
2. 數據庫保存的數據量通常非常龐大
3. 數據庫查詢操作通常很頻繁，有時還很復雜
4. 以上原因造成數據庫查詢會引起非常頻繁的磁盤I/O讀取操作，迫使CPU掛起等待，數據庫性能極度低下

2、緩存策略

     a、Query Cache

• 1. 以SQL作為key值緩存查詢結果集
  2. 一旦查詢涉及的表記錄被修改，緩存就會被自動刪除
  3. 設置合適的Query Cache會極大提高數據庫性能
  4. Query Cache並非越大越好，過大的Qquery Cache會浪費內存。
  5. MySQL: query_cache_size= 128M

     b、Data Buffer

• 1. data buffer是數據庫數據在內存中的容器
  2. data buffer的命中率直接決定了數據庫的性能
  3. data buffer越大越好，多多益善
  4. MySQL的InnoDB buffer：innodb_buffer_pool_size = 2G
  5. MySQL建議buffer pool開大到服務器物理內存60-80%

五、應用程序緩存

1、對象緩存

1. 由O/R Mapping框架例如Hibernate提供，透明性訪問，細顆粒度緩存數據庫查詢結果，無需業務代碼顯式編程，是最省事的緩存策略
2. 當軟件結構按照O/R Mapping框架的要求進行針對性設計，使用對象緩存將會極大降低Web系統對於數據庫的訪問請求
3. 良好的設計數據庫結構和利用對象緩存，能夠提供極高的性能，對象緩存適合OLTP（聯機事務處理）應用

2、查詢緩存

1. 對數據庫查詢結果集進行緩存，類似數據庫的Query Cache
2. 適用於一些耗時，但是時效性要求比較低的場景。查詢緩存和對象緩存適用的場景不一樣，是互為補充的
3. 當查詢結果集涉及的表記錄被修改以后，需要注意清理緩存

3、頁面緩存

     a、作用

• 1. 針對頁面的緩存技術不但可以減輕數據庫服務器壓力，還可以減輕應用服務器壓力
  2. 好的頁面緩存可以極大提高頁面渲染速度
  3. 頁面緩存的難點在於如何清理過期的緩存

    b、分類

         I、動態頁面靜態化

• 1. 利用模板技術將訪問過一次的動態頁面生成靜態html，同時修改頁面鏈接，下一次請求直接訪問靜態鏈接頁面（freemaker）
  2. 動態頁面靜態化技術的廣泛應用於互聯網CMS/新聞類Web應用，但也有BBS應用使用該技術，例如Discuz!
  3. 無法進行權限驗證，無法顯示個性化信息
  4. 可以使用AJAX請求彌補動態頁面靜態化的某些缺點

        II、Servlet緩存

• 1. 針對URL訪問返回的頁面結果進行緩存，適用於粗粒度的頁面緩存，例如新聞發布
  2. 可以進行權限的檢查
  3. OScache提供了簡單的Servlet緩存(通過web.xml中的配置)
  4. 也可以自己編程實現Servlet緩存

        III、頁面內部緩存

• 1. 針對動態頁面的局部片斷內容進行緩存，適用於一些個性化但不經常更新的頁面(例如博客)
  2. OSCache提供了簡單的頁面緩存
  3. 可以自行擴展JSP Tag實現頁面局部緩存

 

六、web服務器端緩存

1. 基於代理服務器模式的Web服務器端緩存，如squid/nginx
2. Web服務器緩存技術被用來實現CDN（內容分發網絡 content delivery network）
3. 被國內主流門戶網站大量采用
4. 不需要編程，但僅限於新聞發布類網站，頁面實時性要求不高

七、基於ajax的瀏覽器緩存

1. 使用AJAX調用的時候，將數據庫在瀏覽器端緩存
2. 只要不離開當前頁面，不刷新當前頁面，就可以直接讀取緩存數據
3. 只適用於使用AJAX技術的頁面