一、引言
内存缓存是一种在内存中临时存储数据的机制，它能加速数据访问，提升应用程序的响应性能。通过将经常访问的数据保存在快速访问的内存中，可以减少昂贵的磁盘或网络访问。内存缓存还能减轻数据源负载，提高系统稳定性和可扩展性。
然而，使用内存缓存需要仔细考虑缓存策略、过期时间、一致性等问题，以确保缓存的有效性。
合理的缓存设计和配置能充分发挥内存缓存的优势，提供更好的应用体验。
作为一个开发，多多少少都对内存缓存有一些了解。可能更多的人在工作中接触的更多的是memcache、redis这些内存缓存系统。这些系统都是需要额外部署的，需要使用客户端链接，查询和存储的时候也会增加我们的网络开销。
今天我们来认识一个基于JVM的内存缓存库：Guava Cache。
二、Guava Cache是什么
Guava Cache是Google Guava库中提供的一个内存缓存库。旨在提供简单而高效的内存缓存解决方案。为Java开发人员提供了一种方便的方式来实现内存缓存，以改善应用程序的性能和响应性。
Guava Cache提供了一种可配置的缓存机制，可以将经常访问的数据存储在内存中，以提高数据访问的速度和性能。它支持设置缓存的最大大小、过期策略、自动加载数据等功能。缓存可以自动管理数据的过期和淘汰策略，以确保缓存中的数据是最新和有效的。
使用Guava Cache，开发人员可以轻松地在应用程序中集成内存缓存功能，以加速数据访问和提升应用程序的性能。它适用于各种本地缓存需求，并提供了简单的API和配置选项来满足不同的使用场景。通过减少对耗时的数据源访问，Guava Cache可以显著提升应用程序的响应性能，并减轻对后端资源的负载。
2.1 Guava Cache 的主要概念和特点
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Guava Cache 是 Google Guava 库中的一个功能模块。
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Guava Cache 提供了简单而高效的内存缓存解决方案。
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Guava Cache 允许将经常访问的数据存储在内存中，以提高访问速度和性能。
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可以配置 Guava Cache 的最大大小、过期策略和数据加载方式。
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缓存中的数据可以自动管理过期和淘汰策略，确保数据的有效性和一致性。
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Guava Cache 适用于各种本地缓存需求，提供简单的 API 和配置选项。
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使用 Guava Cache 可以减少对耗时的数据源访问，提升应用程序的响应性能。
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Guava Cache 是一个简单而强大的内存缓存库，改善应用程序的性能和响应性。
三、怎么使用Guava Cache
在项目中使用Guava Cache的时候，实际是有一些固定的操作姿势，下面我们来认识一下一般情况下我们都是怎么操作的。
3.1 使用流程图
3.2 使用的详细步骤分解
添加Guava库依赖：在你的项目中添加Guava库的依赖，以便能够使用Guava Cache。你可以从Maven中央仓库或Gradle依赖中心下载Guava相关的库文件。
java
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.google.guava/guava -->
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>32.1.2-jre</version>
</dependency>创建Cache实例：使用Guava Cache提供的CacheBuilder类创建一个Cache实例。你可以通过链式调用方法来配置Cache的属性，例如最大大小、过期策略等。
java
Cache<Key, Value> cache = CacheBuilder.newBuilder()
.maximumSize(100)
.expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
.build();上面代码代码创建了一个具有最大大小限制和过期时间的缓存对象，我们来详细分析一下：
首选 Cache<Key, Value> cache = CacheBuilder.newBuilder()：这行代码创建了一个新的 CacheBuilder 对象，并将其分配给变量 cache。CacheBuilder 是 Guava 提供的用于构建缓存对象的构建器类。
然后 .maximumSize(100)：这行代码设置了缓存的最大大小为 100。这意味着当缓存中的元素数量达到最大值时，新的元素将会替换掉最旧的元素。
其次 .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)：这行代码设置了缓存项在写入后的存活时间为 10 分钟。换句话说，如果某个缓存项在 10 分钟内没有被读或写操作访问，那么该缓存项将会被自动移除。
最后 .build()：这行代码完成了缓存对象的构建，并返回最终的 Cache<Key, Value> 对象。
存储数据：使用put(key, value)方法将数据存储到Cache中。你可以使用自定义的键（Key）和值（Value）类型。
java
cache.put(key, value);获取数据：使用getIfPresent(key)方法从Cache中获取数据。如果数据存在于Cache中，则返回对应的值；否则返回null。
java
Value value = cache.getIfPresent(key);数据加载：如果需要自动加载数据到Cache中，你可以使用get(key, Callable)方法。当缓存中不存在对应的值时，Guava Cache会自动调用提供的Callable对象来加载数据。
java
Value value = cache.get(key, new Callable<Value>() {
public Value call() throws Exception {
// 数据加载逻辑
return loadDataByDb(key);
}
});移除数据：你可以使用invalidate(key)方法从Cache中移除指定的键值对。
java
cache.invalidate(key);清空Cache：如果需要清空整个Cache，你可以使用invalidateAll()方法。
java
cache.invalidateAll();监听器：Guava Cache还支持添加监听器，以便在数据被移除或过期时执行自定义逻辑。你可以实现RemovalListener接口并注册监听器。
java
RemovalListener<Key, Value> listener = new RemovalListener<Key, Value>() {
public void onRemoval(RemovalNotification<Key, Value> notification) {
// 执行自定义逻辑
}
};
cacheBuilder.removalListener(listener);四、实际操作中，Google Guava的几种过期策略如何实现
Google Guava 提供了多种过期策略来管理缓存项的过期和失效。下面来介绍一下 Guava 中几种常用的过期策略及其实现方式。
老规矩，先来张图看看都有那些过期策略：
4.1 基于时间的过期策略
可以通过 expireAfterWrite() 和 expireAfterAccess() 方法来设置缓存项的写入后过期时间和最后访问后过期时间。
- expireAfterWrite(duration, unit)：设置缓存项在写入后的过期时间。过期时间从写入操作发生后开始计算。
java
Cache<String, String> cache = CacheBuilder.newBuilder()
.expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES) // 缓存项在写入后10分钟过期
.build();
cache.put("key", "value");
// 在10分钟内访问缓存项，它仍然有效
String value = cache.getIfPresent("key");
// 10分钟后，缓存项过期，再次访问将返回null
value = cache.getIfPresent("key");- expireAfterAccess(duration, unit)：设置缓存项在最后访问后的过期时间。过期时间从最后一次访问操作发生后开始计算。
java
Cache<String, String> cache = CacheBuilder.newBuilder()
.expireAfterAccess(5, TimeUnit.MINUTES) // 缓存项在最后一次访问后5分钟过期
.build();
cache.put("key", "value");
// 在5分钟内多次访问缓存项，它仍然有效
String value = cache.getIfPresent("key");
value = cache.getIfPresent("key");
value = cache.getIfPresent("key");
try {
// 休眠5分钟
Thread.sleep(5 * 60 * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
// 处理中断异常
e.printStackTrace();
}
// 5分钟后，没有再次访问缓存项，它过期并被自动移除
// 再次尝试获取缓存项将返回null
value = cache.getIfPresent("key"); // 返回null注意：这两种策略可以根据指定的时间单位（如分钟、小时、天等）来设置过期时间。
4.2 基于大小的过期策略
可以通过 maximumSize() 方法设置缓存的最大大小限制。当缓存项数量达到最大值时，新的元素将会替换掉最旧的元素。
java
Cache<String, String> cache = CacheBuilder.newBuilder()
.maximumSize(100) // 缓存最大容量为100
.build();
for (int i = 0; i < 150; i++) {
cache.put("key" + i, "value" + i);
}
// 在缓存容量达到100后，新的缓存项将替换最旧的缓存项
String value = cache.getIfPresent("key0"); // 返回null，因为"key0"已被替换
value = cache.getIfPresent("key100"); // 返回"value100"，因为它仍然在缓存中4.3 基于引用的过期策略
Guava 提供了 CacheBuilder 类中的 weakKeys() 和 weakValues() 方法，允许使用弱引用来存储缓存的键和值。当键或值不再被其他强引用引用时，缓存项将会被自动移除。
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weakKeys()：使用弱引用存储缓存的键。 -
weakValues()：使用弱引用存储缓存的值。
这些弱引用策略可用于在内存受限的情况下，允许缓存项根据垃圾回收的需要进行回收。
java
Cache<String, Object> cache = CacheBuilder.newBuilder()
.weakKeys() // 使用弱引用存储缓存的键
.weakValues() // 使用弱引用存储缓存的值
.build();
String key = new String("key");
Object value = new Object();
cache.put(key, value);
// 当key不再有其他强引用时，缓存项将被自动移除
value = cache.getIfPresent(key); // 返回null，因为key已没有强引用4.4 基于提醒的过期策略
通过 CacheBuilder 类的 expireAfterWrite() 方法结合 CacheBuilderSpec 类的 refreshAfterWrite() 方法，可以实现基于提醒的过期策略。该策略允许在缓存项过期时异步地加载新的值，并返回旧值。这样可以确保在缓存项过期时仍然能够返回旧值，同时异步加载新值，提高了缓存的命中率和性能。
java
LoadingCache<String, String> cache = CacheBuilder.newBuilder()
.expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES) // 缓存项在写入后10分钟过期
.refreshAfterWrite(1, TimeUnit.MINUTES) // 缓存项在写入后1分钟后异步刷新
.build(new CacheLoader<String, String>() {
@Override
public String load(String key) {
return "value"; // 在缓存项过期时异步加载新的值
}
});
String value = cache.get("key");
// 10分钟内，获取缓存项将返回旧值，并异步加载新的值
value = cache.get("key");
// 10分钟后，缓存项过期，获取缓存项将返回新的值
value = cache.get("key");五、总结
Google Guava是一个功能强大的Java工具库，提供了丰富的工具和集合类、函数式编程支持、缓存和并发处理等功能，帮助开发人员编写高效、可靠和易维护的Java代码；而且一直在维护迭代升级，行业良心。
更多操作请查看官方文档
最后：如果你从本篇文章中学到一点点东西，麻烦发财的小手点一下赞，如有疑问或者错误，欢迎提出和指正。