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CacheLoader和装饰器模式

news 来源：原创 2024/9/20 4:44:27

CacheLoader

CacheLoader 是 Google Guava 库中的一个类，用于定义如何加载缓存中的值。它通常与 LoadingCache 一起使用，以便在缓存中不存在某个键时自动加载相应的值。以下是 CacheLoader 的基本使用方法：

  1. 引入依赖：首先，你需要在项目中引入 Guava 库的依赖。对于 Maven 项目，可以在 pom.xml 中添加以下依赖：

    <dependency><groupId>com.google.guava</groupId><artifactId>guava</artifactId><version>31.0.1-jre</version>
</dependency>

  2. 创建 CacheLoader：实现 CacheLoader 的 load 方法，该方法定义了如何加载缓存中的值。

    import com.google.common.cache.CacheLoader;
import com.google.common.cache.LoadingCache;
import com.google.common.cache.CacheBuilder;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class CacheLoaderExample {public static void main(String[] args) {// 创建 CacheLoaderCacheLoader<String, String> loader = new CacheLoader<String, String>() {@Overridepublic String load(String key) throws Exception {// 定义如何加载缓存中的值return "Value for " + key;}};// 创建 LoadingCacheLoadingCache<String, String> cache = CacheBuilder.newBuilder().expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES) // 设置缓存过期时间.build(loader);// 使用缓存try {System.out.println(cache.get("key1")); // 输出: Value for key1System.out.println(cache.get("key2")); // 输出: Value for key2} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

  3. 配置缓存：在创建 LoadingCache 时，可以使用 CacheBuilder 来配置缓存的各种属性，例如过期时间、最大缓存大小等。

    LoadingCache<String, String> cache = CacheBuilder.newBuilder().expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES) // 设置缓存过期时间.maximumSize(100) // 设置缓存的最大大小.build(loader);

  4. 使用缓存：通过 cache.get(key) 方法来获取缓存中的值。如果缓存中不存在该键，则会调用 CacheLoader 的 load 方法来加载值。

    try {String value = cache.get("key1");System.out.println(value); // 输出: Value for key1
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
}

通过 CacheLoader 和 LoadingCache，可以实现缓存的自动加载和管理。

在 Google Guava 的缓存库中，cache.refresh 和 cache.invalidate 是两个常用的方法，用于管理缓存中的数据。它们的作用和使用场景有所不同：

1. cache.refresh

cache.refresh 方法用于异步地重新加载缓存中的值，而不会立即删除旧值。它会触发 CacheLoader 的 load 方法来重新加载数据，但在新值加载完成之前，旧值仍然可以被访问。

使用场景
  • 当你希望在后台异步更新缓存中的值，而不影响当前的读取操作时，可以使用 cache.refresh。
  • 适用于需要定期刷新缓存数据的场景。
示例代码
import com.google.common.cache.CacheBuilder;
import com.google.common.cache.CacheLoader;
import com.google.common.cache.LoadingCache;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class CacheRefreshExample {private static LoadingCache<String, String> cache;static {CacheLoader<String, String> loader = new CacheLoader<String, String>() {@Overridepublic String load(String key) throws Exception {// 从数据库加载数据return loadFromDatabase(key);}};cache = CacheBuilder.newBuilder().expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES).build(loader);}public static void main(String[] args) {// 初次加载System.out.println(cache.getUnchecked("key1"));// 刷新缓存cache.refresh("key1");// 等待刷新完成try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 重新加载System.out.println(cache.getUnchecked("key1"));}private static String loadFromDatabase(String key) {// 模拟从数据库加载数据return "Value for " + key;}
}

2. cache.invalidate

cache.invalidate 方法用于立即删除缓存中的指定键及其对应的值。下次访问该键时，会触发 CacheLoader 的 load 方法来重新加载数据。

使用场景
  • 当你知道缓存中的数据已经过期或不再有效时，可以使用 cache.invalidate 来删除缓存中的数据。
  • 适用于需要手动控制缓存失效的场景。
示例代码
import com.google.common.cache.CacheBuilder;
import com.google.common.cache.CacheLoader;
import com.google.common.cache.LoadingCache;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class CacheInvalidateExample {private static LoadingCache<String, String> cache;static {CacheLoader<String, String> loader = new CacheLoader<String, String>() {@Overridepublic String load(String key) throws Exception {// 从数据库加载数据return loadFromDatabase(key);}};cache = CacheBuilder.newBuilder().expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES).build(loader);}public static void main(String[] args) {// 初次加载System.out.println(cache.getUnchecked("key1"));// 使缓存失效cache.invalidate("key1");// 重新加载System.out.println(cache.getUnchecked("key1"));}private static String loadFromDatabase(String key) {// 模拟从数据库加载数据return "Value for " + key;}
}

总结

  • cache.refresh：用于异步地重新加载缓存中的值，不会立即删除旧值，适用于需要定期刷新缓存数据的场景。
  • cache.invalidate：用于立即删除缓存中的指定键及其对应的值，适用于需要手动控制缓存失效的场景。

在使用 Google Guava 的 LoadingCache 时，cache.get 方法会在缓存中没有找到对应键的值时调用 CacheLoader 的 load 方法来加载数据。

LoadingCache 的工作原理

  1. 缓存命中：如果缓存中存在对应键的值，cache.get 方法会直接返回该值。
  2. 缓存未命中：如果缓存中不存在对应键的值，cache.get 方法会调用 CacheLoader 的 load 方法来加载数据，并将加载的数据存入缓存，然后返回该值。

示例代码

以下是一个完整的示例，展示了 LoadingCache 如何在缓存未命中时调用 CacheLoader 的 load 方法：

import com.google.common.cache.CacheBuilder;
import com.google.common.cache.CacheLoader;
import com.google.common.cache.LoadingCache;import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class LoadingCacheExample {private static LoadingCache<String, String> cache;static {CacheLoader<String, String> loader = new CacheLoader<String, String>() {@Overridepublic String load(String key) throws Exception {// 从数据库加载数据return loadFromDatabase(key);}};cache = CacheBuilder.newBuilder().expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES).build(loader);}public static void main(String[] args) {try {// 初次加载，缓存未命中，调用 load 方法System.out.println(cache.get("key1")); // 输出: Value for key1// 再次加载，缓存命中，不调用 load 方法System.out.println(cache.get("key1")); // 输出: Value for key1// 模拟数据库更新updateDatabase("key1", "New Value for key1");// 使缓存失效cache.invalidate("key1");// 重新加载，缓存未命中，调用 load 方法System.out.println(cache.get("key1")); // 输出: New Value for key1} catch (ExecutionException e) {e.printStackTrace();}}private static String loadFromDatabase(String key) {// 模拟从数据库加载数据return "Value for " + key;}private static void updateDatabase(String key, String newValue) {// 模拟更新数据库System.out.println("Database updated: " + key + " -> " + newValue);}
}

详细解释

  1. 创建 CacheLoader：

    CacheLoader<String, String> loader = new CacheLoader<String, String>() {@Overridepublic String load(String key) throws Exception {// 从数据库加载数据return loadFromDatabase(key);}
};

    这里我们定义了一个 CacheLoader，它的 load 方法会在缓存未命中时被调用，从数据库加载数据。

  2. 创建 LoadingCache：

    cache = CacheBuilder.newBuilder().expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES).build(loader);

    使用 CacheBuilder 创建一个 LoadingCache，并设置缓存的过期时间为 10 分钟。

  3. 使用 cache.get 方法：

    System.out.println(cache.get("key1")); // 输出: Value for key1

    初次加载时，缓存未命中，cache.get 方法会调用 CacheLoader 的 load 方法，从数据库加载数据并存入缓存。

  4. 使缓存失效：

    cache.invalidate("key1");

    使缓存中的键 key1 失效，下次访问时会重新加载数据。

  5. 重新加载数据：

    System.out.println(cache.get("key1")); // 输出: New Value for key1

    缓存失效后，再次访问时，cache.get 方法会再次调用 CacheLoader 的 load 方法，从数据库加载最新的数据。

总结

在使用 Google Guava 的 LoadingCache 时，cache.get 方法会在缓存未命中时调用 CacheLoader 的 load 方法来加载数据，并将加载的数据存入缓存。这样可以确保在缓存中找不到数据时，能够自动从数据源加载最新的数据。

装饰器模式

装饰器模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，它允许你动态地向对象添加行为，而无需修改对象的类。装饰器模式通过创建一个装饰器类来包装原始类，从而在保持类接口不变的情况下扩展对象的功能。

主要角色

  1. Component：定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责。
  2. ConcreteComponent：实现 Component 接口的具体对象。
  3. Decorator：实现 Component 接口，并持有一个 Component 对象的引用。
  4. ConcreteDecorator：具体的装饰器类，扩展 Decorator 类，向 Component 添加职责。

示例代码

以下是一个使用装饰器模式的示例，展示了如何动态地向对象添加行为。假设我们有一个 Coffee 接口和一个 SimpleCoffee 类，我们希望通过装饰器模式向 SimpleCoffee 添加不同的装饰（如牛奶、糖等）。

Java 示例
// Component
interface Coffee {String getDescription();double getCost();
}// ConcreteComponent
class SimpleCoffee implements Coffee {@Overridepublic String getDescription() {return "Simple Coffee";}@Overridepublic double getCost() {return 5.0;}
}// Decorator
abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {protected Coffee decoratedCoffee;public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {this.decoratedCoffee = coffee;}@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription();}@Overridepublic double getCost() {return decoratedCoffee.getCost();}
}// ConcreteDecorator
class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {public MilkDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription() + ", Milk";}@Overridepublic double getCost() {return decoratedCoffee.getCost() + 1.5;}
}// ConcreteDecorator
class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {public SugarDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription() + ", Sugar";}@Overridepublic double getCost() {return decoratedCoffee.getCost() + 0.5;}
}// 使用示例
public class DecoratorPatternExample {public static void main(String[] args) {Coffee coffee = new SimpleCoffee();System.out.println(coffee.getDescription() + " $" + coffee.getCost());coffee = new MilkDecorator(coffee);System.out.println(coffee.getDescription() + " $" + coffee.getCost());coffee = new SugarDecorator(coffee);System.out.println(coffee.getDescription() + " $" + coffee.getCost());}
}
输出
Simple Coffee $5.0
Simple Coffee, Milk $6.5
Simple Coffee, Milk, Sugar $7.0

详细解释

  1. Component 接口：

    interface Coffee {String getDescription();double getCost();
}

    定义了 Coffee 接口，包含两个方法：getDescription 和 getCost。

  2. ConcreteComponent 类：

    class SimpleCoffee implements Coffee {@Overridepublic String getDescription() {return "Simple Coffee";}@Overridepublic double getCost() {return 5.0;}
}

    实现了 Coffee 接口的具体类 SimpleCoffee。

  3. Decorator 抽象类：

    abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {protected Coffee decoratedCoffee;public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {this.decoratedCoffee = coffee;}@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription();}@Overridepublic double getCost() {return decoratedCoffee.getCost();}
}

    实现了 Coffee 接口的抽象类 CoffeeDecorator，并持有一个 Coffee 对象的引用。

  4. ConcreteDecorator 类：

    class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {public MilkDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription() + ", Milk";}@Overridepublic double getCost() {return decoratedCoffee.getCost() + 1.5;}
}class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {public SugarDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription() + ", Sugar";}@Overridepublic double getCost() {return decoratedCoffee.getCost() + 0.5;}
}

    实现了具体的装饰器类 MilkDecorator 和 SugarDecorator，分别向 Coffee 对象添加牛奶和糖的功能。

  5. 使用示例：

    public class DecoratorPatternExample {public static void main(String[] args) {Coffee coffee = new SimpleCoffee();System.out.println(coffee.getDescription() + " $" + coffee.getCost());coffee = new MilkDecorator(coffee);System.out.println(coffee.getDescription() + " $" + coffee.getCost());coffee = new SugarDecorator(coffee);System.out.println(coffee.getDescription() + " $" + coffee.getCost());}
}

    创建了一个 SimpleCoffee 对象，并通过装饰器动态地向其添加牛奶和糖的功能。

总结

装饰器模式通过创建装饰器类来包装原始类，从而在保持类接口不变的情况下动态地向对象添加行为。它提供了一种灵活的方式来扩展对象的功能，而无需修改原始类的代码。

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