如何以线程安全的方式在 DAO 中缓存信息

Question

我经常需要为一些不经常更改的参考数据实施 DAO。我有时将它缓存在 DAO 的集合字段中 - 这样它只加载一次并在需要时显式更新。

但是，这会带来许多并发问题——如果另一个线程在加载或更新数据时尝试访问数据会怎样。

显然，这可以通过使数据的 getter 和 setter 同步来处理 - 但对于大型 Web 应用程序来说，这是相当大的开销。

我已经包含了一个微不足道的有缺陷的示例，说明我作为稻草人需要什么。请提出替代方法来实现这一点。

public class LocationDAOImpl implements LocationDAO {

private List<Location> locations = null;

public List<Location> getAllLocations() {
    if(locations == null) {
        loadAllLocations();
    }
    return locations;
}

有关更多信息，我正在使用 Hibernate 和 Spring，但此要求适用于许多技术。

一些进一步的想法：

不应该在代码中处理它 - 而是让 ehcache 或类似的处理它？ 我缺少一个共同的模式吗？ 显然有很多方法可以实现这一点，但我从未找到一种简单且可维护的模式。

提前致谢！

Answer 1

最简单和安全的方法是在您的项目中包含ehcache library 并使用它来设置缓存。这些人已经解决了您可能遇到的所有问题，并且他们使图书馆尽可能快。

Answer 2

在我推出自己的参考数据缓存的情况下，我通常使用ReadWriteLock 来减少线程争用。然后我的每个访问器都采用以下形式：

public PersistedUser getUser(String userName) throws MissingReferenceDataException {
    PersistedUser ret;

    rwLock.readLock().lock();
    try {
        ret = usersByName.get(userName);

        if (ret == null) {
            throw new MissingReferenceDataException(String.format("Invalid user name: %s.", userName));
        }
    } finally {
        rwLock.readLock().unlock();
    }

    return ret;
}

取出写锁的唯一方法是refresh()，我通常通过 MBean 公开：

public void refresh() {
    logger.info("Refreshing reference data.");
    rwLock.writeLock().lock();
    try {
        usersById.clear();
        usersByName.clear();

        // Refresh data from underlying data source.

    } finally {
        rwLock.writeLock().unlock();
    }
}

顺便说一句，我选择实现自己的缓存是因为：

• 我的参考数据集很小，因此我可以始终将它们全部存储在内存中。
• 我的应用程序需要简单/快速；我希望尽可能少地依赖外部库。
• 数据很少更新，并且在调用 refresh() 时相当快。因此，我急切地初始化了我的缓存（与您的稻草人示例不同），这意味着访问者永远不需要取出写锁。

Answer 3

如果您只想快速推出自己的缓存解决方案，请查看 JavaSpecialist 上的 this 文章，这是对 Java Concurrency in Practice 的书 Brian Goetz 的评论。

它谈到了使用FutureTask 和ConcurrentHashMap 实现基本的线程安全缓存。

这样做的方式确保只有一个并发线程触发长时间运行的计算（在您的情况下，您的 DAO 中的数据库调用）。

如果需要，您必须修改此解决方案以添加缓存到期。

另一个关于自己缓存的想法是垃圾收集。如果不对缓存使用 Wea​​kHashMap，则 GC 将无法在需要时释放缓存使用的内存。如果您正在缓存不常访问的数据（但由于难以计算而仍然值得缓存的数据），那么您可能希望在内存不足时使用 Wea​​kHashMap 帮助垃圾收集器。

Answer 4

如果您的参考数据是不可变的，那么休眠的二级缓存可能是一个合理的解决方案。

Answer 5

显然，这可以通过使数据的 getter 和 setter 同步来处理 - 但对于大型 Web 应用程序来说，这是相当大的开销。

我已经包含了一个微不足道的有缺陷的示例，说明我作为稻草人需要什么。请提出替代方法来实现这一点。

虽然这可能有点正确，但您应该注意，您提供的示例代码肯定需要同步，以避免在延迟加载 locations 时出现任何并发问题。如果该访问器未同步，那么您将拥有：

• 多个线程同时访问loadAllLocations()方法
• 即使在另一个线程完成该方法并将结果分配给locations 之后，某些线程仍可能进入loadAllLocations() - 在Java 内存模型下，不能保证其他线程会在没有同步的情况下看到变量中的更改。

使用延迟加载/初始化时要小心，这似乎是一种简单的性能提升，但它可能会导致许多令人讨厌的线程问题。

Answer 6

我认为最好不要自己做，因为做对是一件非常困难的事情。将 EhCache 或 OSCache 与 Hibernate 和 Spring 一起使用是一个更好的主意。

此外，它使您的 DAO 成为有状态的，这可能会带来问题。除了 Spring 为您管理的连接、工厂或模板对象之外，您应该根本没有任何状态。

更新：如果您的参考数据不是太大，并且真的永远不会改变，也许另一种设计是创建枚举并完全放弃数据库。没有缓存，没有休眠，不用担心。也许 oxbow_lakes 的观点值得考虑：也许它可以是一个非常简单的系统。