ehcache基本原理 ehcache原理

ehcache是一个用Java实现的使用简单，高速，实现线程安全的缓存管理类库，ehcache提供了用内存，磁盘文件存储，以及分布式存储方式等多种灵活的cache管理方案。同时ehcache作为开放源代码项目，采用限制比较宽松的ApacheLicense V2.0作为授权方式，被广泛地用于Hibernate,Spring，Cocoon等其他开源系统。

Ehcache的类层次模型主要为三层，最上层的是CacheManager，他是操作Ehcache的入口。我们可以通过CacheManager.getInstance()获得一个单个的CacheManager，或者通过CacheManager的构造函数创建一个新的CacheManager。每个CacheManager都管理着多个Cache。而每个Cache都以一种类Hash的方式，关联着多个Elemenat。而Element则是我们用于存放要缓存内容的地方。

ehcache的刷新策略
ehcache的刷新策略是当缓存在放入的时候记录一个放入时间，它是用Lazy Evict的方式，在取的时候同设置的TTL比较

ehcache缓存的3种清空策略：
1 FIFO，先进先出
2 LFU，最少被使用，缓存的元素有一个hit属性，hit值最小的将会被清出缓存。
3LRU，最近最少使用的，缓存的元素有一个时间戳，当缓存容量满了，而又需要腾出地方来缓存新的元素的时候，那么现有缓存元素中时间戳离当前时间最远的元素将被清出缓存。

事件处理
可以为CacheManager添加事件监听，当对CacheManager增删Cache时，事件处理器将会得到通知。要配置事件处理，需要通过ehcache的配置文件来完成。
可以为Cache添加事件监听，当对Cache增删Element时，事件处理器将会得到通知。要配置事件处理，需要通过ehcache的配置文件来完成。

ehcache参数配置：
maxInMemory - 设定内存中创建对象的最大值。
eternal - 设置元素（译注：内存中对象）是否永久驻留。如果是，将忽略超时限制且元素永不消亡。
timeToIdleSeconds -设置某个元素消亡前的停顿时间。也就是在一个元素消亡之前，两次访问时间的最大时间间隔值。这只能在元素不是永久驻留时有效（译注：如果对象永恒不灭，则设置该属性也无用）。
如果该值是 0 就意味着元素可以停顿无穷长的时间。
timeToLiveSeconds -为元素设置消亡前的生存时间。也就是一个元素从构建到消亡的最大时间间隔值。这只能在元素不是永久驻留时有效。
overflowToDisk - 设置当内存中缓存达到maxInMemory限制时元素是否可写到磁盘上。

1. 1.ehcache使用了LinkedHashMap来存放Element。jdk要1.5以上。Ehcache1.5可以使用jdk1.4
2. 如果在添加Elemtent时，缓存中的Element个数达到了最大缓存数并且overflowToDisk配置的属性为true，Ehcache会更具配置项MemoryStoreEvictionPolicy的失效策略将Element输出到磁盘。如果overflowToDisk为fasle，Ehcache将删除内存中Element
3. 值得注意的是缓存中失效的Element并不会别马上清理掉，所以想得到内存的真实大小应该调用方法calculateInMemorySize()方法。
4. 一个ehcache.xml对应一个CacheManager
5. 不同的缓存应该对应不同的硬盘上的路径，否则会报错
6. 注意要想使用磁盘缓存，缓存的Element必须实现序列化接口。否则会抛出NotSerializableException异常。
7. Ehcache会将每个缓存配置的文件路径下创建一个cache_name.data文件，如果使用的磁盘持久化技术，还会生成一个cachename.index文件。
8. 8.Ehcache有一个后台线程专门做Ellment失效监测以及清除工作。设置线程运行间隔时间，可通过设置diskExpiryThreadIntervalSeconds属性来完成，此值不宜设置过低，否则会导致清理线程占用大量CPU资源。默认值是120秒。
9. 9.持久化可在Element的diskPersistent配置项中配置，如果配置为“false”或是“omitted”在CacheManagershutdown或是startup后，用来缓存Element的文件将被清除掉。如果设置为“true”，data和index文件会被保存下来，对于新创建的CacheManagerElement也是可用的。
10. 使用时必须显示调用cache. Flush()才会将数据缓存到磁盘中。
11. 磁盘缓存步骤：从MemoryStore中把没有失效的Element刷新到DiskStore，Element被写入到data文件，Element将被序列化到index文件。
12. 12.磁盘缓存大小默认是没有限制的，不过可通过maxElementsOnDisk来指定。当磁盘缓存达到maxElementsOnDisk指定的值时，Ehcache会清理磁盘中的缓存使用默认策略是LFU（使用频率最低）。
13. 13.在使用完Ehcache后，必须要shutdown缓存。Ehcache中有自己的关闭机制，不过最好在你的代码中显示调用CacheManager.getInstance().shutdown();
14. 14.Cache:对于getValue()能取到可序列化的值；getObjectValue()取得非序列化的值
15. 15.cache.getSize();得到缓存中元素的个数；获得当前MemoryStore中的element数量：cache.getMemoryStoreSize();获得当前DiskStore中element数量：cache.getDiskStoreSize();
16. 16.在使用完Ehcache后，必须要shutdown缓存。Ehcache中有自己的关闭机制，不过最好在你的代码中显示调用CacheManager.getInstance().shutdown();
17. 17.ehcache-core-1.6—1.7没有任何依赖；ehcache1.7.1依赖SLF4J，以及相应的log的jar包。
18. 18.CacheManager可以通过单例（factory的静态方法）或者构造函数（constructors）创建。分别叫做singlemodel和instancemodel。当两种情况都有的时候，系统会采用单例模式，构造器每次都生成单例模式
19. 19.对于想存储数据到硬盘，或者集群时复制到其他缓存区域的数据，必须可序列化。如果不可序列化，该数据在进行上述操作时会被丢弃，且没有报错，只是在debug级别有日志信息。
20. 20.读取cache的数据，有以下几种方式：

Cache-aside:直接操作数据

Cache-as-sor:read-through、write-through和write-behind的结合

Read-through:

Write-through:

Write-behind:

1. 21.从ehcache2.0开始，以下属性可以在运行时改变：

• timeToLive

• timeToIdle

• maxElementsInMemory

• maxElementsOnDisk

• memory store eviciton policy

• CacheEventListeners can be added and removed dynamically []

当eternal属性为“true”时，timeToLive和timeToIdle会失效

1. 22.以下代码演示怎么运行时修改缓存属性

This example shows howto dynamically modify the cache configuration of an already runningcache:

Cache cache =manager.getCache("sampleCache");

CacheConfigurationconfig = cache.getCacheConfiguration();

config.setTimeToIdleSeconds(60);

config.setTimeToLiveSeconds(120);

config.setMaxElementsInMemory(10000);

config.setMaxElementsOnDisk(1000000);

Dynamic cacheconfigurations can also be frozen to prevent futurechanges:

Cache cache =manager.getCache("sampleCache");

cache.disableDynamicFeatures();

1. 23.2.5之前是通过元素的个数来表示内存或者硬盘的大小；2.5之后，通过字节数来表示。2.5暂时还没有出来。新属性将会是：

The new cache attributes are:

• maxBytesOnHeap

• maxBytesOffHeap (formerly maxMemoryOffHeap)

• maxBytesOnDisk

甚至，还可以指定比例，如：maxBytesOnHeap="20%".

1. 24.Ehcache可以将一些数据一直放到缓存或者堆栈或者硬盘或者terracotta的L2中。主要是为了满足Hibernate等一些情况下的需求。但是，这样很容易造成内存溢出的错误
2. 25.当缓存刚启动时，ehcache提供一个机制可以先加载数据：BootstrapCacheLoader

properties="bootstrapAsynchronously=true"/>

DiskStoreBootstrapCacheLoaderFactory：从硬盘加载数据到堆栈

properties="bootstrapAsynchronously=true"/>

TerracottaBootstrapCacheLoaderFactory：从terracotta的L2中加载数据

properties="bootstrapAsynchronously=true"/>

1. 26.可以配置ehcache在读或者写的时候，做些事情。

CacheConfigurationconfig = new CacheConfiguration("copyCache",1000).copyOnRead(true)

Cache copyCache = newCache(config);

默认此属性是false。

maxElementsInMemory="10"

eternal="false"

timeToIdleSeconds="5"

timeToLiveSeconds="10"

copyOnRead="true"

copyOnWrite="true">

com.company.ehcache.MyCopyStrategy"/>

1. 27.每一个cache都有一个copyStrategy，所以，该实现是要求线程安全的

在ehcache启动的时候，可以设置缓存失效。命令行启动的时候如下：

java -Dnet.sf.ehcache.disabled=true

其他特殊的系统属性：

1）java-Dnet.sf.ehcache.use.classic.lru=true

当LRU被选中的时候，更老的LruMemoryStore实现策略将会被真正采用

1. 28.ehcache.xml必须遵守ehcache.xsd文件中的要求
2. 29.当无参的构造函数，或者静态构造方法被调用的时候，系统会在最顶层的classpath路径下找名叫ehcache.xml的配置文件，如果查找失败，会以jar包中的ehcache-failsafe.xml文件（里边的缓存配置极其简单）替代。同时，一个警告会提醒用户建立自己的配置文件。
3. 30.Updatechecker可以检查是否有最新的ehcache版本。有两个办法可以去掉该功能：

1）通过系统参数：-Dnet.sf.ehcache.skipUpdateCheck=true

2）通过配置文件:

xsi:noNamespaceSchemaLocation="ehcache.xsd"

updateCheck="false"monitoring="autodetect"

dynamicConfig="true">

1. 31.Ehcache1.6之前只支持ASCII编码，之后，UTF-8也被支持。但UTF-8比ASCII更多落后，所以没必要做专门的转换
2. 32.每一个Cachemanager应该有自己的独有的ehcache.xml配置文件。因为，当共用时，硬盘缓存路径或者监听端口将会冲突。系统也会发出警告，提醒用户配置专门的配置文件为每一个cachemanager.在分布式系统中，ehcache.xml应该配置成一样的。
3. 33.Ehcache有3个存储：

1）内存存储

2）非堆存储（大内存，企业ehcache才拥有）

3）硬盘存储（两个版本：开源的和企业级ehcache）

1. 34.内存存储

其本质是使用java的LinkedHashMap来实现的。多线程安全、内存管理安全、速度快

1. 35.calculateInMemorySize()可以用来计算当前ehcache内存占用大小。但生产线上不应该使用，因为这个功能效率非常低
2. 36.同时，ehcache内部有一个低等级的进程，它会判断元素的是否过期。diskExpiryThreadIntervalSeconds属性可以设置该线程执行的间隔时间(默认是120秒，不能太小，以免影响效率).
3. 37.非堆存储

Terracotta BigMemory是一个新增的功能，它允许系统占用堆以外的内存，速度是硬盘存储的100倍，允许很大的存储空间被创建（350G被测试过）

因为非堆数据是以字节流的形式存储，所以要求Element的key和value都要是可以序列化的。

因为序列化和反序列化的过程，这种存储形式比内存存储慢10倍

1. 38.硬盘存储

线程安全的

1. 39.当maxElementsOnDisk被设置的时候，硬盘上的存储达到限制时，LFU算法会被执行用于清除数据，只能是该算法，不可配置
2. 40.Persistence被设置成false或者omitted，当系统重启时，不会硬盘的数据存储在硬盘上，.data文件将会被删除.相反，.data文件不会被删除，下次重启后Cachemanager还可以使用.data文件。
3. 41.虚拟机被停止的时候，强烈建议调用Cachemanager.shutdown()方法。
4. 42.在关闭java虚拟机时，系统执行以下步骤：

Considerations for guidance on how to safely shut the VirtualMachine down.

When a DiskStore is persisted, the following steps take place:

On startup the following steps take place:

1. 43.一个示范性地配置：

把一个拥有8G机器内存的存储分配成各种存储。设想有一个7G的数据集，共7M个元素，每个元素1k大小。

我们设置1G的堆存储和7G的非堆存储：

java -Xms1G -Xmx1G -XX:maxDirectMemorySize=7G

对应的配置文件为：

maxElementsInMemory=100

overflowToOffHeap="true"(企业)

maxMemoryOffHeap="7G"

... />

1. 44.对于第二种集群方法，以下服务器被测试过：

• GlassfishV2/V3

• Tomcat 6

• Jetty 6

Tomcat6通过了所有的继集成测试

支持Weblogic10.3.2，但是SOAP不兼容。

1. 45.最大的Ehcache单实例在内存中可以缓存20GB，最大的磁盘可以缓存100GB
2. 46.关于ehcacheserver的相关命令用法在userguide的178页
3. 47.

缓存属性：

缓存配置。

以下属性是必须的：

name-cache的标识符，在一个CacheManager中必须唯一

maxElementsInMemory-在内存中缓存的element的最大数目

maxElementsOnDisk-在磁盘上缓存的element的最大数目

eternal-设定缓存的elements是否有有效期。如果为true，timeouts属性被忽略

overflowToDisk-设定当内存缓存溢出的时候是否将过期的element缓存到磁盘上

以下属性是可选的：

timeToIdleSeconds-缓存element在过期前的空闲时间。默认为0，表示可空闲无限时间.(如果指定了这个时间，是否在被hit的前超过了这个时间就会被remove？在内存缓存数目超限之前不会被remove)

timeToLiveSeconds-缓存element的有效生命期。这个类似于timeouts，默认为0，不过期(是否通常情况下应该大于等于timeToIdleSeconds，小于会如何？idle时间也会减小和这个数值一样)

diskPersistent-在VM重启的时候是否持久化磁盘缓存，默认是false。

(测试一下true的情况？重载vm的时候会从磁盘进行序列化到对象)

diskExpiryThreadIntervalSeconds-磁盘缓存的清理线程运行间隔，默认是120秒.(测试一下0的时候会如何)

memoryStoreEvictionPolicy-当内存缓存达到最大，有新的element加入的时候，移除缓存中element的策略。默认是LRU，可选的有LFU和FIFO可对缓存中的element配置诸如监听器和加载器。Ehcahe内建了一些

*cacheEventListenerFactory-监听缓存中element的put,remove,update和expire事件

*bootstrapCacheLoaderFactory-启动时加载缓存的element每个用来做分布式缓存都必须设定element的事件监听器，用来在各个CacheManager节点复制消息。

Ehcache内建了基于RMI的实现-RMICacheReplicatorFactory

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