本地缓存的实现
纠错   15 Nov 2016

为什么需要缓存

当对同一个操作重复多次时,应考虑使用缓存。 以计算斐波那契数列为例,代码如下:


    static Map<Integer, Integer> cache1 = new ConcurrentHashMap<>();
    static Map<Integer, Integer> cache2 = new ConcurrentHashMap<>();
    static Map<Integer, Integer> cache3 = new ConcurrentHashMap<>();

    public static void main(String[] args) {
        long startTime1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("normal method:");
        for (int i = 0; i < 45; i++) {
            //System.out.println("f(" + i + ") = " + fibonacci(i));
            fibonacci(i);
        }
        System.out.println("running time: " + (System.currentTimeMillis() - startTime1) + "ms");
        long startTime2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("java7 synchronization method:");
        for (int i = 0; i < 45; i++) {
            //System.out.println("f(" + i + ") = " + fibonacciJava7(i));
            fibonacciJava7(i);
        }
        System.out.println("running time: " + (System.currentTimeMillis() - startTime2) + "ms");
        long startTime3 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("java8 computeIfAbsent method:");
        for (int i = 0; i < 45; i++) {
            //System.out.println("f(" + i + ") = " + fibonacciJava8(i));
            fibonacciJava8(i);
        }
        System.out.println("running time: " + (System.currentTimeMillis() - startTime3) + "ms");
        long startTime4 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("java7 method");
        for (int i = 0; i < 45; i++) {
            //System.out.println("f(" + i + ") = " + fibonacciJava7I(i));
            fibonacciJava7I(i);
        }
        System.out.println("running time: " + (System.currentTimeMillis() - startTime4) + "ms");

    }


    /**
     * 普通的实现方式
     * @param i
     * @return  计算最终结果
     */
    private static int fibonacci(int i) {
        if (i == 0 || i == 1)
            return i;
        //System.out.println("calculating Fibonacci(" + i + ")");
        return fibonacci(i - 2) + fibonacci(i - 1);
    }

    /**
     *java8的computeIfAbsent方法可以在key所对应的value值不存在的情况下，计算一个新的value值。
     * @param i
     * @return    计算最终结果
     */
    private static int fibonacciJava8(int i) {
        if (i == 0 || i == 1)
            return i;
        return cache2.computeIfAbsent(i, (key) -> fibonacciJava8(i - 2) + fibonacciJava8(i - 1));
    }

    /**
     * java7 通过synchronized进行线程同步，检查缓存是否存在key对应的值，如果不存在才进行相应的计算。
     * @param i
     * @return   计算最终结果
     */
    private static int fibonacciJava7(int i) {
        if (i == 0 || i == 1)
            return i;
        Integer result = cache1.get(i);
        if (result == null) {
            synchronized (cache1) {
                result = cache1.get(i);
                if (result == null) {
                    result = fibonacciJava7(i - 2) + fibonacciJava7(i - 1);
                    cache1.put(i, result);
                }
            }
        }
        return result;
    }

    /**
     * java7 检查缓存是否存在key对应的值，如果不存在才进行相应的计算 （不进行同步控制）
     * @param i
     * @return   计算最终结果
     */
    private static int fibonacciJava7I(int i) {
        if (i == 0 || i == 1)
            return i;
        Integer result = cache3.get(i);
        if (result == null) {
            result = fibonacciJava7(i - 2) + fibonacciJava7(i - 1);
            cache3.put(i, result);
        }
        return result;
    }

运行结果:


normal method:
running time: 11523ms
java7 synchronization method:
running time: 0ms
java8 computeIfAbsent method:
running time: 58ms
java7 method
running time: 0ms

结果分析

由运行时间来看,不加缓存带来了很大的性能瓶颈,java7中利用静态的map用来缓存已经计算好的值使性能提升很多,而java8中computeIfAbsent(key, method)方法再结合Lambda表达式使得在提高性能的基础上还简化了代码。

java8的computeIfAbsent(key, method)方法可以在key所对应的value值不存在的情况下,计算一个新的value,computeIfAbsent第二个入参即为生成新value的方法。



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