（網(wǎng)站性能優(yōu)化第一定律：優(yōu)先考慮使用緩存優(yōu)化性能）

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緩存的基本原理：緩存是指將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相對(duì)較高訪問(wèn)速度的存儲(chǔ)介質(zhì)中，以供系統(tǒng)處理。

緩存的本質(zhì)：緩存是一個(gè)內(nèi)存Hash表。網(wǎng)站應(yīng)用中，數(shù)據(jù)緩存以一對(duì)鍵值對(duì)（Key、Value）的形式存儲(chǔ)在內(nèi)存Hash表中。

計(jì)算KV對(duì)中key的HashCode對(duì)應(yīng)的Hash表索引，可以快速訪問(wèn)Hash表中的數(shù)據(jù)。（許多語(yǔ)言支持獲取任意對(duì)象的HashCode，可以把HashCode理解為對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)符）

Java中HashCode方法包含在根對(duì)象Object中，其返回值是一個(gè)Int。然后通過(guò)Hashcode 計(jì)算Hash表的索引下標(biāo)，最簡(jiǎn)單的是余數(shù)法，使用Hash表數(shù)組長(zhǎng)度對(duì)Hashcode求余，余數(shù)即Hash表索引，

使用該索引可以直接訪問(wèn)得到Hash表中存儲(chǔ)的KV對(duì)，如下圖（數(shù)值僅供參考）。

緩存的基本概念：緩存是將程序或系統(tǒng)經(jīng)常要調(diào)用的對(duì)象存在內(nèi)存中，以便其使用時(shí)可以快速調(diào)用，不必再去創(chuàng)建新的重復(fù)的實(shí)例。這樣做可以減少系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，提高系統(tǒng)效率。

緩存的作用：用于存放讀寫(xiě)比很高、很少變化的數(shù)據(jù)。   如商品的類(lèi)目信息，熱門(mén)詞的搜索列表，熱門(mén)商品等。應(yīng)用程序讀取數(shù)據(jù)時(shí)，先讀取緩存，如果讀取不到或數(shù)據(jù)已失效，再訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，并將數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存

網(wǎng)站數(shù)據(jù)訪問(wèn)通常遵循二八定律，80%的訪問(wèn)落在20%的數(shù)據(jù)上，因此利用Hash表和內(nèi)存的高速訪問(wèn)特性，將這20%的數(shù)據(jù)緩存起來(lái)，可很好的改善系統(tǒng)的性能，提高數(shù)據(jù)的讀取速度，降低存儲(chǔ)訪問(wèn)壓力。

使用緩存應(yīng)注意的問(wèn)題：

1. 頻繁修改的數(shù)據(jù)不應(yīng)存入緩存，一般來(lái)說(shuō)讀寫(xiě)比在2:1以上才有使用緩存的意義，因?yàn)轭l繁修改的數(shù)據(jù)如果存入緩存，會(huì)出現(xiàn)應(yīng)用還來(lái)不及讀取，數(shù)據(jù)就已經(jīng)失效的情況，這樣會(huì)增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。

2. 沒(méi)有熱點(diǎn)的訪問(wèn)。內(nèi)存資源寶貴而有限，不可能把所有數(shù)據(jù)都緩存起來(lái)，只能將最新訪問(wèn)的數(shù)據(jù)及熱門(mén)的數(shù)據(jù)緩存起來(lái)，把歷史數(shù)據(jù)清理出緩存。

3. 數(shù)據(jù)不一致與臟讀。一般會(huì)對(duì)緩存的數(shù)據(jù)設(shè)置失效時(shí)間，一旦超過(guò)失效時(shí)間，就要從數(shù)據(jù)庫(kù)重新加載，因此要容忍一定時(shí)間的數(shù)據(jù)不一致

緩存可用性：

緩存是為了提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)性能的，緩存數(shù)據(jù)丟失或緩存不可用不會(huì)影響到程序的處理--它可以直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取。但隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，緩存會(huì)承擔(dān)大部分的數(shù)據(jù)訪問(wèn)壓力，數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)習(xí)慣了有緩存的日子，一旦緩存不可用（緩存服務(wù)奔潰），數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)因?yàn)椴荒艹袚?dān)如此大的壓力而宕機(jī)，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)站不可用，這種情況被稱(chēng)為緩存雪崩。 實(shí)踐中可以通過(guò)緩存熱備等手段提高緩存的可用性，當(dāng)某臺(tái)緩存服務(wù)器宕機(jī)時(shí)，將緩存訪問(wèn)切換到熱備服務(wù)器上，但這樣有違緩存的初衷。更多的是通過(guò)分布式緩存服務(wù)器集群，將緩存數(shù)據(jù)分布到集群多臺(tái)服務(wù)器上可一定程度上改善緩存的可用性

緩存預(yù)熱（Warm Up）：

緩存存放的是熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)又是緩存系統(tǒng)通過(guò)LRU（最近最久未用）算法對(duì)不斷訪問(wèn)的數(shù)據(jù)篩選淘汰出來(lái)的，這個(gè)過(guò)程需花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。新啟動(dòng)的緩存系統(tǒng)，如果沒(méi)有任何數(shù)據(jù)，在重建緩存數(shù)據(jù)的過(guò)程中，系統(tǒng)的性能及數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載都不太好，

那么最好在緩存系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)就把熱點(diǎn)數(shù)據(jù)加載好，這個(gè)緩存預(yù)加載手段叫作緩存預(yù)熱。對(duì)于一些元數(shù)據(jù)如城市列表、類(lèi)目信息，可以在啟動(dòng)時(shí)加載數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)到緩存進(jìn)行預(yù)熱。

緩存穿透：

如果因?yàn)椴磺‘?dāng)?shù)臉I(yè)務(wù)、或者惡意***持續(xù)高并發(fā)地請(qǐng)求某個(gè)不存在的數(shù)據(jù)，由于緩存沒(méi)有存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)，所有的請(qǐng)求都會(huì)落到數(shù)據(jù)庫(kù)上，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)造成很大的壓力，甚至崩潰。一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)策是將不存在的數(shù)據(jù)也緩存起來(lái)（其value值為null）。

緩存主要可分為二大類(lèi):

    一、通過(guò)文件緩存,顧名思義文件緩存是指把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤(pán)上，不管你是以XML格式，序列化文件DAT格式還是其它文件格式； 

    二、內(nèi)存緩存，也就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)類(lèi)中靜態(tài)Map,對(duì)這個(gè)Map進(jìn)行常規(guī)的增刪查. 

分布式緩存架構(gòu):

分布式緩存指緩存部署在多個(gè)服務(wù)器組成的集群中，以集群方式提供緩存服務(wù)。

其架構(gòu)方式有兩種：

  一、以JBoss Cache為代表的需要更新同步的分布式緩存

  二、以Memcached為代表的不互相通信的分布式緩存。

JBoss Cache的分布式緩存在集群中所有服務(wù)器中保存相同的緩存數(shù)據(jù)，當(dāng)某臺(tái)服務(wù)器由緩存數(shù)據(jù)更新的時(shí)候，會(huì)通知集群中其他機(jī)器更新緩存數(shù)據(jù)或清除緩存數(shù)據(jù)。JBoss Cache通常將應(yīng)用程序和緩存部署在同一臺(tái)服務(wù)器上，應(yīng)用程序可以從本地快速獲取緩存數(shù)據(jù)，但是這種方式帶來(lái)的問(wèn)題是緩存數(shù)據(jù)的數(shù)量受限于單一服務(wù)器的內(nèi)存空間，而且當(dāng)集群規(guī)模較大的時(shí)候，緩存更新信息需要同步到集群所有機(jī)器上，其代價(jià)驚人，因而這種方式更多見(jiàn)于企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，而很少在大型網(wǎng)站中使用。

大型網(wǎng)站需要緩存的數(shù)據(jù)量一般都很龐大，可能會(huì)需要數(shù)TB的內(nèi)存做緩存，這時(shí)候就需要另一種分布式緩存---Memcached，

它采用一種集中式的緩存集群管理，也被稱(chēng)作互不通信的分布式架構(gòu)方式。緩存與應(yīng)用分離部署，緩存系統(tǒng)部署在一組專(zhuān)門(mén)的服務(wù)器上，應(yīng)用程序通過(guò)一致性Hash等路由算法選擇緩存服務(wù)器遠(yuǎn)程訪問(wèn)緩存數(shù)據(jù)，緩存服務(wù)器之間不通信，緩存集群的規(guī)?？梢院苋菀椎膶?shí)現(xiàn)擴(kuò)容，具有良好的可伸縮性。

文章名稱(chēng)：緩存專(zhuān)題
轉(zhuǎn)載源于：http://aaarwkj.com/article22/gdgojc.html

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