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= Spring缓存策略 =

'''Spring缓存策略'''是Spring框架中用于提高应用性能的重要机制，它通过在内存中存储频繁访问的数据，减少对数据库或其他外部资源的访问次数。Spring提供了对多种缓存技术的抽象支持，包括Ehcache、Caffeine、Redis等，开发者可以通过简单的注解配置实现缓存功能。

== 概述 ==
缓存是计算机科学中常用的优化技术，其核心思想是将计算结果或数据存储在高速存储介质中，以便后续快速访问。在Spring框架中，缓存策略通过`spring-context`和`spring-cache`模块实现，主要特点包括：
* 声明式缓存：通过注解（如`@Cacheable`）实现
* 多种缓存后端支持
* 灵活的键生成策略
* 条件性缓存
* 缓存失效管理

== 核心注解 ==
Spring提供了以下主要缓存注解：

=== @Cacheable ===
标记方法的返回值应该被缓存：
<syntaxhighlight lang="java">
@Cacheable("books")
public Book findBookByIsbn(String isbn) {
    // 数据库查询逻辑
    return bookRepository.findByIsbn(isbn);
}
</syntaxhighlight>

=== @CachePut ===
强制更新缓存：
<syntaxhighlight lang="java">
@CachePut(value = "books", key = "#book.isbn")
public Book updateBook(Book book) {
    return bookRepository.save(book);
}
</syntaxhighlight>

=== @CacheEvict ===
移除缓存项：
<syntaxhighlight lang="java">
@CacheEvict(value = "books", allEntries = true)
public void reloadAllBooks() {
    // 重新加载所有书籍
}
</syntaxhighlight>

== 缓存管理器 ==
Spring通过`CacheManager`接口提供缓存抽象，常见实现包括：

=== 简单缓存 ===
<syntaxhighlight lang="java">
@Bean
public CacheManager cacheManager() {
    return new ConcurrentMapCacheManager("books", "authors");
}
</syntaxhighlight>

=== Redis缓存 ===
<syntaxhighlight lang="java">
@Bean
public RedisCacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
    return RedisCacheManager.create(connectionFactory);
}
</syntaxhighlight>

== 缓存配置 ==
可以通过`application.properties`配置缓存行为：
<syntaxhighlight>
spring.cache.type=redis
spring.cache.redis.time-to-live=600000
spring.cache.redis.cache-null-values=false
</syntaxhighlight>

== 缓存策略比较 ==
{| class="wikitable"
|+ 常见缓存策略比较
|-
! 策略 !! 优点 !! 缺点
|-
| '''FIFO''' || 实现简单 || 可能淘汰高频访问数据
|-
| '''LRU''' || 保留最近使用数据 || 需要维护访问记录
|-
| '''LFU''' || 保留高频访问数据 || 实现复杂，占用内存
|}

== 实际案例 ==
考虑一个电商平台的商品服务：

=== 场景 ===
* 商品信息变更不频繁
* 商品详情页访问量大
* 需要保证数据一致性

=== 实现 ===
<syntaxhighlight lang="java">
@Service
public class ProductService {
    
    @Cacheable(value = "products", key = "#id", unless = "#result == null")
    public Product getProductById(Long id) {
        return productRepository.findById(id).orElse(null);
    }
    
    @CachePut(value = "products", key = "#product.id")
    public Product updateProduct(Product product) {
        return productRepository.save(product);
    }
    
    @CacheEvict(value = "products", key = "#id")
    public void deleteProduct(Long id) {
        productRepository.deleteById(id);
    }
}
</syntaxhighlight>

== 缓存一致性 ==
保持缓存与数据库一致性是重要挑战，常见解决方案：
* 写穿透（Write-through）
* 写回（Write-behind）
* 缓存失效（Cache-aside）

<mermaid>
sequenceDiagram
    participant Client
    participant Cache
    participant Database
    
    Client->>Cache: 查询数据
    alt 缓存命中
        Cache-->>Client: 返回缓存数据
    else 缓存未命中
        Cache->>Database: 查询数据
        Database-->>Cache: 返回数据
        Cache-->>Client: 返回数据
    end
</mermaid>

== 性能考量 ==
缓存性能可以通过以下公式估算：
<math>
T_{avg} = (H \times T_c) + ((1-H) \times (T_c + T_m))
</math>
其中：
* <math>H</math>是命中率
* <math>T_c</math>是缓存访问时间
* <math>T_m</math>是主存访问时间

== 最佳实践 ==
1. 为不同的业务场景选择合适的缓存策略
2. 设置合理的过期时间
3. 监控缓存命中率
4. 避免缓存雪崩
5. 考虑缓存预热

== 常见问题 ==
'''Q: 如何解决缓存穿透？'''
A: 可以使用空值缓存或布隆过滤器。

'''Q: 如何选择缓存键？'''
A: 应该选择能唯一标识业务实体的属性组合。

== 总结 ==
Spring缓存策略提供了简单而强大的方式来提升应用性能。通过合理配置缓存注解和选择合适的缓存实现，开发者可以显著减少数据库负载，提高响应速度。理解各种缓存策略的特点和适用场景，是构建高性能Spring应用的关键技能。

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