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環境説明：Windows 10 + IntelliJ IDEA 2021.3.2 + Jdk 1.8 

🚀 前言 🔥

  在現代應用中，緩存已成為提高應用性能的關鍵技術。特別是在處理大量併發請求和頻繁訪問數據時，緩存能夠大幅度提升系統的響應速度與可擴展性。Spring Boot作為一個開箱即用的框架，提供了極為便捷的緩存集成功能。在眾多緩存實現中，Ehcache作為本地緩存和Redis作為分佈式緩存，在Spring Boot中被廣泛使用。今天，我們將詳細探討如何在Spring Boot項目中集成Ehcache和Redis，並介紹緩存策略和如何自定義緩存策略，以進一步提升系統性能。

目錄 📚

• 🌟 緩存概述與常見策略
• 🧩 Spring Boot 緩存抽象層
• 🛠️ 使用Ehcache作為本地緩存
• 🔥 集成Redis緩存
• 🔧 自定義緩存策略與註解使用

🌟 緩存概述與常見策略 🧠

  緩存是存儲數據副本的機制，旨在減少從遠程數據源（如數據庫或外部API）獲取數據的頻率，從而減少延遲並提高應用的響應速度。通過緩存技術，我們可以把訪問頻繁的數據存儲在內存中，避免每次都進行昂貴的計算或I/O操作。

常見緩存策略：

1. **LRU（Least Recently Used，最近最少使用）**：

   • 這是最常見的緩存替換策略，當緩存滿時，LRU會刪除最近最少被訪問的緩存數據。非常適用於需要存儲有限數據量的場景。

2. **LFU（Least Frequently Used，最不常使用）**：

   • LFU策略會刪除訪問次數最少的數據。這對於那些訪問頻率差異較大的數據訪問場景非常有效。

3. **TTL（Time-to-Live，生存時間）**：

   • TTL策略會給緩存的數據設置一個過期時間，超過這個時間後數據會被自動刪除。適合於需要定期更新的數據。

4. **寫時緩存（Write-through Cache）**：

   • 當寫入數據時，首先寫入緩存，再寫入數據庫。這種策略適合數據一致性要求較高的場景。

5. **異步寫緩存（Write-back Cache）**：

   • 數據首先寫入緩存，數據庫的寫操作被延遲，緩存會定期將數據寫入數據庫。這有助於減少對數據庫的訪問量，但會增加數據一致性的挑戰。

  常見的緩存策略幫助我們根據具體的應用場景選擇合適的策略。在Spring Boot項目中，我們可以通過緩存註解靈活配置緩存行為，並通過集成像Ehcache和Redis這樣的緩存框架來優化應用的性能。

🧩 Spring Boot 緩存抽象層 🌐

  Spring Boot提供了一個非常強大的緩存抽象層，它允許我們在不同的緩存提供者（如Ehcache、Redis、Caffeine等）之間切換，而無需改變業務代碼。這個抽象層簡化了緩存的管理，同時也提高了緩存的靈活性。

1️⃣ 開啓緩存功能

在Spring Boot中，啓用緩存功能非常簡單，只需要在主配置類上添加@EnableCaching註解：

@SpringBootApplication
@EnableCaching  // 啓用緩存功能
public class MyApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
    }
}

@EnableCaching註解告訴Spring Boot啓用緩存機制，Spring會自動配置並管理緩存相關的Bean。

2️⃣ 使用緩存註解

Spring Boot的緩存註解非常簡潔，主要使用以下幾種常見的註解：

• @Cacheable：用於標記方法結果需要緩存，當方法被調用時，Spring會先檢查緩存中是否已經有結果，如果有則直接返回緩存數據，如果沒有則執行方法並將結果緩存起來。
• @CachePut：每次調用時都會更新緩存，不管方法是否執行過。
• @CacheEvict：用於刪除緩存中的數據。

示例：

@Service
public class UserService {

    @Cacheable(value = "users", key = "#id")  // 緩存查詢結果
    public User getUserById(Long id) {
        return userRepository.findById(id);
    }

    @CachePut(value = "users", key = "#user.id")  // 更新緩存
    public User updateUser(User user) {
        return userRepository.save(user);
    }

    @CacheEvict(value = "users", key = "#id")  // 刪除緩存
    public void deleteUser(Long id) {
        userRepository.deleteById(id);
    }
}

• @Cacheable(value = "users", key = "#id")表示getUserById方法的結果會根據用户ID被緩存起來。
• @CachePut會在每次調用updateUser時，更新緩存中的數據。
• @CacheEvict表示刪除指定ID的用户緩存。

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🛠️ 使用Ehcache作為本地緩存 💾

  Ehcache是一個非常流行的本地緩存框架，它適用於那些對緩存一致性要求較低，且數據量較小的應用場景。在Spring Boot中集成Ehcache非常簡單，Spring Boot提供了官方的spring-boot-starter-cache支持。

1️⃣ 配置Ehcache

首先，我們需要在application.properties或application.yml中配置Ehcache。

spring.cache.type=ehcache

Spring Boot會根據此配置使用Ehcache作為緩存提供者。

2️⃣ 配置Ehcache的XML文件

Ehcache使用XML配置文件來定義緩存的行為。例如，我們可以創建一個名為ehcache.xml的配置文件，指定緩存的大小和過期策略：

<config xmlns="http://www.ehcache.org/v3" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://www.ehcache.org/v3 http://www.ehcache.org/schema/ehcache-core-3.0.xsd">
    <cache alias="usersCache">
        <heap>1000</heap>
        <expiry>
            <ttl unit="seconds">300</ttl> <!-- 設置緩存過期時間為300秒 -->
        </expiry>
    </cache>
</config>

• <heap>設置緩存的最大數量。
• <ttl>設置緩存項的存活時間。

然後，在Spring Boot的配置類中指定ehcache.xml文件的位置：

spring.cache.ehcache.config=classpath:ehcache.xml

3️⃣ 使用Ehcache

通過@Cacheable註解，我們可以輕鬆使用Ehcache緩存方法結果：

@Service
public class ProductService {

    @Cacheable(value = "products", key = "#productId")
    public Product getProduct(Long productId) {
        // 執行查詢邏輯
    }
}

Ehcache會自動將getProduct方法的查詢結果緩存起來，避免重複查詢數據庫。

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🔥 集成Redis緩存 🌍

  Redis是一個高性能的分佈式緩存系統，廣泛應用於需要分佈式、可擴展的場景。Spring Boot對Redis的集成非常簡單，可以通過spring-boot-starter-data-redis來實現。

1️⃣ 添加Redis依賴

首先，在pom.xml文件中添加Redis相關的依賴：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

2️⃣ 配置Redis

在application.properties中配置Redis連接信息：

spring.cache.type=redis
spring.redis.host=localhost
spring.redis.port=6379

3️⃣ 使用Redis緩存

Redis的使用方式與Ehcache類似，同樣通過@Cacheable等註解進行緩存。你只需將value屬性設置為Redis緩存名稱即可：

@Service
public class OrderService {

    @Cacheable(value = "orders", key = "#orderId")
    public Order getOrder(Long orderId) {
        return orderRepository.findById(orderId);
    }
}

Redis緩存會存儲在Redis服務器中，具有良好的擴展性和高可用性，非常適合處理大規模的數據。

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🔧 自定義緩存策略與註解使用 📝

  Spring Boot允許我們根據需求自定義緩存策略，例如自定義緩存的過期時間、緩存大小等。通過@Cacheable、@CacheEvict和@CachePut等註解的靈活使用，我們可以輕鬆地實現緩存的管理。

1️⃣ 自定義緩存過期時間

對於Redis，可以使用@Cacheable註解的@CacheConfig自定義緩存的過期策略。例如，為了實現不同緩存的過期策略，可以使用CacheManager。

@Bean
public CacheManager cacheManager(RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate) {
    RedisCacheManager.RedisCacheManagerBuilder builder = RedisCacheManager
        .builder(redisTemplate.getConnectionFactory())
        .cacheDefaults(RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig().entryTtl(Duration.ofSeconds(60)));  // 設置緩存過期時間
    return builder.build();
}

2️⃣ 更復雜的緩存策略

如果你有更復雜的緩存需求，可以通過自定義CacheManager來設置不同緩存的策略：

@Bean
public CacheManager cacheManager() {
    RedisCacheConfiguration config = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
        .entryTtl(Duration.ofMinutes(10))  // 設置緩存默認存活時間
        .disableCachingNullValues();
    return RedisCacheManager.builder(RedisConnectionFactory)
        .cacheDefaults(config)
        .build();
}

3️⃣ 緩存層的性能調優

緩存不僅可以提高應用性能，還可以通過合理配置優化應用的性能。例如，Redis支持分佈式鎖、異步加載等特性，可以根據業務需求靈活使用。

🤩 總結：緩存集成，提升性能的必備技能！ ⚡

  緩存是提升應用性能的關鍵技術，特別是在處理大量數據請求時，合理的緩存策略能夠顯著降低響應時間並提高系統的吞吐量。通過Spring Boot與Ehcache和Redis的完美集成，我們不僅可以在本地緩存中存儲數據，還可以利用Redis的分佈式特性來處理更大規模的數據。

  通過Spring Boot提供的緩存抽象層，結合自定義緩存策略和緩存註解，我們能夠靈活控制緩存的行為，從而滿足不同場景下的性能需求。希望通過今天的學習，你能在自己的項目中靈活應用緩存技術，提高應用的性能和可擴展性！🚀

  如果你在集成緩存或緩存優化過程中遇到問題，隨時向我提問！

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