面试官：你是如何使用JDK来实现自己的缓存（支持高并发）？

需求分析

项目中经常会遇到这种场景：一份数据需要在多处共享，有些数据还有时效性，过期自动失效。比如手机验证码，发送之后需要缓存起来，然后处于安全性考虑，一般还要设置有效期，到期自动失效。我们怎么实现这样的功能呢？

解决方案

使用现有的缓存技术框架，比如redis,ehcache。优点：成熟，稳定，功能强大；缺点，项目需要引入对应的框架，不够轻量。
如果不考虑分布式，只是在单线程或者多线程间作数据缓存，其实完全可以自己手写一个缓存工具。下面就来简单实现一个这样的工具。

先上代码：

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import java.util.HashMap;  import java.util.Map;  import java.util.concurrent.*;  /**   * @Author: lixk   * @Date: 2018/5/9 15:03   * @Description: 简单的内存缓存工具类   */  public class Cache {   //键值对集合   private final static Map<String, Entity> map = new HashMap<>();   //定时器线程池，用于清除过期缓存   private final static ScheduledExecutorService executor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();   /**   * 添加缓存   *   * @param key 键   * @param data 值   */   public synchronized static void put(String key, Object data) {   Cache.put(key, data, 0);   }   /**   * 添加缓存   *   * @param key 键   * @param data 值   * @param expire 过期时间，单位：毫秒， 0表示***长   */   public synchronized static void put(String key, Object data, long expire) {   //清除原键值对   Cache.remove(key);   //设置过期时间   if (expire > 0) {   Future future = executor.schedule(new Runnable() {   @Override   public void run() {   //过期后清除该键值对   synchronized (Cache.class) {   map.remove(key);   }   }   }, expire, TimeUnit.MILLISECONDS);   map.put(key, new Entity(data, future));   } else {   //不设置过期时间   map.put(key, new Entity(data, null));   }   }   /**   * 读取缓存   *   * @param key 键   * @return   */   public synchronized static Object get(String key) {   Entity entity = map.get(key);   return entity == null ? null : entity.getValue();   }   /**   * 读取缓存   *   * @param key 键   * * @param clazz 值类型   * @return   */   public synchronized static <T> T get(String key, Class<T> clazz) {   return clazz.cast(Cache.get(key));   }   /**   * 清除缓存   *   * @param key   * @return   */   public synchronized static Object remove(String key) {   //清除原缓存数据   Entity entity = map.remove(key);   if (entity == null) return null;   //清除原键值对定时器   Future future = entity.getFuture();   if (future != null) future.cancel(true);   return entity.getValue();   }   /**   * 查询当前缓存的键值对数量   *   * @return   */   public synchronized static int size() {   return map.size();   }   /**   * 缓存实体类   */   private static class Entity {   //键值对的value   private Object value;   //定时器Future    private Future future;   public Entity(Object value, Future future) {   this.value = value;   this.future = future;   }   /**   * 获取值   *   * @return   */   public Object getValue() {   return value;   }   /**   * 获取Future对象   *   * @return   */   public Future getFuture() {   return future;   }   }  }

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本工具类主要采用 HashMap+定时器线程池实现，map 用于存储键值对数据，map的value是 Cache 的内部类对象 Entity，Entity 包含 value 和该键值对的生命周期定时器 Future。Cache 类对外只提供了 put(key, value), put(key, value, expire), get(key), get(key, class), remove(key), size()几个同步方法。

当添加键值对数据的时候，首先会调用remove()方法，清除掉原来相同 key 的数据，并取消对应的定时清除任务，然后添加新数据到 map 中，并且，如果设置了有效时间，则添加对应的定时清除任务到定时器线程池。

测试

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import java.util.concurrent.ExecutionException;  import java.util.concurrent.ExecutorService;  import java.util.concurrent.Executors;  import java.util.concurrent.Future;  /**   * @Author: lixk   * @Date: 2018/5/9 16:40   * @Description: 缓存工具类测试   */  public class CacheTest {   /**   * 测试   *   * @param args   */   public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {   String key = "id";   //不设置过期时间   System.out.println("***********不设置过期时间**********");   Cache.put(key, 123);   System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));   System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.remove(key));   System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));   //设置过期时间   System.out.println("  ***********设置过期时间**********");   Cache.put(key, "123456", 1000);   System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));   Thread.sleep(2000);   System.out.println("key:" + key + ", value:" + Cache.get(key));   /******************并发性能测试************/   System.out.println("  ***********并发性能测试************");   //创建有10个线程的线程池，将1000000次操作分10次添加到线程池   ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);   Future[] futures = new Future[10];   /********添加********/   {   long start = System.currentTimeMillis();   for (int j = 0; j < 10; j++) {   futures[j] = executorService.submit(() -> {   for (int i = 0; i < 100000; i++) {   Cache.put(Thread.currentThread().getId() + key + i, i, 300000);   }   });   }   //等待全部线程执行完成，打印执行时间   for (Future future : futures) {   future.get();   }   System.out.printf("添加耗时：%dms  ", System.currentTimeMillis() - start);   }   /********查询********/   {   long start = System.currentTimeMillis();   for (int j = 0; j < 10; j++) {   futures[j] = executorService.submit(() -> {   for (int i = 0; i < 100000; i++) {   Cache.get(Thread.currentThread().getId() + key + i);   }   });   }   //等待全部线程执行完成，打印执行时间   for (Future future : futures) {   future.get();   }   System.out.printf("查询耗时：%dms  ", System.currentTimeMillis() - start);   }   System.out.println("当前缓存容量：" + Cache.size());   }  }

测试结果：

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***********不设置过期时间**********  key:id, value:123  key:id, value:123  key:id, value:null  ***********设置过期时间**********  key:id, value:123456  key:id, value:null  ***********并发性能测试************  添加耗时：2313ms  查询耗时：335ms  当前缓存容量：1000000

测试程序使用有10个线程的线程池来模拟并发，总共执行一百万次添加和查询操作，时间大约都在两秒多，表现还不错，每秒40万读写并发应该还是可以满足大多数高并发场景的^_^

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22 2019-06-06 10:55:02 JDK 高并发框架

缓存+HASH=高并发？你把高并发架构想得太简单！

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