写在前面

到有些业务场景中，需要在启动的时候取一些比较少改动（但是有可能会改动）而且量也比较小的数据，主要是一些基础配置类的数据。这些数据实时性要求很低，目前的解决方式是放在 redis 做缓存，并设置过期时间，相当于定期刷新。

但是，其实还可以更进一步优化。毕竟 redis 跟 web 服务器不在同一台服务器上，也是需要远程IO的（redis很快，一般不用考虑这个问题），因此其实还可以做一级本地缓存。

实现本地缓存的方法有很多，我这里只做一个简单的实现。思路是：构造器要求提供一个获取新数据的Supplier，启动一个定时线程进行定时更新。刷新缓存时生成新的 map 对象替换原来的，不对 map 本身进行写操作，避免线程安全问题。这时这个 cache 就是一个线程写，多个线程读的场景，此时只需要使用 volatile 来保证它的可见性即可，否则极端高并发情况下，可能出现线程间的可见性问题（参考《Java并发编程实战》第三章）。

实现

完整代码如下：

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.function.Supplier;

/**
 * 本地缓存通用类，支持定时刷新缓存
 * <p>
 * 我们采用刷新缓存时生成新的 map 对象的方式，不对 map 进行写操作，避免线程安全问题
 *
 * @author dadiyang
 * @date 2019/3/12
 */
public class RefreshableLocalCache<K, V> {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(RefreshableLocalCache.class);
    /**
     * 添加 volatile 关键字保证并发场景下的可见性
     */
    private volatile Map<K, V> cache;
    private final Supplier<Map<K, V>> supplier;
    private final int refreshInterval;
    private final TimeUnit timeUnit;
    private final String threadName;

    private ScheduledThreadPoolExecutor executor;
    private Future<?> refreshFuture;

    /**
     * @param supplier        缓存提供器，通过这个接口获取缓存 map
     * @param refreshInterval 刷新频率，小于或等于0则不刷新缓存
     * @param timeUnit        刷新频率时间单位
     * @param threadName      名称，用于指定刷新的线程名，便于调试
     */
    public RefreshableLocalCache(Supplier<Map<K, V>> supplier, int refreshInterval, TimeUnit timeUnit, String threadName) {
        if (supplier == null) {
            throw new IllegalArgumentException("缓存提供器不能为空");
        }
        this.supplier = supplier;
        this.refreshInterval = refreshInterval;
        this.timeUnit = timeUnit;
        this.threadName = threadName;
        // 启动自动刷新缓存线程
        runRefresher();
    }

    /**
     * @param supplier        缓存提供者，通过这个接口获取缓存 map
     * @param refreshInterval 刷新频率（秒），小于或等于0则不刷新缓存
     * @param threadName      名称，用于指定刷新的线程名，便于调试
     */
    public RefreshableLocalCache(Supplier<Map<K, V>> supplier, int refreshInterval, String threadName) {
        this(supplier, refreshInterval, TimeUnit.SECONDS, threadName);
    }

    /**
     * @param supplier        缓存提供者，通过这个接口获取缓存 map
     * @param refreshInterval 刷新频率（秒），小于或等于0则不刷新缓存
     */
    public RefreshableLocalCache(Supplier<Map<K, V>> supplier, int refreshInterval) {
        this(supplier, refreshInterval, TimeUnit.SECONDS, "localCacheRefresher");
    }

    /**
     * @param supplier        缓存提供者，通过这个接口获取缓存 map
     * @param refreshInterval 刷新频率（秒），小于或等于0则不刷新缓存
     */
    public RefreshableLocalCache(Supplier<Map<K, V>> supplier, int refreshInterval, TimeUnit timeUnit) {
        this(supplier, refreshInterval, timeUnit, "localCacheRefresher");
    }

    /**
     * 启动定时刷新任务
     */
    private void runRefresher() {
        log.debug(threadName + ": 缓存初始化");
        // 立即初始化缓存
        cache = supplier.get();
        // 若刷新时间间隔小于 0，则只获取一次，永不缓存
        if (refreshInterval <= 0) {
            log.warn("刷新时间小于等于 0，不自动刷新缓存: " + refreshInterval);
            return;
        }
        // 使用定时线程池
        executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(1, r -> new Thread(r, threadName));
        // 定时刷新缓存
        refreshFuture = executor.scheduleAtFixedRate(() -> {
            log.debug("缓存刷新");
            cache = supplier.get();
        }, refreshInterval, refreshInterval, timeUnit);
    }

    /**
     * 获取缓存，注意处理 null 值
     *
     * @param key 键
     * @return 缓存的值，注意处理 null 值
     */
    public V get(K key) {
        return cache.get(key);
    }

    /**
     * 获取缓存，若缓存不存在则返回默认值
     *
     * @param key 键
     * @return 缓存的值
     */
    public V getOrDefault(K key, V defaultValue) {
        return cache.getOrDefault(key, defaultValue);
    }

    /**
     * 判断缓存是否存在
     *
     * @param key 键
     * @return 是否存在
     */
    public boolean containsKey(K key) {
        return cache.containsKey(key);
    }

    /**
     * 优雅地退出，主要是清理定时刷新的任务和线程池
     */
    public void shutdownGracefully() {
        if (executor != null && !executor.isShutdown()) {
            executor.shutdown();
        }
        if (refreshFuture != null) {
            refreshFuture.cancel(true);
        }
    }
}

使用示例

public class RefreshableLocalCacheTest {
    private RefreshableLocalCache<String, Integer> refreshableLocalCache;
	
	public RefreshableLocalCacheTest(){
	    // 初始化
		refreshableLocalCache = new RefreshableLocalCache<>(() -> {
		      // 模拟从数据库或者调用服务获取最新的数据
		       Map<String, Integer> map = new HashMap<>(1024);
		       for (int i = 0; i < 760; i++) {
		           map.put("key:" + i, ThreadLocalRandom.current().nextInt(10000));
		       }
		       return map;
		       // 每分钟刷新一次
		   }, 1, TimeUnit.MINUTES);
    }
    
	public void testCache(){
	    // 调用方法获取缓存
		int value = refreshableLocalCache.getOrDefault("key:111", 0);
		System.out.println(value);
	}
	
	/**
	 * 如果是在Spring中使用，可以使用这个方法在 Bean 在移出容器时关闭定时线程
	 */
	 @PreDestroy
	 public void shutdown(){
	     refreshableLocalCache.shutdownGracefully();
	 }
 }