游戏中为了提高系统运行速度和游戏承载量，使用缓存是一个必要的手段。本文中的缓存是在guava缓存的基础上增加了数据的持久化状态和异步同步数据的功能，同时对调用API做了封装，以达到简化操作、屏蔽内部实现的目的。
在介绍缓存的原理之前，为了一些朋友阅读方便，本文先介绍下缓存的API和使用方法，以帮助大家对本缓存有个大概的理解。这篇文章大家简单阅读即可，后面我们会详细介绍缓存的实现细节。
系列文章目录：
并发读写缓存实现机制(三)：API封装和简化
文中缓存最新源码请参考：https://github.com/cm4j/cm4j-all
缓存的操作指南
1.数据结构简介
本文缓存的目的就是为了减少开发的编码量、提高编码的效率，同时为了方便调用，本缓存在对外接口上做了许多封装，内部也提供了一些常用的缓存类型以供使用。在进一步了解使用方法前，我们先来看下缓存的结构图：
清单1：缓存简略结构图
类的功能简介：
ConcurrentCache：核心操作类，大部分业务都是由此类完成
CacheLoader：缓存的加载类
AbsReference：缓存数据封装抽象类，缓存中实际存储的就是此对象，此类提供了一些常用的方法以方便调用者使用，默认提供了增删改查等方法，文中缓存默认提供了3种常用缓存的实现。为什么需要这个类？主要是为了屏蔽缓存的内部状态。
CacheEntry：单个缓存对象或集合缓存中的一个元素，应该与DB的entity一一对应，持久化时需要把它转化为实体entity然后进行持久化操作
CacheDefiniens：缓存的定义抽象类，主要用于定义缓存如何从db加载
PrefixMapping：缓存key与前缀的映射类
缓存的数据流转：
1.使用一个缓存，首先我们需要定义一个缓存，定义缓存是CacheDefiniens实现的功能，它描述了缓存是如何从DB加载的。
2.每个缓存就像我们一样，每个都应该有一个独一无二的名字，名字和具体的缓存是有映射关系的，这个关系就是通过PrefixMapping来维护的。
3.在本系列中，缓存的核心操作都是通过ConcurrentCache实现的，包括了缓存的读取、保存、过期以及持久化等等，当然也包含了对缓存的具体数据AbsReference的操作。
4.缓存的加载是通过CacheLoader实现的，加载之后，每个数据的存在形态就是AbsReference，它可以是single、list、map或者其他自定义结构。
5.AbsReference内部结构允许有一个或多个元素，如果这些元素需要保存DB，则它们必须是CacheEntry的子类，因为缓存就是通过CacheEntry来进行持久化的。
因此大部分情况下缓存的创建，我们只需要扩展CacheDefiniens、修改PrefixMapping类就可以了，详情可参照下面的例子。
3种常见的缓存类型
日常来说，我们最常用到的数据结构就是单个对象、List对象或者Map对象。AbsReference是对缓存数据的一种封装，缓存中存储的数据就是它，其继承结构请看清单2
清单2：默认实现的3种常见的缓存类型
2.缓存的创建
上面提到系统默认提供了3种常见的数据结构，如果我们要使用这3种结构，那仅仅需要两步即可完成：一是定义缓存是如何从DB加载，二是定义缓存key和前缀的映射，而这两步主要是由CacheDefiniens和PrefixMapping完成。
step1:缓存的定义
清单3：map类型的缓存定义
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public class TmpListMultikeyMapCache extends CacheDefiniens<MapReference<Integer, TmpListMultikey>> {
public TmpListMultikeyMapCache() { } public TmpListMultikeyMapCache(int playerId) { super(playerId); } @Override public MapReference<Integer, TmpListMultikey> load(String... params) { Preconditions.checkArgument(params.length == 1); HibernateDao<TmpListMultikey, Integer> hibernate = ServiceManager.getInstance().getSpringBean("hibernateDao"); hibernate.setPersistentClass(TmpListMultikey.class); String hql = "from TmpListMultikey where id.NPlayerId = ?"; List<TmpListMultikey> all = hibernate.findAll(hql, NumberUtils.toInt(params[0])); Map<Integer, TmpListMultikey> map = new HashMap<Integer, TmpListMultikey>(); for (TmpListMultikey tmpListMultikey : all) { map.put(tmpListMultikey.getId().getNType(), tmpListMultikey); } return new MapReference<Integer, TmpListMultikey>(map); } } |
这段代码非常简洁：两个构造函数外加覆盖父类的load方法。其中，根据名称我们知道load()方法就是从DB中加载数据，空参的构造函数是创建描述类使用，非空构造函数则是传递参数的需要。
为了代码生成的便捷，CacheDefiniens采用了范型来规范代码结构。内部实现中，有参构造函数将参数拼为字符串，在需要从DB加载时会再把字符串切分为字符串数组，然后作为参数调用load方法，因此load的params参数和有参构造函数中的参数其实是一致的。
注意19行返回的就是缓存的封装类，构造函数参数就是从DB中查询出来的map结果；而TmpListMultikey则是CacheEntry的一个子类，它是map集合的一个元素，同时提供了parseEntity()方法将对象转化Entity保存到DB中。
step2:缓存的映射
清单4：缓存定义与前缀的映射
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public enum PrefixMappping {
$1(TmpFhhdCache.class), $2(TmpListMultikeyListCache.class), $3(TmpListMultikeyMapCache.class); // 部分代码省略 } |
上面这段就更简单了，一个枚举类，一个键一个缓存描述类，非常简单。
至此，我们就完成了缓存的创建，仅仅必须的两步操作我们就拥有了对缓存的增删改查权限，没有复杂的设定和配置、无需关注内部实现和异步写入DB，内部实现机制已经屏蔽了所有不相关的代码和步骤。
3.缓存的读取
创建好了缓存的定义、对缓存进行了键的映射之后，接下来我们就要看下缓存的使用，大家由清单1可以看到ConcurrentCache是缓存的核心操作类，因此大部分操作最后都是操作在这个类上。在此基础上，为了调用方便，缓存也扩展了一些其他便捷方法来简化调用，请看下面对缓存读取的一些例子：
清单4：缓存的读取
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@Test
public void getTest() { // Single格式缓存获取 SingleReference<TmpFhhd> singleRef = ConcurrentCache.getInstance().get(new TmpFhhdCache(50769)); TmpFhhd fhhd = singleRef.get(); TmpFhhd fhhd2 = new TmpFhhdCache(50769).ref().get(); Assert.assertTrue(fhhd == fhhd2); // List格式缓存获取 List<TmpListMultikey> list = ConcurrentCache.getInstance().get(new TmpListMultikeyListCache(50705)).get(); // Map格式缓存获取 Map<Integer, TmpListMultikey> map = new TmpListMultikeyMapCache(1001).ref().get(); } |
由上面的例子，我们可以看到，不管是那种类型的缓存，我们都有两种方式获取：
1.ConcurrentCache.getInstance().get(new TmpFhhdCache(50769))
2.new TmpFhhdCache(50769).ref()
上面的new TmpFhhdCache(50769)就是我们前面的缓存的定义类，这两种方式都能获取到AbsReference，也就是缓存中实际存储的数据，后面可以使用这个对象来对缓存进行增删改查操作。
4.缓存的增删改查
对于增删改查，缓存更多的依赖于AbsReference类。一方面，缓存读取直接获取的就是这个封装类；另一方面，这个类也屏蔽了ConcurrentCache和缓存状态控制，减少调用者出错的概率。
清单5：缓存的增删改查I
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@Test
public void updateTest() { SingleReference<TmpFhhd> singleRef = new TmpFhhdCache(50769).ref(); TmpFhhd tmpFhhd = singleRef.get(); if (tmpFhhd == null) { // 新增 tmpFhhd = new TmpFhhd(50769, 10, 10, ""); } else { // 修改 tmpFhhd.setNCurToken(10); } // 新增或修改都可以调用update singleRef.update(tmpFhhd); Assert.assertTrue(new TmpFhhdCache(50769).ref().get().getNCurToken() == 10); // 删除 singleRef.delete(); Assert.assertNull(new TmpFhhdCache(50769).ref().get()); // 立即保存缓存到DB singleRef.persist(); } |
对于已经存在于缓存中的对象，我们可以直接调用update()进行修改，也可以直接调用delete()进行删除
这样如果直接从缓存中拿到对象，如果对象存在，可直接修改或删除，而无需AbsReference的介入
清单6：缓存的增删改查II
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@Test
public void update2Test() { MapReference<Integer, TmpListMultikey> mapRef = new TmpListMultikeyMapCache(1001).ref(); TmpListMultikey value = mapRef.get(1); if (value == null) { mapRef.put(1, new TmpListMultikey(new TmpListMultikeyPK(1001, 1), 99)); } TmpListMultikey newValue = new TmpListMultikeyMapCache(1001).ref().get(1); newValue.setNValue(2); // 对于已经存在于缓存中的对象 // 我们可以直接调用update()进行修改 newValue.update(); Assert.assertTrue(new TmpListMultikeyMapCache(1001).ref().get(1).getNValue() == 2); // 也可以直接调用delete()进行删除 newValue.delete(); Assert.assertNull(new TmpListMultikeyMapCache(1001).ref().get(1)); } |
5.缓存的扩展
上面的几个例子，我们演示了常用的缓存的使用方法，一般来说已基本可以满足大部分需求，但是需求总是无止境的，在无法满足的情况下，我们就需要对现有系统进行扩展，本缓基于基本框架提供了部分扩展点。
首先，我们最常遇到的就是业务需要更复杂的数据类型，现有缓存提供简单的single、list或map已经无法满足业务需求，这时只要继承AbsReference类，实现其内部业务即可。
其次，如果需要的缓存类型恰巧是single、list或map，同时又需要增加些额外功能，那只要继承对应的类扩展功能就可以了。
大部分情况下，我们可把DB的entity直接设为CacheEntry的子类，这样代码量比较少，而且entity可直接生成。但某些情况，我们需要比Entity更多的属性，也就是我们需要单独的POJO来存储缓存，这时候我们也可以新建POJO来继承CacheEntry
本文简单介绍了缓存的结构及几种常用方法，接下来几章我会分别从读取、写入、数据过期和异步写入等几个方面来介绍缓存的内部实现，敬请期待。
原创文章，请注明引用来源：CM4J