java 分布式缓存框架Memcached的（超详细总结）

2023年 5月 5日 162点热度 0人点赞 0条评论

Memcached是什么？

Memcached是一种高性能、分布式内存对象缓存系统。它是由Brad Fitzpatrick在2003年创建的，最初用于LiveJournal网站的缓存，现在已经成为了一种流行的缓存解决方案。

Memcached将数据存储在内存中，以加快读取速度。它适用于需要频繁读取和写入数据的应用程序，如Web应用程序、社交媒体网站等。Memcached使用了一个简单的键值存储模型，其中每个键都对应一个值。键和值都是任意的二进制数据，可以是字符串、图片、序列化对象等。

Memcached具有以下特点：

高性能：Memcached将数据存储在内存中，读取速度非常快，可以大幅提升应用程序的性能。
可扩展性：Memcached是分布式的，可以通过增加更多的节点来扩展缓存容量和性能。
简单易用：Memcached的API非常简单，只需要使用get和set等几个命令就可以实现数据的读取和写入。
支持多种语言：Memcached支持多种编程语言，如C、C++、Java、Python、PHP等。
可靠性：Memcached支持数据备份和数据恢复，确保数据不会丢失。

Memcached的工作原理如下：

客户端向Memcached发送一个请求，请求包括一个键值和对应的操作（如get或set）。
如果Memcached中已经存在该键值，则返回对应的值；否则，返回空值。
如果客户端请求的是set操作，则将键值对存储到Memcached中。
如果Memcached的缓存空间已满，则会根据一定的策略（如LRU）删除一些键值对，以腾出空间。

Memcached是一种高性能、分布式内存对象缓存系统，可以提高Web应用程序的性能和可扩展性。对于需要频繁读取和写入数据的应用程序，使用Memcached可以大幅提升应用程序的性能。

Memcached能干什么？

Memcached是一款由Brad Fitzpatrick写的开源高速缓存系统，以缓存数据库访问结果数据和对象为主要应用。通常情况下，Memcached被用来解决高并发、读写频繁、复杂计算的问题，以提升网站或系统的性能。

具体来说，Memcached通常用来做以下事情：

常用于加速动态Web应用程序，比如加速在线社交网络的数据存储和检索，以及对一些共享的Web应用数据的缓存存储。在读取数据时，可以通过先在缓存中查找相应的值，从而减少对数据库的直接访问，提高响应速度。
可以用来做分布式会话管理，用于存储用户身份验证信息和用户防伪标识令牌等，避免服务器之间的数据共享和状态管理的混乱。
可以用来缓存静态文件，比如保存CSS、JavaScript、图片等，使得用户首次访问页面后，以后的访问都可以直接请求缓存，从而大幅减少请求延时。
可以用来存储用户请求过程中生成的临时数据，比如验证码和搜索结果等，供下一步的操作使用。

使用Memcached可以解决以下问题：

数据库性能瓶颈：常规的数据库会面临高并发、读写频繁的问题，因此性能会出现瓶颈。通过缓存常用的数据并尽量减少访问数据库，可以有效解决该问题。
网络延时问题：在高并发场景下，服务器的处理能力有限，导致响应时间过长。通过缓存数据，可以有效减少网络请求次数。
计算密集型操作：如在Web应用程序中，排序、过滤等计算会影响响应时间。通过缓存复杂计算的结果可以大幅提高响应速度。

总而言之，Memcached的主要优势是可以存储和快速检索键值对，并且使用内存，这使得应用程序可以显着减少交互式数据库的请求数量，从而提高性能和可伸缩性。Memcached也可以在多个服务器之间进行分布式运行，这样可以使用内存缓存来提高性能和伸缩性，同时提高服务的可靠性。

Memcached的数据模型

在Memcached中，所有的数据都是以键值对的形式存储的。每个键都对应着一个值，可以是任意的二进制数据，如字符串、图片、序列化对象等。Memcached使用一个简单的键值存储模型，其中每个键都对应一个值。键和值都是任意的二进制数据，可以是字符串、图片、序列化对象等。

下面是Memcached支持的基本操作和其作用：

SET：设置键值对，将一个键值对存储到Memcached中。
GET：获取键值对，从Memcached中获取一个键对应的值。
DELETE：删除键值对，从Memcached中删除一个键和对应的值。
ADD：添加键值对，只有当键不存在时才添加。
REPLACE：替换键值对，只有当键存在时才替换。
INCREMENT/DECREMENT：增加或减少键对应的值，可以用于实现计数器等功能。

Memcached的优点是高性能和可扩展性，缺点是不能进行复杂的查询操作，不支持事务和持久化存储。因此，Memcached适用于一些需要高速读写的场景，如缓存、会话管理等。如果需要进行复杂的查询操作和事务管理，可以选择其他数据库，如MySQL、PostgreSQL等。

Memcached的安装教程

Win安装Memcached的步骤：

下载Windows版Memcached，推荐使用最新版Memcached 1.4.5。
解压下载的Memcached压缩包，将解压后的文件放到指定的目录下，如C:\Memcached。
打开命令行工具，进入到解压后的目录下，执行以下命令：

memcached.exe -d install

此命令将Memcached服务作为一个Windows服务安装在系统中。

启动Memcached服务，执行以下命令：

net start memcached

此命令启动Memcached服务。

Linux安装Memcached的步骤：

打开命令行工具，执行以下命令安装Memcached：

sudo apt-get install memcached

此命令将安装Memcached在Linux系统中，并自动启动Memcached服务。

检查Memcached服务是否正在运行，执行以下命令：

ps -e | grep memcached

此命令将列出正在运行的Memcached进程。

如果需要配置Memcached启动参数，比如设置监听IP和端口等，可以通过编辑/etc/memcached.conf文件进行配置。
如果需要重启Memcached服务，执行以下命令：

sudo service memcached restart

此命令将重启Memcached服务。

注意：以上命令都需要使用管理员权限执行。

SpringBoot整合Memcached

Spring Boot整合Memcached步骤如下：

在pom.xml文件中添加对Spymemcached客户端的依赖：

<dependency>
    <groupId>net.spy</groupId>
    <artifactId>spymemcached</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>

创建Memcached配置类，添加@EnableCaching注解启用缓存：

@Configuration
@EnableCaching
public class MemcachedConfig extends CachingConfigurerSupport {

    @Bean
    public MemcachedClientFactoryBean memcachedClient() {
        MemcachedClientFactoryBean memcachedClientFactoryBean = new MemcachedClientFactoryBean();
        memcachedClientFactoryBean.setServers("localhost:11211");
        return memcachedClientFactoryBean;
    }

    @Override
    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        MemcachedCacheManager cacheManager = new MemcachedCacheManager(memcachedClient().getObject());
        cacheManager.setExpiration(3600);
        return cacheManager;
    }

    @Override
    @Bean
    public KeyGenerator keyGenerator() {
        return new SimpleKeyGenerator();
    }

}

在控制器中使用缓存注解：

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Cacheable(value = "users", keyGenerator = "simpleKeyGenerator")
    @GetMapping("/{name}")
    public User getUser(@PathVariable String name) {
        return userService.getUserByName(name);
    }

    // 其他接口省略

}

以上代码中，使用了@Cacheable注解，当第一次请求指定名称的用户时，会将查询的结果缓存起来，接下来再次请求同样的用户，就会从缓存中读取数据，而不是再经过数据库查询操作。

完整代码如下：

pom.xml：

<dependencies>
    <!-- Spring Boot Web Starter -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Spymemcached Client -->
    <dependency>
        <groupId>net.spy</groupId>
        <artifactId>spymemcached</artifactId>
        <version>2.12.0</version>
    </dependency>
</dependencies>

MemcachedConfig.java：

@Configuration
@EnableCaching
public class MemcachedConfig extends CachingConfigurerSupport {

    @Bean
    public MemcachedClientFactoryBean memcachedClient() {
        MemcachedClientFactoryBean memcachedClientFactoryBean = new MemcachedClientFactoryBean();
        memcachedClientFactoryBean.setServers("localhost:11211");
        return memcachedClientFactoryBean;
    }

    @Override
    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        MemcachedCacheManager cacheManager = new MemcachedCacheManager(memcachedClient().getObject());
        cacheManager.setExpiration(3600);
        return cacheManager;
    }

    @Override
    @Bean
    public KeyGenerator keyGenerator() {
        return new SimpleKeyGenerator();
    }

}

UserController.java：

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Cacheable(value = "users", keyGenerator = "simpleKeyGenerator")
    @GetMapping("/{name}")
    public User getUser(@PathVariable String name) {
        return userService.getUserByName(name);
    }

    // 其他接口省略

}

UserService.java：

@Service
public class UserService {

    public User getUserByName(String name) {
        // 查询数据库
        // 返回查询结果
    }

}

本作品采用知识共享署名 4.0 国际许可协议进行许可