緩存機制:java中緩存的原理

外存：

　　也就是我們經常說的（CDEF盤的大小）外儲存器是指除計算機記憶體及CPU緩存以外的儲存器，此類儲存器一般斷電後仍然能儲存資料。常見的外存儲器有硬碟、軟碟、CD光牒、U盤等，一般的軟體都是安裝在外存中

記憶體：

　　記憶體是計算機中重要的部件之一，它是與CPU進行溝通的橋梁。計算機中所有程式的運作都是在記憶體中進行的，是以記憶體的性能對計算機的影響非常大。記憶體(Memory)也被稱為記憶體儲器，其作用是用于暫時存放CPU中的運算資料，以及與硬碟等外部存儲器交換的資料。隻要計算機在運作中，CPU就會把需要運算的資料調到記憶體中進行運算，當運算完成後CPU再将結果傳送出來，記憶體的運作也決定了計算機的穩定運作，此類儲存器一般斷電後資料就會被清空

高速緩存：

　　高速緩存是用來協調CPU與主存之間存取速度的差異而設定的。一般情況下，CPU的工作速度高，但記憶體的工作速度相對較低，為了解決這個問題，通常使用高速緩存，高速緩存的存取速度介于CPU和主存之間。系統将一些CPU在近幾個時間段經常通路的内容存入高速緩沖，當CPU需要使用資料時，先在高速緩存中找，如果找到，就不必通路記憶體了，找不到時，再找記憶體，這樣就在一定程度上緩解了由于主存速度低造成的CPU“停工待料”的情況

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　　之前一直很不了解這個緩存那個緩存，其實緩存就是把一些外存上的資料儲存到記憶體上而已，怎麼儲存到記憶體上呢，我們運作的所有程式，裡面的變量值都是放在記憶體上的，是以說如果要想使一個值放到記憶體上，實質就是在獲得這個變量之後，用一個生存期較長的變量存放你想存放的值，在java中一些緩存一般都是通過map集合來做的。　

在Java中經常用到緩存，在SSh架構中也會用到一級緩存和二級緩存，到底緩存是怎麼實作的呢？

　　簡單講就是，如果某些資源或者資料會被頻繁的使用，而這些資源或資料存儲在系統外部，比如資料庫、硬碟檔案等，那麼每次操作這些資料的時候都從資料庫或者硬碟上去擷取，速度會很慢，會造成性能問題。

　　一個簡單的解決方法就是：把這些資料緩存到記憶體裡面，每次操作的時候，先到記憶體裡面找，看有沒有這些資料，如果有，那麼就直接使用，如果沒有那麼就擷取它，并設定到緩存中，下一次通路的時候就可以直接從記憶體中擷取了。進而節省大量的時間，當然，緩存是一種典型的空間換時間的方案。

　　在Java中最常見的一種實作緩存的方式就是使用Map, 基本的步驟是：

　　1.先到緩存裡面查找，看看是否存在需要使用的資料

　　2.如果沒有找到，那麼就建立一個滿足要求的資料，然後把這個資料設定回到緩存中，以備下次使用

　　3.如果找到了相應的資料，或者是建立了相應的資料，那就直接使用這個資料。

/**
* Java中緩存的基本實作示例
*/
public class JavaCache {
    /**
    * 緩存資料的容器，定義成Map是友善通路，直接根據Key就可以擷取Value了
    * key選用String是為了簡單，友善示範
    */
    private Map<String,Object> map = new HashMap<String,Object>();
    /**
    * 從緩存中擷取值
    
    * @param key 設定時候的key值
    * @return key對應的Value值
    */
    public Object getValue(String key){
        //先從緩存裡面取值
        Object obj = map.get(key);
        //判斷緩存裡面是否有值
        if(obj == null){
            //如果沒有，那麼就去擷取相應的資料，比如讀取資料庫或者檔案
            //這裡隻是示範，是以直接寫個假的值
            obj = key+",value";
            //把擷取的值設定回到緩存裡面
            map.put(key, obj);
        }
        //如果有值了，就直接傳回使用
        return obj;
    }
}      

　　這裡隻是緩存的基本實作，還有很多功能都沒有考慮，比如緩存的清除，緩存的同步等等。當然，Java的緩存還有很多實作方式，也是非常複雜的，現在有很多專業的緩存架構，更多緩存的知識，這裡就不再去讨論了。

下面用單例模式實作緩存：

/**
* 使用緩存來模拟實作單例
*/
public class Singleton {
    /**
    * 定義一個預設的key值，用來辨別在緩存中的存放
    */
    private final static String DEFAULT_KEY = "One";
    /**
    * 緩存執行個體的容器
    */
    private static Map<String,Singleton> map =
    new HashMap<String,Singleton>();
    /**
    * 私有化構造方法
    */
    private Singleton(){
    //
    }
    public static Singleton getInstance(){
        //先從緩存中擷取
        Singleton instance = (Singleton)map.get(DEFAULT_KEY);
        //如果沒有，就建立一個，然後設定回緩存中
        if(instance==null){
            instance = new Singleton();
            map.put(DEFAULT_KEY, instance);
        }
        //如果有就直接使用
        return instance;
    }
}