Jive是一個廣受歡迎的開放源碼的論壇項目，雖然推出了很多年，但至今很多Java程序員還對它津津樂道。從框架結構上看，它采用了很多設計模式，如Factory模式、Proxy模式、Decorator模式、Iterator模式，使得程序易于擴展和移植。從設計細節上看，它采用了很多先進的設計思想和方法，如XML讀寫配置文件、數據庫的緩存和連接池、帖子的過濾和TreeWalk遍歷等，使得程序更加強健和高效。本文主要談的是Jive緩存機制的實現。 　　簡介 　　大家知道，在兩個存取速度差距很大的對象（比如數據庫和內存）之間，通常要加一個緩存來匹配二者的速度。因此，緩存機制在實際項目中還是經常遇到的。同樣Jive也使用緩存來加快貼子的顯示。如果試圖編寫一個類似的程序，不妨研究一下Jive源碼,可能對你大有幫助。 　　在Jive 2.1.2中，涉及Jive緩存機制的Java類大致可以分為以下四個部分（為了簡化起見，本文只討論帖子緩存機制的實現。用戶名和權限的存取雖然也用到了緩存，但其實現機制與前者類似，因此不再贅述）： 　　第一部分，提供HashMap、LinkedListedlist等數據結構，以便實現緩存機制，其中HashMap是JDK提供的，其Key類型為Object。可以在com.jivesoftware.util包中找到這些數據結構。此部分包括Cache類、 LinkedList類、LinkedListNode類、Casheable接口、CacheObject類、CacheableBoolean類、CacheableInt類、CacheableLong類、CacheableLongArray類、CacheableString類、CacheSizes類、CacheTimer類。 　　第二部分，提供LongHashMap、LongLinkedListedlist等數據結構以實現緩存機制。與第一部分不同的是，它的HashMap是自己編寫的，其Key為Long型，因此被冠以LongHashMap的名稱。同樣可以在com.jivesoftware.util包中找到它們。該部分包括LongHashMap類、LongCache類、 LongCacheObject類、LongLinkedList類和LongLinkedListNode類。還有第一部分中的Casheable接口，它的各種數據類型的實現、CacheSizes類和CacheTimer類，也可歸于這部分。它們可看作是第一部分和第二部分的交集。 　　第三部分，調用底層數據結構以提供論壇對象的緩存。可以在com.jivesoftware.forum.database包中找到這些底層數據結構。該部分包括的類主要有DatabaseCacheManager類、DbForumFactory類、DbForum類、DbForumThread類、DbForumMessage 類、DatabaseCache類、ForumCache類、 ForumThreadCache類和ForumMessageCache類； 　　第四部分，向Jsp頁面提供訪問接口，同樣可以在com.jivesoftware.forum.database包中找到這些接口。該部分包括的類有ForumThreadBlockIterator類和ForumMessageBlockIterator類，第三部分的DbForum類、DbForumThread類和DbForumMessage 類也可以包括進來。實際上，這三個類是第三部分和第四部分聯系的紐帶。在com.jivesoftware.util包中還有一個LongList類，它用來將ForumThreadBlockIterator類和ForumMessageBlockIterator類轉化成Long型數組，因此也應算在這部分。 　　從上面介紹可看出，緩存機制也可以劃分為三層，即第一和第二部分的底層數據結構，第三部分的中間層和第四部分的上層訪問接口，下面分別討論它們。 　　底層數據結構 　　Jive緩存機制的原理其實很簡單，就是把所要緩存的對象加到HashMap哈希映射表中，用兩個LinkedListedlist雙向鏈表分別維持著緩存對象和每個緩存對象的生命周期。如果一個緩存對象被訪問到，那么就把它放到鏈表的最前面，然后不定時地把要緩存的對象加入鏈表中，把過期對象刪除，如此反復。實際上比較第一和第二部分就可以發現，它們的代碼幾乎完全相同。差別就在第二部分的哈希映射表沒有采用JDK提供的類，而是采用了作者自己編寫的一個類，將原來哈希映射表的Key類型由Object改為Long。這樣做雖然在一定程度上加快了緩存的速度，并減小了緩存的大小，但無形之中也減低了程序的穩定性和可讀性，因此不推薦仿效。值得一提的是，在Jive 1.0.2版中，所有Forum、Thread、Message的ID和它們內容的緩存都是用第一部分的Java類實現的。它在升級到后面的版本時，其內容采用了第二部分的Java類實現，但其ID仍用第一部分的Java類實現，這是Jive中值得注意的一個地方。下面先來看第一部分的Java類實現。LinkedListNode類的源碼為： public class LinkedListNode {public LinkedListNode previous;public LinkedListNode next;public Object object;public long timestamp;public LinkedListNode(Object object, LinkedListNode next,LinkedListNode previous){this.object = object;this.next = next;this.previous = previous;}public void remove() {previous.next = next;next.previous = previous;}public String toString() {return object.toString();} } 　　很明顯，這是一個雙向鏈表的節點類，previous、next分別記錄前后節點的指針，object用于記錄所需緩存的對象，timestamp用于記錄當前節點被創建時的時間戳。當該時間戳超過該節點的生存周期時，它就會被remove()方法刪除掉。該類主要完成的功能就是由LinkedListNode構成LinkedList鏈表，而由LinkedList類實現getFirst()、getLast()、addFirst()、addLast()、clear()等鏈表的基本方法。 　　再來看Cacheable接口和它的一個實現類CacheableInt的源碼： public interface Cacheable {public int getSize(); } public class CacheableInt implements Cacheable {private int intValue;public CacheableInt(int intValue) {this.intValue = intValue;}public int getInt() {return intValue;}public int getSize() {return CacheSizes.sizeOfObject() + CacheSizes.sizeOfInt();} } 　　從上面的代碼可以看到，Cacheable接口只有一個方法getSize()。它要求所有繼承類實現該方法，并輸出占用緩存的大小，以便實施管理。那么為什么CacheableInt. getSize()得到的是sizeOfObject()+sizeOfInt()呢？因為任何類都繼承自Object，計算空間時當然也要把它算上了。 　　還有一個CacheObject類，它是緩存的基本元素，來看一下它的代碼： public final class CacheObject {public Cacheable object;public int size;public LinkedListNode lastAccessedListNode;public LinkedListNode ageListNode;public CacheObject(Cacheable object, int size) {this.object = object;this.size = size;} } 　　lastAccessedListNode記錄著一個緩存節點的Key值，是構成lastAccessedList鏈表的基本元素，在lastAccessedList鏈表中，經常被訪問到的節點總是在最前面。ageListNode記錄著緩存節點的加入時間，是構成ageList鏈表的基本元素。而ageList鏈表是按時間先后排序，先加入的節點總是在最后面。lastAccessedListNode和ageListNode本來可以分寫成兩個類，畢竟lastAccessedListNode并不需要ageListNode的成員變量timestamp，但是為了簡化程序，Jive把它們寫成了一個類。這也是值得注意的一個地方。 　　現在來看緩存機制中最關鍵的一個類Cache的部分代碼，其中主要是add()和get()方法。有關這兩個方法的介紹請參考代碼中的注釋。 public class Cache implements Cacheable {protected static long currentTime = CacheTimer. currentTime;protected HashMap cachedObjectsHash;protected LinkedList lastAccessedList;protected LinkedList ageList;//緩存元素的最大尺寸128KB,可修改protected int maxSize = 128 * 1024; //整個緩存的大小protected int size = 0;//緩存元素的最大保存時間，用Cache(long maxLifetime)初始化protected long maxLifetime = -1;//記錄cache的命中次數和未命中次數protected long cacheHits, cacheMisses = 0L; ......//向哈希表中添加一個關鍵字為Key的緩存對象objectpublic synchronized void add(Object key, Cacheable object) {//先把原來的對象remove掉remove(key);int objectSize = object.getSize();//如果對象太大，則不加入緩存if (objectSize > maxSize * .90) {return;}size += objectSize;//新建一個緩存對象，并放入哈希表中CacheObject cacheObject = new CacheObject(object, objectSize);cachedObjectsHash.put(key, cacheObject);// 把緩存元素的Key放到lastAccessed List鏈表的最前面LinkedListNode lastAccessedNode = lastAccessedList.addFirst(key);cacheObject.lastAccessedListNode = lastAccessedNode;//把緩存元素的Key放到ageList鏈表的最前面,并記下當前時間LinkedListNode ageNode = ageList.addFirst(key);ageNode.timestamp = System.currentTimeMillis();cacheObject.ageListNode = ageNode;// 在cullCache()中，先調用deleteExpiredEntries()把過期對象刪掉，如果緩存還是太滿，則調用 remove(lastAccessedList.getLast().object)把lastAccessedList中不常訪問的對象刪掉cullCache();}//在哈希表中得到一個關鍵字為Key的緩存對象objectpublic synchronized Cacheable get(Object key) {// 清理過期對象deleteExpiredEntries();CacheObject cacheObject = (CacheObject)cachedObjectsHash.get(key);if (cacheObject == null) {//沒找到則未命中次數加一cacheMisses++;return null;}//找到則命中次數加一cacheHits++;//將該緩存對象從lastAccessedList鏈表中取下并插入到鏈表頭部cacheObject.lastAccessedListNode.remove();lastAccessedList.addFirst(cacheObject.lastAccessedListNode);return cacheObject.object;} } 　　到這里，第一部分的Java類實現就介紹完了。正如上文提到的那樣，第二部分的Java類實現與第一部分基本上沒有什么差別，因此就不再贅述。下面給出第二部分的類圖（見圖1），以供讀者參考。 　　圖一、Jive緩存機制的底層數據結構 　　中間層 　　中間層是聯系上層訪問接口和低層數據結構的紐帶。它的主要功能就是根據ID(對應于數據庫中的編號)到緩存中找相應的對象。如果緩存中有該對象就直接得到，沒有則去讀數據庫生成一個新的對象，再把該對象放入緩存中，以便下次訪問時能直接得到。圖2是相關類的類圖。 　　　　圖二、Jive緩存機制的中間層 　　圖2中Forum表示論壇，Thread表示論壇貼子的線索，Message表示論壇貼子，它們的關系是：Forum包括數條Thread，Thread包括數條Message。 　　由圖2可見，DbForum類、DbForumThread類和DbForumMessage類的實例對象都包含一個 DbForumFactory類的實例對象factory。DbForum類、DbForumThread類和DbForumMessage類被DbForumFactory生產出來，同時它們也通過DbForumFactory來訪問緩存。而在DbForumFactory中則包含一個DatabaseCacheManager類的實例對象cacheManager。它負責管理所有的緩存對象，這些緩存對象就是ForumCache類、ForumThreadCache類和ForumMessageCache類的實例。ForumCache類、 ForumThreadCache類和ForumMessageCache類繼承自同一個抽象類DatabaseCache，而在DatabaseCache類中，有一個LongCache型的成員變量cache。這樣中間層就和低層的數據結構結合起來了。 　　現在以thread線索對象的獲得為例，說明中間層是如何運作的。請看代碼摘要： DbForum.java public class DbForum implements Forum, Cacheable { ......public ForumThread getThread(long threadID)throws ForumThreadNotFoundException{return factory.getThread(threadID, this);}...... }DbForumFactory.java public class DbForumFactory extends ForumFactory {......protected DbForumThread getThread(long threadID, DbForum forum)throws ForumThreadNotFoundException{DbForumThread thread = cacheManager.threadCache.get(threadID);return thread;} ...... }ForumThreadCache.java public class ForumThreadCache extends DatabaseCache {......public DbForumThread get(long threadID)throwsForumThreadNotFoundException{　//緩存中尋找以threadID為編號的DbForumThread對象DbForumThread thread = (DbForumThread)cache.get(threadID);if (thread == null) {//如果在緩存中找不到該對象//新建一個以threadID為編號的DbForumThread對象thread = new DbForumThread(threadID, factory);//將新建對象加入緩存cache.add(threadID, thread);}return thread;}...... }DbForumThread.java public class DbForumThread implements ForumThread, Cacheable {......protected DbForumThread(long id, DbForumFactory factory)throws ForumThreadNotFoundException{this.id = id;this.factory = factory;//讀取數據庫，其中id對應數據庫中的jiveThreadProp表中的threadID字段loadFromDb();isReadyToSave = true;}...... } 　　從上面的代碼可以看到,當調用DbForum類 的getThread(long threadID)方法獲得一個編號為threadID的線索對象時，實際上調用的是DbForumFactory類中的getThread(long threadID, DbForum forum)方法，而GetThread方法則是調用ForumThreadCache類的get方法來完成任務的。ForumThreadCache類里get(long threadID)方法則根據threadID到緩存中找相應的線索對象，如果緩存中有該對象就直接得到，沒有則新建一個DbForumThread對象，再把該對象放入緩存中。看到這里也許有人會奇怪，好像程序中根本沒有連接數據庫的語句。我們可以從DbForumThread類的代碼中找到答案。原來Jive在新建一個DbForumThread對象時，就已經用loadFromDb()方法把數據讀出來了。另一方面，如果在緩存中找到了DbForumThread對象，程序根本就不會新建DbForumThread對象，因而就好象沒有數據庫的操作，這實際上就是通過緩存機制所要達到的目的。 　　Message帖子對象的獲得與Thread對象的獲得類似，因此就不再重復了。從上面介紹可以看出，只要得到論壇線索的編號threadID，就可以得到對應的線索對象，不管它是從緩存中來，還是從數據庫中來。那么threadID是如何從Jsp頁面傳到中間層的呢？讓我們來看上層訪問接口的運行機制吧。 　　上層訪問接口 　　上層訪問接口的主要功能是連接JSP頁面和中間層。換句話說，就是把JSP頁面中要調用的Thread、Message對象的ID傳遞到中間層。下面給出訪問Thread相關類的類圖（訪問Message機制圖類似，故省略），見圖3。其中的forum.jsp是顯示論壇內容的頁面。在這里，我們把forum.jsp看成是一個特殊的類，它里面有一個ForumThreadIterator類的實例變量threads和DbForum類的實例變量forum，故它和ForumThreadIterator類及DbForum類的關系應是關聯關系。 　　圖三、Jive緩存機制的上層訪問接口 　　先來看forum.jsp和DbForum 類的部分代碼： forum.jsp <% // ResultFilter結果過濾類 ResultFilter filter = new ResultFilter(); filter.setStartIndex(start); filter.setNumResults(range); //調用Dbforum的threads()方法，獲得ForumThreadIterator對象實例 ForumThreadIterator threads = forum.threads(filter); ...... while (threads.hasNext()) {//對thead進行遍歷ForumThread thread = (ForumThread)threads.next();//得到thread的IDlong threadID = thread.getID();//得到線索的根帖子rootMessageForumMessage rootMessage = thread.getRootMessage();//得到帖子主題和作者等信息String subject = rootMessage.getSubject();User author = rootMessage.getUser();...... } %> DbForum.java public class DbForum implements Forum, Cacheable {......public ForumThreadIterator threads(ResultFilter resultFilter) {//生成SQL語句String query = getThreadListSQL(resultFilter, false);//得到threadID塊long [] threadBlock = getThreadBlock(query.toString(),resultFilter.getStartIndex());......//返回ForumThreadBlockIterator對象return new ForumThreadBlockIterator(threadBlock, query.toString(),startIndex, endIndex, this.id, factory);}protected long[] getThreadBlock(String query, int startIndex) {int blockID = startIndex / THREAD_BLOCK_SIZE;int blockStart = blockID * THREAD_BLOCK_SIZE; String key = query + blockID; //根據Key的值到緩存中取得ThreadID的數組CacheableLongArray longArray =(CacheableLongArray)threadListCache.get(key);//在緩存中則返回if (longArray != null) {long [] threads = longArray.getLongArray();return threads;}// 否則到數據庫中取ThreadID的塊，以數組形式返回else {LongList threadsList = new LongList(THREAD_BLOCK_SIZE);Connection con = null;Statement stmt = null;...數據庫操作 ...}long [] threads = threadsList.toArray();//將 ThreadID的塊加入緩存threadListCache.add(key, new CacheableLongArray(threads));return threads;} ...... } 　　在forum.jsp中有一個ResultFilter類的實例resultFilter。它給出頁面顯示Thread的起始位置和數量，并作為參數傳入forum.threads()中，用于構造相關的SQL語句。當調用forum.threads(filter)時，程序將生成的SQL語句傳入到getThreadBlock()方法中得到一個threadID的塊，也就是一組threadID。之所以要讀threadID塊，是因為顯示論壇時并不是顯示一條線索就行了，而是一下顯示十幾條。這樣做可以避免反復讀數據庫，而且threadID不是thread對象，并不占太大空間。 　　應該說使用了塊以后，減輕了數據庫的訪問量，因而論壇的效率有了很大的提高。不僅如此，Jive又把塊放入了緩存中。在getThreadBlock()方法里，Jive用Cache類的實例對象threadListCache來緩存threadID塊，而關鍵字就是SQL語句加上blockID。也就是說，只要SQL語句和blockID相同，就可以在緩存中取出相同的threadID塊。當然，緩存中找不到，還是要到數據庫中讀出來加入緩存的，這樣論壇的效率又得到了進一步的提升。 　　ForumThreadBlockIterator類繼承自ForumThreadIterator抽象類，而ForumThreadIterator類又實現了Iterator接口，因此得到ForumThreadBlockIterator的實例對象threads后，就可以在用threads.next()方法對它進行編歷了。ForumThreadBlockIterator類的功能就是逐個讀取ThreadID，然后根據ThreadID返回Thread對象，由此上層訪問接口就和中間層銜接起來了。 　　小結 　　Jive的緩存機制值得學習的地方有很多，比如讀取線索時不是讀一條而是讀一個block；顯示線索的起始位置和數量用專門的一個類來管理，并且動態生成SQL語句；用一個專門的類來負責管理緩存；把論壇緩存對象的功能抽象出來形成一個緩存的抽象類DatabaseCache，讓它去跟低層數據結構聯系起來等。這些都體現了面向對象的設計原則，即提高軟件的可維護性和可復用性。 　　同時，Jive也告訴我們，要想編好程序，只懂條件語句和循環語句可不行，還要必須選擇好的數據結構，掌握好的面向對象的設計原則，熟悉設計模式思想方法，這樣才能編寫出強壯、高效的代碼。

轉載于:https://www.cnblogs.com/sunsonbaby/archive/2004/10/06/49419.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的剖析Jive的缓存机制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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