Java memcached如何高效使用？-杰瑞科技汇

什么是 Memcached？
Java 客户端选择
环境准备
- 安装并启动 Memcached 服务
- 准备 Java 项目 (Maven)
核心功能使用 (Xmemcached 示例)
- 连接 Memcached
- 基本 CRUD 操作 (增删改查)
- 设置过期时间
- 操作模式 (Get, Gets, CAS)
高级特性
- 分布式与一致性哈希
- 连接池配置
- 序列化
最佳实践与注意事项

什么是 Memcached？

Memcached 是一个高性能、分布式的内存对象缓存系统，它通过在内存中缓存数据和对象来减少读取数据库的次数，从而加快动态网站、Web 应用程序的速度。

（图片来源网络，侵删）

工作原理: 将数据以 key-value (键-值对) 的形式存储在内存中。
特点:
- 简单: 协议简单，API 易用。
- 快速: 所有数据都在内存中，读写速度极快。
- 多线程: 使用 I/O 多线程模型，能处理高并发连接。
- 分布式: 可以通过客户端将数据分布到多台 Memcached 服务器上，实现水平扩展。

Java 客户端选择

Java 程序不能直接与 Memcached 通信，需要一个客户端库，目前最主流的 Java 客户端有两个：

客户端	特点	推荐场景
Xmemcached	- 高性能，基于 Java NIO，是异步非阻塞的。 - 功能全面，支持一致性哈希、连接池、序列化等。 - 社区活跃，维护良好。	首选推荐，适用于绝大多数新项目，尤其是对性能要求高的场景。
SpyMemcached	- 老牌客户端，基于 Java NIO。 - 相对稳定，但更新频率和社区活跃度不如 Xmemcached。	一些遗留项目或特定偏好，新项目不推荐作为首选。

本教程将重点介绍 Xmemcached，因为它更现代、性能更好。

环境准备

a) 安装并启动 Memcached 服务

以 Linux (Ubuntu/Debian) 为例：

# 1. 安装
sudo apt-get update
sudo apt-get install memcached
# 2. 启动服务 (默认监听 11211 端口)
sudo systemctl start memcached
# 3. 检查服务状态
sudo systemctl status memcached
# 4. 测试连接 (使用 telnet)
telnet localhost 11211
# 输入 stats 查看状态信息，quit 退出

b) 准备 Java 项目 (Maven)

在你的 pom.xml 文件中添加 Xmemcached 的依赖：

（图片来源网络，侵删）

<dependencies>
    <!-- Xmemcached 客户端 -->
    <dependency>
        <groupId>com.googlecode.xmemcached</groupId>
        <artifactId>xmemcached</artifactId>
        <version>2.4.7</version> <!-- 建议使用最新稳定版 -->
    </dependency>
    <!-- 如果需要使用 JSON 序列化，可以添加 fastjson 或 jackson -->
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba</groupId>
        <artifactId>fastjson</artifactId>
        <version>1.2.83</version>
    </dependency>
</dependencies>

核心功能使用 (Xmemcached 示例)

a) 连接 Memcached

最简单的方式是创建一个 MemcachedClient 实例，并提供服务器地址和端口。

import net.rubyeye.xmemcached.MemcachedClient;
import net.rubyeye.xmemcached.XMemcachedClient;
import net.rubyeye.xmemcached.exception.MemcachedException;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
public class MemcachedExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Memcached 服务器地址和端口
        String ip = "localhost";
        int port = 11211;
        try {
            // 创建 MemcachedClient 实例
            // 构造函数参数: 服务器地址:端口
            MemcachedClient memcachedClient = new XMemcachedClient(ip, port);
            // --- 后续操作 ---
            // 关闭客户端
            memcachedClient.shutdown();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

b) 基本 CRUD 操作

Xmemcached 的核心 API 是 set, get, delete。

set(key, expire, value): 存储数据。
- key: 键，必须是字符串。
- expire: 过期时间（秒）。0 表示永不过期（但内存不足时仍可能被淘汰）。
- value: 值，可以是任意 Serializable 对象。
get(key): 获取数据。
（图片来源网络，侵删）
delete(key): 删除数据。

// ... (接上面的 main 方法)
MemcachedClient memcachedClient = new XMemcachedClient("localhost", 11211);
try {
    // 1. Set (添加/更新)
    // 设置一个键为 "user:1"，值为 "Alice"，10秒后过期
    boolean setSuccess = memcachedClient.set("user:1", 10, "Alice");
    System.out.println("Set 'user:1': " + setSuccess);
    // 2. Get (查询)
    // 获取键 "user:1" 的值
    String userName = memcachedClient.get("user:1");
    System.out.println("Get 'user:1': " + userName);
    // 3. Delete (删除)
    // 删除键 "user:1"
    boolean deleteSuccess = memcachedClient.delete("user:1");
    System.out.println("Delete 'user:1': " + deleteSuccess);
    // 再次获取，应该返回 null
    userName = memcachedClient.get("user:1");
    System.out.println("Get 'user:1' after delete: " + userName);
} catch (MemcachedException | InterruptedException | TimeoutException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    // 确保在程序结束时关闭客户端
    if (memcachedClient != null) {
        try {
            memcachedClient.shutdown();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

c) 设置过期时间

如上所示,set 方法的第二个参数就是用于设置过期时间的（单位：秒）。

// 设置一个键值对，5秒后自动过期
memcachedClient.set("temp:data", 5, "This will expire in 5 seconds");
// 等待6秒
Thread.sleep(6000); 
// 再次获取，应该为 null
String tempData = memcachedClient.get("temp:data");
System.out.println("Get 'temp:data' after 6s: " + tempData); // 输出 null

d) 操作模式 (Get, Gets, CAS)

Memcached 提供了 CAS (Check-And-Set) 机制，用于乐观锁，防止并发写入时的数据覆盖问题。

gets(key): 获取数据的同时，获取该数据的 CAS 值（一个唯一的数字）。
cas(key, casValue, expire, value): 只有当 key 的当前 CAS 值与传入的 casValue 相同时，才会执行更新操作。

// ... (接上面的 main 方法)
// 1. 设置初始值
memcachedClient.set("product:1001", 0, "Stock: 100");
// 2. 模拟两个客户端同时读取
// 客户端 A
GetsResponse<Object> responseA = memcachedClient.gets("product:1001");
String stockA = (String) responseA.get();
long casValueA = responseA.getCAS();
System.out.println("Client A gets Stock: " + stockA + ", CAS: " + casValueA);
// 客户端 B (同时读取，会得到相同的 CAS 值)
GetsResponse<Object> responseB = memcachedClient.gets("product:1001");
String stockB = (String) responseB.get();
long casValueB = responseB.getCAS();
System.out.println("Client B gets Stock: " + stockB + ", CAS: " + casValueB);
// 3. 客户端 A 先进行更新 (成功)
// 假设 A 卖出了一件，库存减一
String newStockA = "Stock: 99";
boolean casSuccessA = memcachedClient.cas("product:1001", casValueA, 0, newStockA);
System.out.println("Client A CAS update success: " + casSuccessA);
// 4. 客户端 B 尝试更新 (失败，因为 CAS 值已变)
// B 的操作基于旧的 CAS 值，所以会失败
String newStockB = "Stock: 98"; // B 也想卖出一件
boolean casSuccessB = memcachedClient.cas("product:1001", casValueB, 0, newStockB);
System.out.println("Client B CAS update success: " + casSuccessB); // 输出 false
// 5. 检查最终结果
String finalStock = memcachedClient.get("product:1001");
System.out.println("Final stock: " + finalStock); // 输出 Stock: 99

高级特性

a) 分布式与一致性哈希

当有多个 Memcached 服务器时，客户端需要决定将数据存放在哪台服务器上，默认情况下，Xmemcached 使用一致性哈希算法，这能保证在增加或减少服务器时，只会影响少量键的重新分布，而不会造成大规模的缓存失效（“雪崩”）。

配置方式：

// 服务器列表
String servers = "localhost:11211 localhost:11212 localhost:11213";
// 创建客户端，传入服务器列表
MemcachedClient memcachedClient = new XMemcachedClient(servers);

b) 连接池配置

Xmemcached 内置了连接池功能，在高并发场景下能有效管理连接资源，避免频繁创建和销毁连接。

import net.rubyeye.xmemcached.MemcachedClient;
import net.rubyeye.xmemcached.XMemcachedClientBuilder;
import net.rubyeye.xmemcached.auth.AuthInfo;
import net.rubyeye.xmemcached.utils.AddrUtil;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MemcachedWithPool {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用 XMemcachedClientBuilder 来构建客户端
        XMemcachedClientBuilder builder = new XMemcachedClientBuilder(
                AddrUtil.getAddresses("localhost:11211")
        );
        // 1. 设置连接池大小
        builder.setConnectionPoolSize(10); // 设置连接池的最大连接数
        // 2. 设置连接超时
        builder.setOpTimeout(1000); // 设置操作超时时间，单位毫秒
        // 3. 设置连接空闲超时
        builder.setIdleConnTimeout(60000); // 设置连接在池中的最大空闲时间
        // 4. (可选) 设置连接的 TCP 参数
        builder.setSocketOption(StandardSocketOptions.SO_RCVBUF, 32 * 1024);
        builder.setSocketOption(StandardSocketOptions.SO_SNDBUF, 32 * 1024);
        MemcachedClient memcachedClient = builder.build();
        try {
            // ... 使用客户端进行操作 ...
            memcachedClient.set("pool:test", 0, "Hello, Connection Pool!");
            String value = memcachedClient.get("pool:test");
            System.out.println(value);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭客户端，会自动释放连接池
            memcachedClient.shutdown();
        }
    }
}

c) 序列化

Xmemcached 默认使用 Java 序列化，Java 序列化存在性能较差、安全性问题等缺点，在实际项目中，推荐使用更高效的序列化方式，如 Kryo、Protostuff 或 JSON。

Xmemcached 允许你自定义序列化器，这里以 fastjson 为例，将对象以 JSON 字符串的形式存储。

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import net.rubyeye.xmemcached.transcoders.Transcoder;
// 自定义 JSON 序列化器
public class JsonTranscoder<T> implements Transcoder<T> {
    private final Class<T> type;
    public JsonTranscoder(Class<T> type) {
        this.type = type;
    }
    @Override
    public byte[] encode(T o) {
        return JSON.toJSONString(o).getBytes(); // 对象转 JSON 字节数组
    }
    @Override
    public T decode(byte[] d) {
        if (d == null) {
            return null;
        }
        return JSON.parseObject(new String(d), type); // JSON 字节数组转对象
    }
    // ... 其他方法可以简单实现或抛出 UnsupportedOperationException ...
    @Override public int getMaxSize() { return 0; }
    @Override public T decode(byte[] d, int offset, int length) { return decode(d); }
    @Override public boolean isCompression() { return false; }
    @Override public void setCompressionThreshold(int threshold) {}
}
// 使用自定义序列化器
public class User {
    private String name;
    private int age;
    // getters, setters, constructor...
}
// 在客户端中使用
MemcachedClient memcachedClient = new XMemcachedClient("localhost", 11211);
JsonTranscoder<User> userTranscoder = new JsonTranscoder<>(User.class);
User user = new User("Bob", 30);
memcachedClient.set("user:2", 0, user, userTranscoder);
User retrievedUser = memcachedClient.get("user:2", userTranscoder);
System.out.println("Retrieved User: " + retrievedUser.getName() + ", " + retrievedUser.getAge());

最佳实践与注意事项

Key 的设计:
- 清晰: 使用有意义的键名，如 user:1001:profile。
- 长度: 键名不宜过长，会浪费内存和网络带宽。
- 避免空格: 使用冒号、下划线 _ 等分隔符。
Value 的大小:
- Memcached 适合存储小块数据（通常小于 1MB）。
- 过大的 Value 会降低缓存效率，并增加网络开销。
缓存穿透、击穿、雪崩:
- 穿透: 查询一个不存在的数据，解决方案：对查询结果为 null 的数据也进行缓存，并设置较短的过期时间。
- 击穿: 一个热点 Key 在过期瞬间，大量并发请求直接打到数据库，解决方案：使用互斥锁（如 CAS 或 synchronized）来重建缓存。
- 雪崩: 大量 Key 在同一时间过期，导致所有请求瞬间涌向数据库，解决方案：给 Key 的过期时间加上一个随机值，避免集体失效。
客户端生命周期:
- MemcachedClient 是重量级对象，不要频繁创建和销毁，应该在应用启动时初始化，在应用关闭时销毁，最好是单例模式。
监控:
- 监控 Memcached 的内存使用情况 (stats slabs)、连接数、命中率 (stats cachedump) 等指标，及时发现潜在问题。

在 Java 中使用 Memcached 主要分为以下几步：

选择客户端: 推荐使用高性能的 Xmemcached。
引入依赖: 在 Maven 或 Gradle 中添加客户端库。
创建连接: 初始化 MemcachedClient，配置服务器地址和连接池。
执行操作: 使用 set, get, delete, cas 等方法进行数据交互。
优化配置: 根据业务需求配置序列化方式、连接池参数等。
遵循最佳实践: 设计好 Key，注意 Value 大小，防范缓存问题。

通过以上步骤,你就可以在你的 Java 应用中轻松地集成 Memcached，显著提升数据访问性能。

Java memcached如何高效使用？

目录

什么是 Memcached？

Java 客户端选择

环境准备

a) 安装并启动 Memcached 服务

b) 准备 Java 项目 (Maven)

核心功能使用 (Xmemcached 示例)

a) 连接 Memcached

b) 基本 CRUD 操作

c) 设置过期时间

d) 操作模式 (Get, Gets, CAS)

高级特性

a) 分布式与一致性哈希

b) 连接池配置

c) 序列化

最佳实践与注意事项

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Java memcached如何高效使用？

目录

什么是 Memcached？

Java 客户端选择

环境准备

a) 安装并启动 Memcached 服务

b) 准备 Java 项目 (Maven)

核心功能使用 (Xmemcached 示例)

a) 连接 Memcached

b) 基本 CRUD 操作

c) 设置过期时间

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