Spring Boot 3.4.3 基于 Caffeine 实现本地缓存

在现代企业级应用中，缓存是提升系统性能和响应速度的关键技术。通过减少数据库查询或复杂计算的频率，缓存可以显著优化用户体验。Spring Boot 3.4.3 提供了强大的缓存抽象支持，而 Caffeine 作为一款高性能的本地缓存库，因其优异的吞吐量和灵活的配置，成为许多开发者的首选。本文将详细介绍如何在 Spring Boot 3.4.3 中集成 Caffeine 实现本地缓存功能，并提供完整的代码示例，助你在2025年的开发实践中快速落地高效缓存方案。

1. Caffeine 简介

1.1 什么是 Caffeine？

Caffeine 是一个基于 Java 的高性能本地缓存库，旨在替代传统的 Guava Cache。它采用了 Window TinyLFU（W-TinyLFU）淘汰算法，提供更高的命中率和更低的内存占用。Caffeine 支持丰富的配置选项，如过期策略、容量限制和异步加载，广泛应用于需要快速响应的场景。

1.2 Caffeine 的优点

• 高性能：优于 Guava Cache 和 ConcurrentHashMap 的吞吐量。
• 灵活性：支持按时间、大小和引用淘汰数据。
• Spring 集成：与 Spring Cache 无缝衔接，注解驱动开发。
• 轻量级：无需外部服务，适用于本地缓存需求。

1.3 适用场景

• 频繁查询的静态数据（如配置信息）。
• 计算代价高昂的结果缓存（如复杂算法）。
• 高并发场景下的热点数据存储。

2. 项目实战

以下是基于 Spring Boot 3.4.3 和 Caffeine 实现本地缓存的完整步骤。

2.1 添加 Maven 依赖

在 pom.xml 中添加必要的依赖：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>3.4.3</version>
    </parent>
    <artifactId>springboot-caffeine</artifactId>
    <properties>
        <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    </properties>
    <dependencies>
        <!-- Spring Boot Web -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- Spring Cache -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
        </dependency>
        <!-- Caffeine -->
        <dependency>
            <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
            <artifactId>caffeine</artifactId>
            <version>3.1.8</version>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

说明：

• spring-boot-starter-cache：提供 Spring Cache 抽象支持。
• caffeine：核心缓存库，版本 3.1.8 是当前稳定版。

2.2 配置 Caffeine 缓存

创建一个配置类，定义 Caffeine 的缓存属性：

package cn.joyous.config;

import com.github.benmanes.caffeine.cache.Caffeine;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.caffeine.CaffeineCacheManager;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.concurrent.TimeUnit;


@Configuration
public class CacheConfig {

    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
        cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder()
                .initialCapacity(100)           // 初始容量
                .maximumSize(1000)             // 最大条目数
                .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES) // 写入后10分钟过期
                .recordStats());               // 记录缓存统计信息
        return cacheManager;
    }
}

代码说明：

• initialCapacity：初始化缓存容量。
• maximumSize：限制最大缓存条目，超出时按 W-TinyLFU 淘汰。
• expireAfterWrite：设置过期时间。
• recordStats：启用统计，可用于监控命中率。

2.3 创建服务层

定义一个服务类，使用缓存注解：

package cn.joyous.service;

import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {

    @Cacheable(value = "users", key = "#id")
    public String getUserById(Long id) {
        // 模拟数据库查询
        System.out.println("从数据库查询用户: " + id);
        return "User-" + id;
    }

    @CacheEvict(value = "users", key = "#id")
    public void deleteUser(Long id) {
        // 模拟删除操作
        System.out.println("删除用户: " + id);
    }
}

注解说明：

• @Cacheable：查询时优先从缓存获取，若无则执行方法并缓存结果。
• @CacheEvict：删除时清理指定缓存。
• value：缓存名称，key：缓存键。

2.4 创建控制器

创建一个 RESTful 接口调用服务：

package cn.joyous.controller;

import cn.itbeien.service.UserService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;


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

    @Autowired
    private UserService userService;

    @GetMapping("/user/{id}")
    public String getUser(@PathVariable Long id) {
        return userService.getUserById(id);
    }

    @DeleteMapping("/user/{id}")
    public String deleteUser(@PathVariable Long id) {
        userService.deleteUser(id);
        return "User " + id + " deleted";
    }
}

2.5 启用缓存

在启动类上添加 @EnableCaching：

package cn.joyous;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;

@SpringBootApplication
@EnableCaching
public class CaffeineApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(CaffeineApplication.class, args);
    }
}

2.6 测试缓存功能

1. 启动应用。
2. 访问 http://localhost:8080/api/user/1，控制台输出“从数据库查询用户: 1”。
3. 再次访问相同 URL，无控制台输出，说明命中缓存。
4. 调用 DELETE http://localhost:8080/api/user/1，缓存被清除，下次查询重新加载。

3. 进阶功能（可选）

1. 多级缓存配置
   支持不同缓存策略：

   @Bean
   public CacheManager cacheManager() {
       CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager("users", "configs");
       cacheManager.setCaffeineCache("users", Caffeine.newBuilder()
               .maximumSize(1000)
               .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
               .build());
       cacheManager.setCaffeineCache("configs", Caffeine.newBuilder()
               .maximumSize(500)
               .expireAfterAccess(1, TimeUnit.HOURS)
               .build());
       return cacheManager;
   }
   

2. 异步加载
   支持异步缓存填充：

   @Bean
   public CacheManager cacheManager() {
       CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
       cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder()
               .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
               .maximumSize(1000));
       cacheManager.setAsyncCache(true);
       return cacheManager;
   }
   

3. 缓存统计
   查看命中率：

   @Autowired
   private CacheManager cacheManager;
   
   public void printStats() {
       CaffeineCache cache = (CaffeineCache) cacheManager.getCache("users");
       System.out.println(cache.getNativeCache().stats());
   }
   

4. 总结

Spring Boot 3.4.3 结合 Caffeine 提供了一种高效的本地缓存实现方案。通过简单的配置和注解，你可以在项目中快速集成缓存功能，提升性能并减少数据库压力。Caffeine 的高性能和灵活性使其成为替代传统缓存工具的理想选择。