Java 使用 Map 全局缓存会不会失效

贺公子之数据科学与艺术

发布于 2025-08-29 15:21:13

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Java 使用 Map 全局缓存会不会失效

在开发中，我们经常需要使用缓存来提高系统的性能和响应速度。而在 Java 中，Map 是一种常见的数据结构，可以用来实现缓存。但是，使用 Map 全局缓存可能会导致一些问题，本文将通过案例分析来讨论这个问题。

案例分析：

假设我们有一个简单的数据库操作类 DatabaseUtils，用来模拟对数据库的增删改查操作。为了提高性能，我们准备使用一个全局的 Map 来作为缓存，存储查询结果。

public class DatabaseUtils {

    private static Map<String, Object> cache = new HashMap<>();

    public static Object queryData(String sql) {
        Object result = null;

        // 先从缓存中查找数据
        if (cache.containsKey(sql)) {
            System.out.println("从缓存中获取数据：" + sql);
            result = cache.get(sql);
        } else {
            // 如果缓存中没有数据，则从数据库中查询
            System.out.println("从数据库中查询数据：" + sql);
            // 模拟从数据库查询数据的过程
            result = new Object();
            // 将查询结果放入缓存
            cache.put(sql, result);
        }

        return result;
    }
}

上述代码中，我们使用一个静态的 cache Map 来存储查询结果，并提供了一个 queryData 方法来进行数据查询。在方法中，我们首先尝试从缓存中获取数据，如果缓存中没有，则重新查询数据库，并将查询结果放入缓存中。

现在假设我们有多个线程同时调用 queryData 方法，且查询的 SQL 语句相同，看看是否会发生什么情况。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.submit(new Task());
        }

        executorService.shutdown();
    }

    static class Task implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            DatabaseUtils.queryData("SELECT * FROM user");
        }
    }
}

在上述代码中，我们使用了一个线程池来模拟多个线程同时调用 queryData 方法。每个线程都会查询相同的 SQL 语句。

预期结果应该是只有第一个线程会从数据库中查询数据，其余的线程应该都能够直接从缓存中获取数据。但是实际运行结果如下：

从数据库中查询数据：SELECT * FROM user
从数据库中查询数据：SELECT * FROM user
从数据库中查询数据：SELECT * FROM user
从数据库中查询数据：SELECT * FROM user
从数据库中查询数据：SELECT * FROM user
从数据库中查询数据：SELECT * FROM user
从缓存中获取数据：SELECT * FROM user
从缓存中获取数据：SELECT * FROM user
从缓存中获取数据：SELECT * FROM user
从缓存中获取数据：SELECT * FROM user

从结果可以看出，所有的线程都从数据库中查询了数据，没有一个线程能够从缓存中获取数据。这是因为在并发情况下，多个线程可能同时执行到 cache.containsKey(sql)，并且都判断缓存中没有数据，然后都去查询数据库。

解决方案：

为了避免上述问题，我们可以使用 ConcurrentHashMap 来替代 HashMap。ConcurrentHashMap 是线程安全的，并且可以提供更好的并发性能。

public class DatabaseUtils {

    private static Map<String, Object> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    public static Object queryData(String sql) {
        Object result = cache.get(sql);

        if (result == null) {
            result = new Object();
            cache.put(sql, result);
        }

        return result;
    }
}

在上述代码中，我们使用了 ConcurrentHashMap 来替代 HashMap，并且简化了查询逻辑。首先，我们直接从缓存中获取数据，如果获取不到，则进行数据库查询，并将查询结果放入缓存中。由于 ConcurrentHashMap 的特性，多个线程可以安全地进行查询和写入操作，不会出现上述的并发问题。