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java缓存数据读取失败：静态变量与单例模式的陷阱及解决方案？

Java缓存数据读取失败：避免静态变量和单例模式的陷阱

Java应用中，缓存大量数据以提升性能是常见做法。然而，有时会遇到从缓存中读取数据失败的问题。本文分析一个案例，探讨导致Java缓存数据读取失败的原因，并提供解决方案。

案例：内存不足导致缓存数据丢失

开发者使用scenariobuffer类将约16万条资产数据加载到名为assetbuffer的HashMap中。getbasset方法用于读取缓存数据。在服务器内存不足（可用内存仅剩100MB，缓存占用3GB，总内存8GB）时，getbasset方法返回空值。重启服务器并清除缓存后，问题解决。项目使用Tomcat启动，分配约3GB内存。代码如下：

@Component
@Order(1)
@Slf4j
public class scenariobuffer implements IActionListener, ApplicationRunner {
    private static Map<String, List<Asset>> assetbuffer = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
    private static scenariobuffer instance = new scenariobuffer();

    public static scenariobuffer getinstance() {
        return instance;
    }

    public static List<Asset> getbasset(String groupid) {
        if (assetbuffer.containsKey(groupid)) {
            return assetbuffer.get(groupid);
        }
        return null;
    }

    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
        IAssetService assetService = SpringUtil.getBean(IAssetService.class);
        List<Asset> assetlist = assetService.list();
        assetbuffer.put("key", assetlist);
    }
}

问题分析与解决方案

问题并非单纯的内存不足导致JVM清空数据，而是代码设计缺陷：

  1. 不当使用static和getinstance(): scenariobuffer类使用static关键字，使其成为单例。但getinstance()方法冗余，因为Spring容器已保证@Component注解的Bean是单例的。static关键字导致assetbuffer成为静态变量，生命周期与应用服务器相同，即使JVM垃圾回收，也难以回收其内存。

  2. 不推荐的Bean获取方式: 使用SpringUtil.getBean(IAssetService.class)获取Bean，不推荐。Spring框架推荐使用@Autowired或@Resource注解进行依赖注入。

  3. 初始化时机问题: 使用ApplicationRunner接口在应用启动时初始化缓存，但更好的方式是使用@PostConstruct注解或实现InitializingBean接口，使初始化过程更明确可控。

改进后的代码

修改scenariobuffer类及其使用方法：

@Component
public class scenariobuffer implements IActionListener {
    private Map<String, List<Asset>> assetbuffer = new HashMap<>();

    @Autowired
    private IAssetService assetservice;

    @PostConstruct
    public void init() {
        List<Asset> assetlist = assetservice.list();
        assetbuffer.put("key", assetlist);
    }

    public List<Asset> getbasset(String groupid) {
        return assetbuffer.get(groupid);
    }
}

在其他服务类中，使用@Resource注解注入scenariobuffer：

@Service
public class XxxService {
    @Resource
    private ScenarioBuffer scenarioBuffer;

    public void xxx() {
        List<Asset> asset = scenarioBuffer.getBAsset("xxx");
    }
}

改进后，避免了不必要的静态变量和单例获取方法，利用Spring框架的依赖注入机制和@PostConstruct注解，使代码更清晰、易于维护，并减少了内存泄漏的风险。即使服务器内存紧张，JVM垃圾回收机制也能更有效工作，降低缓存数据读取失败的可能性。