在Java中如何实现线程安全的缓存机制

P粉602998670

发布时间：2025-10-14 08:26:01

720人浏览过

来源于php中文网

原创

使用ConcurrentHashMap实现线程安全缓存，结合computeIfAbsent支持懒加载，通过封装CacheEntry添加TTL过期机制，适用于高并发读写场景，若需更高级功能可选用Caffeine或Guava Cache。

在java中如何实现线程安全的缓存机制

在Java中实现线程安全的缓存机制，关键在于保证多线程环境下对共享缓存数据的读写操作不会导致数据不一致或并发异常。最常用的方式是使用线程安全的数据结构和同步控制手段。

使用ConcurrentHashMap作为缓存容器

ConcurrentHashMap 是 Java 中推荐用于并发场景的哈希表实现，它比 Hashtable 或使用 synchronizedMap 包装的 Map 性能更好，因为它采用了分段锁（JDK 1.8 后优化为CAS + synchronized）机制。

示例代码：

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ThreadSafeCache {
    private final ConcurrentHashMap cache = new ConcurrentHashMap<>();

    public V get(K key) {
        return cache.get(key);
    }

    public void put(K key, V value) {
        cache.put(key, value);
    }

    public V remove(K key) {
        return cache.remove(key);
    }
}

这个实现天然支持高并发读写，适用于大多数缓存场景。

立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；

结合懒加载与原子操作实现高效缓存

有时我们希望缓存中的值是按需计算的（例如从数据库加载），并且避免重复计算。可以利用 ConcurrentHashMap 的 putIfAbsent 方法实现线程安全的“检查再加锁”逻辑，而无需显式加锁。

示例：带懒加载的缓存

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.function.Function;

public class LazyLoadingCache {
    private final ConcurrentHashMap cache = new ConcurrentHashMap<>();

    public V computeIfAbsent(K key, Function mappingFunction) {
        return cache.computeIfAbsent(key, mappingFunction);
    }
}

调用 computeIfAbsent 时，如果 key 不存在，则执行 mappingFunction 计算值并放入缓存，整个过程线程安全，且不会重复计算。

添加过期机制（简易TTL支持）

实际项目中，缓存通常需要设置过期时间。虽然 ConcurrentHashMap 不直接支持 TTL，但可以通过封装一个包含时间戳的包装类来实现简易过期判断。

Tago AI

AI生成带货视频，专为电商卖货而生

下载

示例：带过期时间的缓存条目

class CacheEntry {
    final V value;
    final long expirationTime;

    CacheEntry(V value, long ttlMillis) {
        this.value = value;
        this.expirationTime = System.currentTimeMillis() + ttlMillis;
    }

    boolean isExpired() {
        return System.currentTimeMillis() > expirationTime;
    }
}

在获取时判断是否过期，若过期可自动清除：

public V get(K key) {
    CacheEntry entry = cache.get(key);
    if (entry == null) return null;
    if (entry.isExpired()) {
        cache.remove(key);
        return null;
    }
    return entry.value;
}

注意：这种策略适合低频访问缓存，若需更精确的清理机制，可配合定时任务或使用第三方库如 Caffeine。

使用ReadWriteLock实现细粒度控制（可选）

如果缓存逻辑复杂，或需要批量操作，可以使用 ReentrantReadWriteLock 来提升读操作的并发性能。

读锁允许多个线程同时读，写锁独占。适用于“读多写少”场景。

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class RWLockCache {
    private final Map cache = new HashMap<>();
    private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock<>();

    public V get(K key) {
        lock.readLock().lock();
        try {
            return cache.get(key);
        } finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }

    public void put(K key, V value) {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            cache.put(key, value);
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }
}

这种方式灵活但性能通常不如 ConcurrentHashMap，除非有特殊需求，否则推荐优先使用后者。

基本上就这些。对于大多数场景，使用 ConcurrentHashMap 配合 computeIfAbsent 即可高效实现线程安全的缓存。若需更高级功能（如大小限制、异步刷新、统计等），建议直接使用 Caffeine 或 Guava Cache。

在Java里如何进行类型转换_Java自动与强制转换说明

在Java中接口和抽象类如何选择_Java设计对比解析

在Java中如何实现图书管理系统_Java面向对象项目实战解析

在Java里ProcessBuilder如何执行系统命令_Java进程控制解析

在Java里哪些资源适合try with resources_Java资源接口说明

相关标签:

java app 懒加载 red guava 封装数据结构线程多线程 map 并发异步数据库

本站声明：本文内容由网友自发贡献，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容，请联系admin@php.cn

上一篇：Inno Setup中可执行文件参数传递的策略与实践下一篇：在Java中如何开发任务清单应用

作者最新文章

Bilibili网页版官网入口 Bilibili网页登录地址大全

2026-01-29 11:32

Go语言go.mod文件如何编写_Golang模块配置说明

2026-01-29 11:32

如何优化Golang字符串拼接性能_字符串处理方式对比

2026-01-29 11:33

1688批发平台官网入口阿里巴巴1688货源官方入口

2026-01-29 11:33

在Java里如何定义和调用方法_Java方法基础语法说明

2026-01-29 11:33

css 浮动和定位一起使用会冲突吗_通过渲染顺序角度说明

2026-01-29 11:34

铁路12306退票手续费扣除标准 12306改签规则及免手续费操作技巧

2026-01-29 11:35

PPT幻灯片中的所有动画序列如何快速调整先后顺序_在动画窗格拖拽排序

2026-01-29 11:35

在Java中如何使用PriorityQueue实现优先队列_Java集合排序说明

2026-01-29 11:36

如何使用Golang创建自定义包_Golang包的创建与使用方法

2026-01-29 11:37

热门AI工具

DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

AI 编程开发 AI 聊天问答

豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

AI 编程开发 AI大模型

通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

AI 编程开发 Agent智能体

腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文档处理 AI 聊天问答

文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人，通过对话可以生成各种形式的内容。

AI 编程开发 AI 文本写作

讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具，可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

AI 文本写作中文写作

即梦AI

一站式AI创作平台，免费AI图片和视频生成。

图片拼接

ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序，ChatGPT不单是聊天机器人，还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

AI 编程开发 AI 文本写作

智谱清言 - 免费全能的AI助手

AI 编程开发 Agent智能体

相关专题

guava包作用

guava是一个java库，增强了java标准库，提供更有效率和易于使用的集合、实用程序、缓存和并发工具。想了解更多guava的相关内容，可以阅读本专题下面的文章。

261

2024.05.29

treenode的用法

在计算机编程领域，TreeNode是一种常见的数据结构，通常用于构建树形结构。在不同的编程语言中，TreeNode可能有不同的实现方式和用法，通常用于表示树的节点信息。更多关于treenode相关问题详情请看本专题下面的文章。php中文网欢迎大家前来学习。

538

2023.12.01

C++ 高效算法与数据结构

本专题讲解 C++ 中常用算法与数据结构的实现与优化，涵盖排序算法（快速排序、归并排序）、查找算法、图算法、动态规划、贪心算法等，并结合实际案例分析如何选择最优算法来提高程序效率。通过深入理解数据结构（链表、树、堆、哈希表等），帮助开发者提升在复杂应用中的算法设计与性能优化能力。

2025.12.22

深入理解算法：高效算法与数据结构专题

本专题专注于算法与数据结构的核心概念，适合想深入理解并提升编程能力的开发者。专题内容包括常见数据结构的实现与应用，如数组、链表、栈、队列、哈希表、树、图等；以及高效的排序算法、搜索算法、动态规划等经典算法。通过详细的讲解与复杂度分析，帮助开发者不仅能熟练运用这些基础知识，还能在实际编程中优化性能，提高代码的执行效率。本专题适合准备面试的开发者，也适合希望提高算法思维的编程爱好者。

2026.01.06

线程和进程的区别

线程和进程的区别：线程是进程的一部分，用于实现并发和并行操作，而线程共享进程的资源，通信更方便快捷，切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

503

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧，包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例，帮助学习者掌握如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

166

2025.12.24

java多线程相关教程合集

本专题整合了java多线程相关教程，阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

2026.01.21

C++多线程相关合集

本专题整合了C++多线程相关教程，阅读专题下面的的文章了解更多详细内容。

2026.01.21

Golang 网络安全与加密实战

本专题系统讲解 Golang 在网络安全与加密技术中的应用，包括对称加密与非对称加密（AES、RSA）、哈希与数字签名、JWT身份认证、SSL/TLS 安全通信、常见网络攻击防范（如SQL注入、XSS、CSRF）及其防护措施。通过实战案例，帮助学习者掌握如何使用 Go 语言保障网络通信的安全性，保护用户数据与隐私。

2026.01.29

热门下载

网站特效

网站源码

网站素材

前端模板