應用OSCache提升J2EE系統(tǒng)運行性能-創(chuàng)新互聯(lián)

文章摘要

Cache是一種用于提高系統(tǒng)響應速度、改善系統(tǒng)運行性能的技術。尤其是在Web應用中，通過緩存頁面的輸出結(jié)果，可以很顯著的改善系統(tǒng)運行性能。本文中作者給大家介紹一個實現(xiàn)J2EE框架中Web應用層緩存功能的開放源代碼項目----OSCache。通過應用OSCache，我們不但可以實現(xiàn)通常的Cache功能，還能夠改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 面臨的問題

1.1 需要處理的特殊動態(tài)內(nèi)容

在信息系統(tǒng)建設過程中我們通常會遇到這樣的問題：

1. 基礎數(shù)據(jù)的變更問題

信息系統(tǒng)中需要處理的基礎數(shù)據(jù)的內(nèi)容短時間內(nèi)是不會發(fā)生變化的，但是在一個相對長一些的時間里，它卻可能是動態(tài)增加或者減少的。

舉個例子：電子商務中關于送貨區(qū)域的定義，可能短時間內(nèi)不會發(fā)生變化，但是隨著電子商務企業(yè)業(yè)務的擴大，系統(tǒng)中需要處理的送貨區(qū)域就可能增加。所以我們的系統(tǒng)中不得不在每次向客戶展示送貨區(qū)域信息的時候都和數(shù)據(jù)庫（假設送貨區(qū)域信息保存在數(shù)據(jù)庫中，這也是通常采用的處理方法）進行交互。

2. 統(tǒng)計報表（不僅限于統(tǒng)計報表）的問題

一般來說，統(tǒng)計報表是一個周期性的工作，可能是半個月、一個月或者更長的時間才會需要更新一次，然而統(tǒng)計報表通常是圖形顯示或者是生成pdf、word、excel等格式的文件，這些圖形內(nèi)容、文件的生成通常需要消耗很多的系統(tǒng)資源，給系統(tǒng)運行造成很大的負擔。

1.2 問題的共同點

通過比較分析，不難發(fā)現(xiàn)這兩類問題有一些共同點：

1、被處理的內(nèi)容短時間不變，所以短時間內(nèi)可以作為靜態(tài)內(nèi)容進行處理

2、在一個不太長的時間內(nèi)，被處理的內(nèi)容可能或者必定產(chǎn)生變化，所以必須將他們作為動態(tài)內(nèi)容進行處理

3、在合理的時間區(qū)段內(nèi)可以忽略被處理內(nèi)容變化后帶來的影響

4、對這些內(nèi)容的處理動作比較消耗系統(tǒng)性能，影響系統(tǒng)響應時間

1.3 解決方法

緩存技術可以幫助我們很好的解決這個問題：

1、緩存信息

當上述的基礎數(shù)據(jù)或者統(tǒng)計報表第一次被訪問時，被處理的內(nèi)容被當作動態(tài)信息，基礎數(shù)庫從數(shù)據(jù)庫中獲得，統(tǒng)計報表也會被生成符合要求的圖形、文件，然后這些信息都會被放入緩存信息中。

2、響應信息由緩存提供

當上述的基礎數(shù)據(jù)或者統(tǒng)計報表繼續(xù)被訪問時，系統(tǒng)將會首先檢查緩存信息中是否有對應的內(nèi)容和我們設定的緩存規(guī)則，如果符合緩存信息存在而且符合緩存規(guī)則，給出的響應將來自于緩存信息，如果沒有或者緩存信息已經(jīng)不符合設定的要求，系統(tǒng)將重復上一步的動作。

很顯然，上面的步驟2中，多數(shù)情況下，當用戶請求到達時，被處理的內(nèi)容將來自于緩存，所以大大的減少了與數(shù)據(jù)庫的交互，或者不再需要為每個請求都生成一次報表圖形或者文件，這部分工作的減少對于降低系統(tǒng)性能消耗、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和并發(fā)處理能力是非常有益的。

2 OSCache簡介

OSCache是OpenSymphony組織提供的一個J2EE架構(gòu)中Web應用層的緩存技術實現(xiàn)組件，它的出現(xiàn)解決了我們面臨的問題。 OSCache目前最新的穩(wěn)定版本是2.0，本文中的例子都是基于這個版本的，如果大家運行例子的過程中發(fā)生問題，請首先確認是否采用了正確的軟件版本。

2.1 主要特征

1. 兼容多種支持JSP的web服務器

已經(jīng)通過兼容測試的web服務器包括OrionServer (1.4.0或者以上版本) 、Macromedia JRun (3.0或者以上版本) 、BEA Weblogic (7.x或者以上版本) 、IBM Websphere (5.0版本)、Silverstream (3.7.4版本)、Caucho Resin (1.2.3或者以上版本)、Tomcat (4.0或者以上版本) ，其他支持servlet2.3、jsp1.2的web服務器應該都是完全兼容OSCache的。

2. 可選的緩存區(qū)

你可以使用內(nèi)存、硬盤空間、同時使用內(nèi)存和硬盤或者提供自己的其他資源（需要自己提供適配器）作為緩存區(qū)。

• 使用內(nèi)存作為緩存區(qū)將可以提供更好的性能
• 使用硬盤作為緩存區(qū)可以在服務器重起后迅速恢復緩存內(nèi)容
• 同時使用內(nèi)存和硬盤作為緩存區(qū)則可以減少對內(nèi)存的占用

3. 靈活的緩存系統(tǒng)

OSCache支持對部分頁面內(nèi)容或者對頁面級的響應內(nèi)容進行緩存，編程者可以根據(jù)不同的需求、不同的環(huán)境選擇不同的緩存級別。

4. 容錯

在一般的web應用中，如果某個頁面需要和數(shù)據(jù)庫打交道，而當客戶請求到達時，web應用和數(shù)據(jù)庫之間無法進行交互，那么將返回給用戶"系統(tǒng)出錯"或者類似的提示信息，如果使用了OSCache的話，你可以使用緩存提供給用戶，給自己贏得維護系統(tǒng)或者采取其他補救的時間。

其它特性還包括對集群的支持、緩存主動刷新等特性，大家可以參考OpenSymphony網(wǎng)站上的其他資源獲取更多的信息。

3 OSCache組件的安裝

OSCache是一個基于web應用的組件，他的安裝工作主要是對web應用進行配置，大概的步驟如下：

1. 下載、解壓縮OSCache

請到OSCache的主頁http://www.opensymphony.com/oscache/download.html下載Oscache的最新版本，作者下載的是OSCache的最新穩(wěn)定版本2.0。

將下載后的。Zip文件解壓縮到c:oscache（后面的章節(jié)中將使用%OSCache_Home%來表示這個目錄）目錄下

2. 新建立一個web應用

3. 將主要組件%OSCache_Home%oscache.jar放入WEB-INFlib目錄

4. commons-logging.jar、commons-collections.jar的處理

• OSCache組件用Jakarta Commons Logging來處理日志信息，所以需要commons-logging.jar的支持，請將%OSCache_Home%libcorecommons-logging.jar放入classpath（通常意味著將這個文件放入WEB-INFlib目錄）
• 如果使用JDK1.3,請將%OSCache_Home%libcorecommons-collections.jar放入classpath，如果使用JDK1.4或者以上版本，則不需要了

5. 將oscache.properties、oscache.tld放入WEB-INFclass目錄

• %OSCache_Home%oscache.properties包含了對OSCache運行特征值的設置信息
• %OSCache_Home%oscache.tld包含了OSCache提供的標簽庫的定義內(nèi)容

6. 修改web.xml文件

在web.xml文件中增加下面的內(nèi)容，增加對OSCache提供的taglib的支持：

oscache
/WEB-INF/classes/ oscache.tld

4 開始使用OSCache中的緩存組件

OSCache中按照緩存范圍的不同分為兩種不同的方式：一種是緩存JSP頁面中部分或者全部內(nèi)容，一種是基于整個頁面文件的緩存。

4.1 JSP部分內(nèi)容緩存

4.1.1 Cache-OSCache提供的緩存標簽

這是OSCache提供的標簽庫中最重要的一個標簽，包括在標簽中的內(nèi)容將應用緩存機制進行處理，處理的方式將取決于編程者對cache標簽屬性的設置。

第一次請求到達時，標簽中的內(nèi)容被處理并且緩存起來，當下一個請求到達時，緩存系統(tǒng)會檢查這部分內(nèi)容的緩存是否已經(jīng)失效，主要是以下幾項：

• 1. 緩存時間超過了cache標簽設置的time或者duration屬性規(guī)定的超時時間
• 2. cron屬性規(guī)定的時間比緩存信息的開始時間更晚
• 3. 標簽中緩存的內(nèi)容在緩存后又被重新刷新過
• 4. 其他緩存超期設定

如果符合上面四項中的任何一項，被緩存的內(nèi)容視為已經(jīng)失效，這時被緩存的內(nèi)容將被重新處理并且返回處理過后的信息，如果被緩存的內(nèi)容沒有失效，那么返回給用戶的將是緩存中的信息。

cache標簽的屬性說明:

key - 標識緩存內(nèi)容的關鍵詞。在指定的作用范圍內(nèi)必須是唯一的。默認的key是被訪問頁面的URI和后面的請求字符串。

你可以在同一個頁面中使用很多cache標簽而不指定他的key屬性，這種情況下系統(tǒng)使用該頁面的URI和后面的請求字符串，另外再自動給這些key增加一個索引值來區(qū)分這些緩存內(nèi)容。但是不推薦采用這樣的方式。

scope - 緩存發(fā)生作用的范圍，可以是application或者session

time - 緩存內(nèi)容的時間段，單位是秒，默認是3600秒，也就是一個小時，如果設定一個負值，那么這部分被緩存的內(nèi)容將永遠不過期。

duration - 指定緩存內(nèi)容失效的時間，是相對time的另一個選擇，可以使用簡單日期格式或者符合USO-8601的日期格式。如：duration='PT5M' duration='5s'等

refresh - false 或者true。

如果refresh屬性設置為true，不管其他的屬性是否符合條件，這部分被緩存的內(nèi)容都將被更新，這給編程者一種選擇，決定什么時候必須刷新。

mode - 如果編程者不希望被緩存的內(nèi)容增加到給用戶的響應中，可以設置mode屬性為"silent"

其它可用的屬性還包括：cron 、groups、language、refreshpolicyclass、refreshpolicyparam。

上面的這些屬性可以單獨使用，也可以根據(jù)需要組合使用，下面的例子將講解這些常用屬性的使用方式。

4.1.2 Cache標簽實例分析:

1. 最簡單的cache標簽用法

使用默認的關鍵字來標識cache內(nèi)容，超時時間是默認的3600秒

<%
//自己的JSP代碼內(nèi)容
%>

2. 用自己指定的字符串標識緩存內(nèi)容，并且設定作用范圍為session。

<%
//自己的JSP代碼內(nèi)容
%>

3.動態(tài)設定key值，使用自己指定的time屬性設定緩存內(nèi)容的超時時間，使用動態(tài)refresh值決定是否強制內(nèi)容刷新。

因為OSCache使用key值來標識緩存內(nèi)容，使用相同的key值將會被認為使用相同的的緩存內(nèi)容，所以使用動態(tài)的key值可以自由的根據(jù)不同的角色、不同的要求決定使用不同的緩存內(nèi)容。

<%
//自己的JSP代碼內(nèi)容
%>

4. 設置time屬性為負數(shù)使緩存內(nèi)容永不過期

<%
//自己的JSP代碼內(nèi)容
%>

5. 使用duration屬性設置超期時間

<%
//自己的JSP代碼內(nèi)容
%>

6. 使用mode屬性使被緩存的內(nèi)容不加入給客戶的響應中

<%
//自己的JSP代碼內(nèi)容
%>

4.2 用CashFilter實現(xiàn)頁面級緩存

在OSCache組件中提供了一個CacheFilter用于實現(xiàn)頁面級的緩存，主要用于對web應用中的某些動態(tài)頁面進行緩存，尤其是那些需要生成pdf格式文件/報表、圖片文件等的頁面，不僅減少了數(shù)據(jù)庫的交互、減少數(shù)據(jù)庫服務器的壓力，而且對于減少web服務器的性能消耗有很顯著的效果。

這種功能的實現(xiàn)是通過在web.xml中進行配置來決定緩存哪一個或者一組頁面，而且還可以設置緩存的相關屬性，這種基于配置文件的實現(xiàn)方式對于J2EE來說應該是一種標準的實現(xiàn)方式了。

[注] 只有客戶訪問時返回http頭信息中代碼為200（也就是訪問已經(jīng)成功）的頁面信息才能夠被緩存

1. 緩存單個文件

修改web.xml，增加如下內(nèi)容，確定對/testContent.jsp頁面進行緩存。

      CacheFilter
com.opensymphony.oscache.web.filter.CacheFilter


CacheFilter
/testContent.jsp

2. 緩存URL pattern

修改web.xml，增加如下內(nèi)容，確定對*.jsp頁面進行緩存。

      CacheFilter
com.opensymphony.oscache.web.filter.CacheFilter


CacheFilter
*.jsp

3. 自己設定緩存屬性

在頁面級緩存的情況下，可以通過設置CacheFilter的初始屬性來決定緩存的一些特性：time屬性設置緩存的時間段，默認為3600秒，可以根據(jù)自己的需要只有的設置，而scope屬性設置，默認為application，可選項包括application、session

      CacheFilter
com.opensymphony.oscache.web.filter.CacheFilter
 
         time
         600
      
      
         scope
         session
      


CacheFilter
*.jsp

5 性能測試結(jié)果

5.1 測試環(huán)境

系統(tǒng)平臺：windows 2000 高級服務器/ P3 800 /512M內(nèi)存

web服務器：websphere 5.0

數(shù)據(jù)庫服務器：mysql 4.0.18-nt

性能測試用工具：apache Jmeter

5.2 測試計劃

這次性能測試對比方為使用緩存和不使用緩存兩種，他們的訪問代碼都是一樣的：通過數(shù)據(jù)源從本地mysql數(shù)據(jù)庫中獲取person表的所有記錄，然后顯示在頁面上。

測試中將模仿10個用戶，每個用戶發(fā)起5次請求，然后統(tǒng)計所有訪問花費的時間。

5.3 測試結(jié)果

使用緩存后的測試結(jié)果 不使用緩存時的測試結(jié)果

所有請求花費的總時間(毫秒) 20569 22870

性能測試的詳細結(jié)果請大家查看下載內(nèi)容中的《不使用cache時的系統(tǒng)性能測試結(jié)果.txt》和《使用cache后系統(tǒng)性能測試結(jié)果.txt》

6 總結(jié)

在J2EE系統(tǒng)中，我們經(jīng)常需要處理一些特殊的動態(tài)內(nèi)容，這些內(nèi)容在一個時間段內(nèi)的變更非常有限，但是又不得不將他們確定為動態(tài)內(nèi)容進行輸出，而且非常消耗數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源或者web服務器的資源，這時我們就可以采用Cache----一種用于提高系統(tǒng)響應速度、改善系統(tǒng)運行性能的技術----來優(yōu)化我們的系統(tǒng)。尤其是在Web應用中，這種處理可以很顯著的改善系統(tǒng)運行性能。

本文中作者給大家介紹一個實現(xiàn)J2EE框架中Web應用層緩存功能的開放源代碼項目----OSCache。它提供了在J2EE系統(tǒng)中實現(xiàn)緩存需要的豐富的功能。通過應用OSCache，我們不但可以實現(xiàn)通常的Cache功能、自由的設定cache的相關特性比如緩存時間段/緩存內(nèi)容等，提升系統(tǒng)性能，而且還能有效的改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。除此之外，OSCache組件還提供了更多的特性比如集群、容錯、靈活的緩存區(qū)選擇等。

作者根據(jù)自己的使用經(jīng)驗給大家提供了一些簡單的例子，他們部分演示了如何使用OSCache組件提供的豐富特性，OSCache提供的特性遠不止這些，需要大家在今后的時間里深入的研究

當前標題：應用OSCache提升J2EE系統(tǒng)運行性能-創(chuàng)新互聯(lián)
當前地址：http://bm7419.com/article16/dicjgg.html

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