SpringCacheに使用可能なCache実装について

SpringCache

Spring Framework3.1以降追加された機能。
Spring4.1からJSR-107のサポートやカスタマイズオプションが増えた。
「あるメソッドの指定した引数に対する戻り値」 をキャッシュの単位とする。

※指定した引数に対して、メソッドが既に実行されているかどうかをチェックする
→実行されていた場合、実際のメソッドを実行せずにキャッシュを返却する。
→実行されていない場合、そのメソッドを実行し、結果をキャッシュに格納する。

SpringCacheで用いることが可能なキャッシュ実装

1. JDK(java.util.concurrent.ConcurrentMap)ベース
2. Ehcache2.xベース
3. Gemfireベース
4. Caffeineベース
5. JSR-107ベース
6. Redisベース

※恐らく他にもある
※以下を実装することで拡張可能

• org.springframework.cache.CacheManager
• org.springframework.cache.Cache

各キャッシュ実装は使用する CacheManager を切り替えることによって切り替えが可能。

1. ConcurrentHashMapベース

spring-context-xxx.jar に格納。
使用する CacheManager は SimpleCacheManager 。
アプリケーションによって作成されるため、ライフサイクルに拘束される。基本的な使用・テスト・単純アプリに適する。拡張性は優れるが、管理や永続に関する機能は提供されない。

<!-- simple cache manager -->
<bean id="cacheManager" class="org.springframework.cache.support.SimpleCacheManager">
    <property name="caches">
        <set>
            <bean class="org.springframework.cache.concurrent.ConcurrentMapCacheFactoryBean" p:name="books"/>
        </set>
    </property>
</bean>

2. Ehcache2.xベース

spring-context-support-xxx.jar に格納。
使用する CacheManager は EhCacheCacheManager 。

<bean id="cacheManager"
        class="org.springframework.cache.ehcache.EhCacheCacheManager" p:cache-manager-ref="ehcache"/>

<!-- EhCache library setup -->
<bean id="ehcache"
        class="org.springframework.cache.ehcache.EhCacheManagerFactoryBean" p:config-location="ehcache.xml"/>

Ehcacheとは

Javaにおけるキャッシュライブラリのデファクトスタンダード。 JSR-107(JCache) の実装ライブラリ。
基本はメモリ上に保存しつつ、ローカルディスクへの退避も可能になっている。
レプリケーションやトランザクション機能などを提供する。

使用可能なストレージは以下の通り。

• Memory Store
  Javaのヒープメモリ。シリアライズ不可のオブジェクトについても保存可能。
• off-Heap Store
  メモリ上に格納するが、GCの対象にはならない。デフォルトでの使用は出来ず、 Terracotta BigMemory を使用する必要がある。シリアライズ可能なオブジェクトのみ保存可能。
• Disk Store
  ファイルなどのメモリ外ストレージ。シリアライズ可能なオブジェクトのみ保存可能。

参考

• Ehcache 使い方メモ
• [レプリケーションとは | バックアップとアーカイブ | サービス3選](https://boxil.jp/mag/a2534/#2534-1
• JCache（Ehcache 3）のメソッドの結果キャッシュを軽く試してみた feat. Guice

3. Caffeineベース

spring-context-support-xxx.jar に格納。
使用する CacheManager は CaffeineCacheManager 。
キャッシュはメモリに保持する。Guava+ConcurrentLinkedHashMapのような保持方法。
頻度や最新性に基づいて、最大格納量や最大格納時間を越えた場合にキャッシュリリースを行う機能を提供する。

<bean id="cacheManager"
        class="org.springframework.cache.caffeine.CaffeineCacheManager"/>

Caffeine Cacheとは

Google Guava Cache にインスパイアされてJava8で書き下ろしたキャッシュ機構。
ハイパフォーマンスを謳っている。(Ehcache > Google Guava > Caffeine)
Spring4.3から採用されており、それ以前からサポートされていたGuavaは5.0にて削除された。

参考

• ローカルキャッシュにCaffeineでも
• caffeine公式

4. Gemfireベース

CacheManager はSpring FrameworkではなくSpring Dataにて提供している。

  <!-- enable declarative caching -->
  <cache:annotation-driven/>

  <gfe:cache id="gemfire-cache"/>

  <!-- declare GemfireCacheManager; must have a bean ID of 'cacheManager' -->
  <bean id="cacheManager" class="org.springframework.data.gemfire.cache.GemfireCacheManager"
      p:cache-ref="gemfire-cache">

GemFireとは

インメモリデータグリッドを利用しているため大量なデータへの対応に有利。
VMwareの1製品として作られている。
キーワード：メモリ志向・ディスクバックアップ・弾性スケーラブル・継続利用可能・グローバルレプリケート

参考

• “限界”を突破する技術、「インメモリデータグリッド」
• GemFire 調査メモ
• Spring Data for Pivotal GemFire Reference Guide

5. JSR-107ベース

spring-context-support-xxx.jar に格納。
使用する CacheManager は JCacheCacheManager 。

<bean id="cacheManager"
        class="org.springframework.cache.jcache.JCacheCacheManager"
        p:cache-manager-ref="jCacheManager"/>

<!-- JSR-107 cache manager setup  -->
<bean id="jCacheManager" .../>

6. Redisベース

CacheManager はSpring FrameworkではなくSpring Dataにて提供している。
使用する CacheManager は RedisCacheManager 。

Redisとは

キャッシュ格納先はインメモリDB。
一定間隔でスナップショットを撮り、再起動時にメモリに展開してデータの永続性を図る。

参考

• Spring Data Redis におけるデフォルト設定の注意点
• Spring BootでSpring Data Redisを利用する
• Redis入門: Redisとは？ インメモリDBについて、memcachedとの違いなど
• Spring BootでRedisにキャッシュする際の抽象化について
• Redisのインストール・セットアップ

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他参照したリファレンスなど

公式リファレンス

• 8.キャッシュ抽象化(Spring公式リファレンスより)
• 8.5。キャッシュ記憶域の構成

その他

• 「CGLIBのProxy」使用時にインタフェースに指定したアノテーションが読み取られる