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SUN認(rèn)證考試知識(shí)點(diǎn)：OSCache提升J2EE系統(tǒng)運(yùn)行性能
Cache是一種用于提高系統(tǒng)響應(yīng)速度、改善系統(tǒng)運(yùn)行性能的技術(shù)。尤其是在Web應(yīng)用中，通過(guò)緩存頁(yè)面的輸出結(jié)果，可以很顯著的改善系統(tǒng)運(yùn)行性能。本文中作者給大家介紹一個(gè)實(shí)現(xiàn)J2EE框架中Web應(yīng)用層緩存功能的開(kāi)放源代碼項(xiàng)目----OSCache。通過(guò)應(yīng)用OSCache，我們不但可以實(shí)現(xiàn)通常的Cache功能，還能夠改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1.1 需要處理的特殊動(dòng)態(tài)內(nèi)容
在信息系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中我們通常會(huì)遇到這樣的問(wèn)題：
1. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的變更問(wèn)題
信息系統(tǒng)中需要處理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的內(nèi)容短時(shí)間內(nèi)是不會(huì)發(fā)生變化的，但是在一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)一些的時(shí)間里，它卻可能是動(dòng)態(tài)增加或者減少的。
舉個(gè)例子：電子商務(wù)中關(guān)于送貨區(qū)域的定義，可能短時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化，但是隨著電子商務(wù)企業(yè)業(yè)務(wù)的擴(kuò)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(shí)候都和數(shù)據(jù)庫(kù)(假設(shè)送貨區(qū)域信息保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，這也是通常采用的處理方法)進(jìn)行交互。
2. 統(tǒng)計(jì)報(bào)表(不僅限于統(tǒng)計(jì)報(bào)表)的問(wèn)題
一般來(lái)說(shuō)，統(tǒng)計(jì)報(bào)表是一個(gè)周期性的工作，可能是半個(gè)月、一個(gè)月或者更長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)需要更新一次，然而統(tǒng)計(jì)報(bào)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(yùn)行造成很大的負(fù)擔(dān)。
1.2 問(wèn)題的共同點(diǎn)
通過(guò)比較分析，不難發(fā)現(xiàn)這兩類(lèi)問(wèn)題有一些共同點(diǎn)：
1、被處理的內(nèi)容短時(shí)間不變，所以短時(shí)間內(nèi)可以作為靜態(tài)內(nèi)容進(jìn)行處理
2、在一個(gè)不太長(zhǎng)的時(shí)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(dòng)態(tài)內(nèi)容進(jìn)行處理
3、在合理的時(shí)間區(qū)段內(nèi)可以忽略被處理內(nèi)容變化后帶來(lái)的影響
4、對(duì)這些內(nèi)容的處理動(dòng)作比較消耗系統(tǒng)性能，影響系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間
1.3 解決方法
緩存技術(shù)可以幫助我們很好的解決這個(gè)問(wèn)題：
1、緩存信息
當(dāng)上述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或者統(tǒng)計(jì)報(bào)表第一次被訪問(wèn)時(shí)，被處理的內(nèi)容被當(dāng)作動(dòng)態(tài)信息，基礎(chǔ)數(shù)庫(kù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得，統(tǒng)計(jì)報(bào)表也會(huì)被生成符合要求的圖形、文件，然后這些信息都會(huì)被放入緩存信息中。
2、響應(yīng)信息由緩存提供
當(dāng)上述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或者統(tǒng)計(jì)報(bào)表繼續(xù)被訪問(wèn)時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)首先檢查緩存信息中是否有對(duì)應(yīng)的內(nèi)容和我們?cè)O(shè)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(yīng)將來(lái)自于緩存信息，如果沒(méi)有或者緩存信息已經(jīng)不符合設(shè)定的要求，系統(tǒng)將重復(fù)上一步的動(dòng)作。
很顯然，上面的步驟2中，多數(shù)情況下，當(dāng)用戶請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，被處理的內(nèi)容將來(lái)自于緩存，所以大大的減少了與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，或者不再需要為每個(gè)請(qǐng)求都生成一次報(bào)表圖形或者文件，這部分工作的減少對(duì)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(jiǎn)介
OSCache是OpenSymphony組織提供的一個(gè)J2EE架構(gòu)中Web應(yīng)用層的緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)組件，它的出現(xiàn)解決了我們面臨的問(wèn)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(gè)版本的，如果大家運(yùn)行例子的過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題，請(qǐng)首先確認(rèn)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(wù)器
已經(jīng)通過(guò)兼容測(cè)試的web服務(wù)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(wù)器應(yīng)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(pán)空間、同時(shí)使用內(nèi)存和硬盤(pán)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(pán)作為緩存區(qū)可以在服務(wù)器重起后迅速恢復(fù)緩存內(nèi)容 同時(shí)使用內(nèi)存和硬盤(pán)作為緩存區(qū)則可以減少對(duì)內(nèi)存的占用
3. 靈活的緩存系統(tǒng)
OSCache支持對(duì)部分頁(yè)面內(nèi)容或者對(duì)頁(yè)面級(jí)的響應(yīng)內(nèi)容進(jìn)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(jí)別。
4. 容錯(cuò)
在一般的web應(yīng)用中，如果某個(gè)頁(yè)面需要和數(shù)據(jù)庫(kù)打交道，而當(dāng)客戶請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，web應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫(kù)之間無(wú)法進(jìn)行交互，那么將返回給用戶"系統(tǒng)出錯(cuò)"或者類(lèi)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(hù)系統(tǒng)或者采取其他補(bǔ)救的時(shí)間。
其它特性還包括對(duì)集群的支持、緩存主動(dòng)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(gè)基于web應(yīng)用的組件，他的安裝工作主要是對(duì)web應(yīng)用進(jìn)行配置，大概的步驟如下：
1. 下載、解壓縮OSCache
請(qǐng)到OSCache的主頁(yè)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(lái)表示這個(gè)目錄)目錄下
2. 新建立一個(gè)web應(yīng)用
3. 將主要組件%OSCache_Home%\oscache.jar放入WEB-INF\lib目錄
4. commons-logging.jar、commons-collections.jar的處理
OSCache組件用Jakarta Commons Logging來(lái)處理日志信息，所以需要commons-logging.jar的支持，請(qǐng)將%OSCache_Home%\lib\core\commons-logging.jar放入classpath(通常意味著將這個(gè)文件放入WEB-INF\lib目錄) 如果使用JDK1.3,請(qǐng)將%OSCache_Home%\lib\core\commons-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-INF\class目錄
%OSCache_Home%\oscache.properties包含了對(duì)OSCache運(yùn)行特征值的設(shè)置信息 %OSCache_Home%\oscache.tld包含了OSCache提供的標(biāo)簽庫(kù)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(duì)OSCache提供的taglib的支持：
oscache /WEB-INF/classes/ oscache.tld
4 開(kāi)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(yè)面中部分或者全部?jī)?nèi)容，一種是基于整個(gè)頁(yè)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(biāo)簽
這是OSCache提供的標(biāo)簽庫(kù)中最重要的一個(gè)標(biāo)簽，包括在標(biāo)簽中的內(nèi)容將應(yīng)用緩存機(jī)制進(jìn)行處理，處理的方式將取決于編程者對(duì)cache標(biāo)簽屬性的設(shè)置。
第一次請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，標(biāo)簽中的內(nèi)容被處理并且緩存起來(lái)，當(dāng)下一個(gè)請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，緩存系統(tǒng)會(huì)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(xiàng)：
1. 緩存時(shí)間超過(guò)了cache標(biāo)簽設(shè)置的time或者duration屬性規(guī)定的超時(shí)時(shí)間 2. cron屬性規(guī)定的時(shí)間比緩存信息的開(kāi)始時(shí)間更晚 3. 標(biāo)簽中緩存的內(nèi)容在緩存后又被重新刷新過(guò) 4. 其他緩存超期設(shè)定 如果符合上面四項(xiàng)中的任何一項(xiàng)，被緩存的內(nèi)容視為已經(jīng)失效，這時(shí)被緩存的內(nèi)容將被重新處理并且返回處理過(guò)后的信息，如果被緩存的內(nèi)容沒(méi)有失效，那么返回給用戶的將是緩存中的信息。
cache標(biāo)簽的屬性說(shuō)明:
key - 標(biāo)識(shí)緩存內(nèi)容的關(guān)鍵詞。在指定的作用范圍內(nèi)必須是唯一的。默認(rèn)的key是被訪問(wèn)頁(yè)面的URI和后面的請(qǐng)求字符串。
你可以在同一個(gè)頁(yè)面中使用很多cache標(biāo)簽而不指定他的key屬性，這種情況下系統(tǒng)使用該頁(yè)面的URI和后面的請(qǐng)求字符串，另外再自動(dòng)給這些key增加一個(gè)索引值來(lái)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(shí)間段，單位是秒，默認(rèn)是3600秒，也就是一個(gè)小時(shí)，如果設(shè)定一個(gè)負(fù)值，那么這部分被緩存的內(nèi)容將永遠(yuǎn)不過(guò)期。
duration - 指定緩存內(nèi)容失效的時(shí)間，是相對(duì)time的另一個(gè)選擇，可以使用簡(jiǎn)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(shè)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(shí)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(yīng)中，可以設(shè)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(dú)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(biāo)簽實(shí)例分析:
1. 最簡(jiǎn)單的cache標(biāo)簽用法
使用默認(rèn)的關(guān)鍵字來(lái)標(biāo)識(shí)cache內(nèi)容，超時(shí)時(shí)間是默認(rèn)的3600秒
2. 用自己指定的字符串標(biāo)識(shí)緩存內(nèi)容，并且設(shè)定作用范圍為session。 3.動(dòng)態(tài)設(shè)定key值，使用自己指定的time屬性設(shè)定緩存內(nèi)容的超時(shí)時(shí)間，使用動(dòng)態(tài)refresh值決定是否強(qiáng)制內(nèi)容刷新。
因?yàn)镺SCache使用key值來(lái)標(biāo)識(shí)緩存內(nèi)容，使用相同的key值將會(huì)被認(rèn)為使用相同的的緩存內(nèi)容，所以使用動(dòng)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。
4. 設(shè)置time屬性為負(fù)數(shù)使緩存內(nèi)容永不過(guò)期 5. 使用duration屬性設(shè)置超期時(shí)間 6. 使用mode屬性使被緩存的內(nèi)容不加入給客戶的響應(yīng)中 4.2 用CashFilter實(shí)現(xiàn)頁(yè)面級(jí)緩存
在OSCache組件中提供了一個(gè)CacheFilter用于實(shí)現(xiàn)頁(yè)面級(jí)的緩存，主要用于對(duì)web應(yīng)用中的某些動(dòng)態(tài)頁(yè)面進(jìn)行緩存，尤其是那些需要生成pdf格式文件/報(bào)表、圖片文件等的頁(yè)面，不僅減少了數(shù)據(jù)庫(kù)的交互、減少數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的壓力，而且對(duì)于減少web服務(wù)器的性能消耗有很顯著的效果。
這種功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)在web.xml中進(jìn)行配置來(lái)決定緩存哪一個(gè)或者一組頁(yè)面，而且還可以設(shè)置緩存的相關(guān)屬性，這種基于配置文件的實(shí)現(xiàn)方式對(duì)于J2EE來(lái)說(shuō)應(yīng)該是一種標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方式了。
[注] 只有客戶訪問(wèn)時(shí)返回http頭信息中代碼為200(也就是訪問(wèn)已經(jīng)成功)的頁(yè)面信息才能夠被緩存
1. 緩存單個(gè)文件
修改web.xml，增加如下內(nèi)容，確定對(duì)/testContent.jsp頁(yè)面進(jìn)行緩存。
1.CacheFilter
2.com.opensymphony.oscache.web.filter.CacheFilter
3.CacheFilter
4./testContent.jsp
2. 緩存URL pattern
修改web.xml，增加如下內(nèi)容，確定對(duì)*.jsp頁(yè)面進(jìn)行緩存。
5.CacheFilter
6.com.opensymphony.oscache.web.filter.CacheFilter
7.CacheFilter
8.*.jsp
3. 自己設(shè)定緩存屬性
在頁(yè)面級(jí)緩存的情況下，可以通過(guò)設(shè)置CacheFilter的初始屬性來(lái)決定緩存的一些特性：time屬性設(shè)置緩存的時(shí)間段，默認(rèn)為3600秒，可以根據(jù)自己的需要只有的設(shè)置，而scope屬性設(shè)置，默認(rèn)為application，可選項(xiàng)包括application、session
9.CacheFilter
10.com.opensymphony.oscache.web.filter.CacheFilter
11.time
12.600
13.scope
14.session
15.CacheFilter
16.*.jsp
5 性能測(cè)試結(jié)果
5.1 測(cè)試環(huán)境
系統(tǒng)平臺(tái)：windows 2000 高級(jí)服務(wù)器/ P3 800 /512M內(nèi)存
web服務(wù)器：websphere 5.0
數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：mysql 4.0.18-nt
性能測(cè)試用工具：apache Jmeter
5.2 測(cè)試計(jì)劃
這次性能測(cè)試對(duì)比方為使用緩存和不使用緩存兩種，他們的訪問(wèn)代碼都是一樣的：通過(guò)數(shù)據(jù)源從本地mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取person表的所有記錄，然后顯示在頁(yè)面上。
測(cè)試中將模仿10個(gè)用戶，每個(gè)用戶發(fā)起5次請(qǐng)求，然后統(tǒng)計(jì)所有訪問(wèn)花費(fèi)的時(shí)間。
5.3 測(cè)試結(jié)果
使用緩存后的測(cè)試結(jié)果 不使用緩存時(shí)的測(cè)試結(jié)果
所有請(qǐng)求花費(fèi)的總時(shí)間(毫秒) 20569 22870
6 應(yīng)用OSCache提升J2EE系統(tǒng)運(yùn)行性能總結(jié)
在J2EE系統(tǒng)中，我們經(jīng)常需要處理一些特殊的動(dòng)態(tài)內(nèi)容，這些內(nèi)容在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的變更非常有限，但是又不得不將他們確定為動(dòng)態(tài)內(nèi)容進(jìn)行輸出，而且非常消耗數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)資源或者web服務(wù)器的資源，這時(shí)我們就可以采用Cache----一種用于提高系統(tǒng)響應(yīng)速度、改善系統(tǒng)運(yùn)行性能的技術(shù)----來(lái)優(yōu)化我們的系統(tǒng)。尤其是在Web應(yīng)用中，這種處理可以很顯著的改善系統(tǒng)運(yùn)行性能。
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