guava cache的过期键清理并非自动即时发生，而是在写入操作或偶尔的读取操作期间被动触发。这一设计旨在避免创建专用的清理线程，从而减少与用户操作的锁竞争，并提高在受限环境下的兼容性。理解其惰性清理机制对于优化缓存性能和资源管理至关重要。
Guava Cache的惰性清理机制
许多开发者在使用Guava Cache时，可能会误以为一旦缓存项的生存时间（TTL）或空闲时间（TTI）到期，相应的键值对就会立即从缓存中移除。然而，Guava Cache的清理机制并非如此“主动”或“即时”。相反，它采用了一种“惰性”的清理策略，即清理操作不会独立于其他缓存操作而持续进行。
具体来说，Guava Cache的维护和清理工作（包括过期项的移除）主要在以下两种情况下发生：
- 写入操作期间：当对缓存执行put()、invalidate()等写入操作时，Guava Cache会附带执行小量的维护工作，其中包括检查并移除部分过期项。
- 偶尔的读取操作期间：如果缓存的写入操作不频繁，Guava Cache也会在偶尔的get()等读取操作期间进行维护。这意味着即使没有新的数据写入，只要有读取请求，也有机会触发清理。
这种设计使得缓存的清理是一个“尽力而为”（best-effort）的过程，而不是严格的实时清理。
设计哲学与考量
Guava Cache之所以采用这种非即时清理的设计，是基于以下重要的工程考量：
- 避免线程竞争与锁开销：如果Guava Cache需要持续地执行维护操作，例如通过一个独立的后台线程来定期扫描和清理过期项，那么这个线程的操作将不可避免地与用户的读写操作竞争共享锁。这会引入额外的锁开销，并可能导致性能瓶颈，尤其是在高并发场景下。
- 环境兼容性：在某些运行环境中，创建额外的线程可能会受到限制或不被允许。通过避免引入专用的清理线程，Guava Cache能够更好地适应这些受限环境，从而提高了CacheBuilder的通用性和可用性。
因此，Guava Cache的设计目标是平衡性能、资源消耗和环境适应性，而不是追求绝对的实时清理。
如何触发清理
虽然Guava Cache的清理是惰性的，但我们可以通过执行特定的操作来“间接”或“主动”触发清理。以下是一些常见的触发清理的方式：
-
写入操作：
- cache.put(key, value)：添加或更新缓存项。
- cache.invalidate(key)：使特定键无效。
- cache.invalidateAll()：使所有缓存项无效。
-
读取操作：
- cache.get(key, callable) 或 cache.getIfPresent(key)：获取缓存项。
-
手动触发：
- cache.cleanUp()：这个方法会显式地触发一次缓存的维护和清理操作。如果你的应用场景对内存使用或过期项的可见性有严格要求，并且读写操作不频繁，可以考虑定期调用此方法。
示例代码片段（非完整运行代码，仅示意方法调用）：
import com.google.common.cache.Cache;
import com.google.common.cache.CacheBuilder;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class GuavaCacheCleanupExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 构建一个设置了过期时间的缓存
Cache cache = CacheBuilder.newBuilder()
.expireAfterWrite(5, TimeUnit.SECONDS) // 写入后5秒过期
.maximumSize(100) // 最大容量
.build();
cache.put("key1", "value1");
System.out.println("缓存放入: key1");
// 等待超过过期时间
Thread.sleep(6000);
// 此时key1已过期，但可能仍在缓存中
System.out.println("尝试获取过期后的key1 (未触发清理): " + cache.getIfPresent("key1"));
// 执行一次写入操作，这会触发清理
cache.put("key2", "value2");
System.out.println("缓存放入: key2 (触发清理)");
// 再次尝试获取key1，此时很可能已被移除
System.out.println("再次尝试获取key1 (清理后): " + cache.getIfPresent("key1"));
// 手动触发清理
cache.cleanUp();
System.out.println("手动触发清理后，key1: " + cache.getIfPresent("key1"));
}
} 注意事项
在使用Guava Cache时，了解其清理机制的惰性特性非常重要，以避免潜在的问题：
- 过期项的可见性：一个缓存项即使已经过期，在清理操作发生之前，它仍然可能通过getIfPresent()等方法被获取到。当然，一旦被获取，Guava Cache通常会立即判断其是否过期，并返回null或重新加载。
- 内存占用：由于清理不是即时的，过期的缓存项可能会在内存中停留一段时间，直到有其他操作触发清理。在高并发或内存敏感的应用中，这可能导致内存占用略高于预期。
- 缓存统计：可以通过cache.stats()方法获取缓存的统计信息，包括命中率、未命中率、加载时间等，这有助于了解缓存的行为和性能。
-
严格场景下的考量：如果你的应用对内存使用、过期项的即时移除有非常严格的要求，并且无法接受Guava Cache的惰性清理模式，可能需要考虑：
- 定期调用cache.cleanUp()方法。
- 使用其他缓存解决方案，例如Ehcache或Caffeine，它们可能提供更积极的清理策略（如后台清理线程）。
总结
Guava Cache的过期键清理机制是惰性且被动触发的，而非即时自动的。它主要发生在写入操作或偶尔的读取操作期间，其核心设计理念是为了避免引入专用的清理线程，从而减少锁竞争并提高在不同环境下的兼容性。开发者应充分理解这一特性，并在实际应用中根据业务需求和性能考量，合理利用缓存操作或手动调用cleanUp()方法来管理缓存的生命周期。
