Խոսեք կեշի մակարդակների մասին։

Կեշավորումը Java- ում կարող է իրականացվել տարբեր մակարդակներում, որոնցից յուրաքանչյուրը ունի իր առանձնահատկությունները և կոմպրոմիսները կատարողականության և տվյալների արդիականության միջև:

Հիմնական կեշավորման մակարդակները:

1. Ճշմարտության կեշ (CPU Cache):

   • L1, L2, L3 կեշեր, որոնք տեղադրված են անմիջապես պրոցեսորի շապիկի վրա:
   • Ամենահետաքրքիր, բայց ամենափոքր կեշ:
   • Կառավարվում է սարքավորումների կողմից, չի հասանելի ուղղակի ծրագրային վերահսկողության համար Java API-ով:

2. Օպերացիոն համակարգի կեշ:

   • Կեշավորում է ֆայլերի, ցանցային socket-ների և այլ ռեսուրսների հասանելիությունը:
   • Կառավարում է օՀ. Ս.։ Java-ով ծրագրերը շփվում են դրա հետ միջնորդավորված՝ համակարգային կանչերի միջոցով:

3. Java վիրտուալ մեքենայի (JVM) կեշ:

   • JIT-կոմպիլատորը կեշավորում է կոմպիլացված կոդը:
   • JVM-ի ներքին օպտիմիզացիաներ (օրինակ՝ String Pool-ի կեշավորում):
   • Կառավարվում է JVM-ի նշանների միջոցով, հիմնականում ավտոմատացված:

4. In-Memory Application Cache:

   • Կենդանի հիշողության մեջ է Java-ծրագիրը:
   • Ամենատարածված տվյալների կեշ մակարդակ, որը կառավարում է ծրագրավորողը:
   • Օգտագործվում է հաճախ օգտագործվող օբյեկտների կամ հարցումների արդյունքների պահպանման համար:
   • Օրինակներ գրադարաններից՝ Guava Cache, Ehcache, Caffeine:
   • Կարող է լինել տեղական (միայն մեկ JVM շրջանակներում) կամ տարածված (միջեւ մի քանի JVM):

   // Guava-ի հետ In-Memory կեշի օրինակ
   import com.google.common.cache.CacheBuilder;
   import com.google.common.cache.CacheLoader;
   import com.google.common.cache.LoadingCache;
   
   import java.util.concurrent.TimeUnit;
   
   public class DataCache {
   
       private final LoadingCache<String, String> dataCache;
   
       public DataCache() {
           dataCache = CacheBuilder.newBuilder()
               .maximumSize(100) // Մաքսիմալ տարրերի քանակը
               .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES) // Ժամկետը՝ գրառման պահպանումից հետո
               .build(new CacheLoader<String, String>() {
                   @Override
                   public String load(String key) throws Exception {
                       // Տվյալների բեռնում, եթե չկա կեշում
                       System.out.println("Loading data for key: " + key);
                       return fetchDataFromDatabase(key); // Դատարկ տվյալների ստացում
                   }
               });
       }
   
       public String getData(String key) {
           try {
               return dataCache.get(key);
           } catch (Exception e) {
               e.printStackTrace();
               return null; // Հետամուտների մշակումը
           }
       }
   
       private String fetchDataFromDatabase(String key) {
           // Ժամկետային պատճենում և տվյալների ստացում արտաքին աղբյուրից
           try {
               Thread.sleep(100);
           } catch (InterruptedException e) {
               Thread.currentThread().interrupt();
           }
           return "Data for " + key;
       }
   
       public static void main(String[] args) {
           DataCache cache = new DataCache();
   
           System.out.println(cache.getData("key1")); // Բեռնում աղբյուրից, գրանցում կեշում
           System.out.println(cache.getData("key1")); // Կարդում է կեշից
       }
   }
   

5. Տվյալների բազայի կեշ:

   • Դատավարությունների և տվյալների կեշավորում տվյալների բազայի կողմից:
   • Реализуется СУБД:

6. Տարածված կեշ:

   • Կեշ, որը տարածված է մի քանի սերվերների կամ հանգույցների միջև:
   • Օգտագործվում է կլաստային ծրագրերում տվյալների համատեղման և ընդլայնման համար:
   • Օրինակներ՝ Redis, Memcached, Apache Ignite:
   • Պահանջում է տվյալների համահունչության հարցերի լուծում:

7. Վեբ սերվերի/API Gateway կեշ:

   • Կեշեր՝ վեբ սերվերի մակարդակում (օրինակ՝ Nginx, Apache) կամ API Gateway:
   • HTTP/API հարցումների պատասխանների կեշավորում:

8. Բրաուզերի կեշ:

   • Ստատիկ ռեսուրսների (HTML, CSS, JS, պատկերներ) կեշը օգտագործողի բրաուզերում:
   • Կառավարվում է HTTP գլխիկներով (Cache-Control, Expires):

Ընտրությունը կախված է տվյալների տիպից, արդիականության պահանջներից, տվյալների ծավալից, ընդլայնելիությունից և իրականացման բարդությունից:

Ամեն դեպքում՝ հաճախ կիրառվում է մի քանի մակարդակների համակցում։