缓存和延迟计算策略在 Java 函数性能中的应用

java 函数中提升性能的策略有：缓存：利用 caffeine api 将常用数据临时存储在内存中，避免重复生成。延迟计算：通过惰性求值模式，仅在需要时才执行计算，减少不必要的处理。

缓存和延迟计算策略在 Java 函数性能中的应用

在 Java 函数中，缓存和延迟计算是提高性能的有效策略。本文将介绍这些策略的工作原理，并通过一个实战案例展示如何使用它们来优化函数性能。

缓存

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缓存是存储经常访问数据的临时内存区域。通过将数据存储在缓存中，可以避免每次函数调用时重新生成相同的数据，从而显著提高响应时间。

Caffeine Cache API

Java 中常用的缓存 API 是 Caffeine，它提供了构建和管理高效缓存的功能。以下代码展示了如何使用 Caffeine 构建一个简单缓存：

import com.github.benmanes.caffeine.cache.Cache;
import com.github.benmanes.caffeine.cache.Caffeine;

Cache cache = Caffeine.newBuilder().build();

延迟计算

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延迟计算是在需要时才执行计算。这可以防止在不必要的情况下进行繁重的处理，从而减少函数的延迟。

惰性求值模式

Java 中实现延迟计算的一种常见方法是使用惰性求值模式。该模式通过创建延迟求值器来实现，当第一次访问值时，才会对其进行计算。

import java.util.function.*;
import static java.util.Objects.requireNonNull;

class Lazy {
    private Supplier supplier;
    private T value;

    public Lazy(Supplier supplier) {
        this.supplier = requireNonNull(supplier);
    }

    public T get() {
        if (value == null) {
            value = supplier.get();
        }
        return value;
    }
}

实战案例

为了展示缓存和延迟计算如何提高函数性能，我们考虑一个示例函数，该函数查找特定城市的天气状况。

假设我们有一个函数 getWeather(String city)，它从远程 API 中获取天气的 JSON 数据。为了优化此函数，我们可以使用以下策略：

• 缓存：我们可以将最近的天气数据缓存一段时间。这样，对于同一城市的后续请求，我们可以从缓存中检索数据，而不必从 API 中重新获取。
• 延迟计算：对于需要处理的大型 JSON 响应，我们可以使用延迟计算来延迟转换和解析，直到数据实际需要时才进行。

使用这些策略的更新后的函数如下所示：

import com.github.benmanes.caffeine.cache.Cache;
import com.github.benmanes.caffeine.cache.Caffeine;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.function.Supplier;
import java.util.stream.Collectors;

class WeatherService {

    public static final Cache> CACHE = Caffeine.newBuilder()
            .expireAfterAccess(1 hour)
            .build();

    public static Weather getWeather(String city) {
        return CACHE.get(city, () -> CompletableFuture.supplyAsync(() ->
                httpClient.get("/weather?city=" + city)
                        .thenApply(ApiResponse::parse)
                        .thenApply(Weather::fromJson)))
                .exceptionally(ex -> null)
                .thenApply(weather -> {
                    // 转换、解析天气数据...
                    convertAndParseWeatherData(weather);
                    logWeatherData(weather);
                    return weather;
                });
    }

    // 其他方法...

}

通过结合缓存和延迟计算，此函数可以在性能和正确性之间取得平衡，从而为最终用户提供快速且准确的天气信息。