👉博主介绍： 博主从事应用安全和大数据领域，有8年研发经验，5年面试官经验，Java技术专家，WEB架构师，阿里云专家博主，华为云云享专家，51CTO 专家博主

⛪️ 个人社区：个人社区
💞 个人主页：个人主页
🙉 专栏地址： ✅ Java 中级
🙉八股文专题：剑指大厂，手撕 Java 八股文

1. 缓存策略 Write Back 是什么？

Write Back（回写） 是一种缓存策略，当数据被修改时，只在缓存中更新数据，而不是立即写回到主存储（如磁盘）。只有当缓存中的数据被替换出去时，才会将修改后的数据写回到主存储。

工作原理：

1. 读取数据：

   • 如果数据在缓存中存在且有效，直接从缓存中读取。
   • 如果数据不在缓存中或无效，从主存储中读取数据，并将其加载到缓存中。

2. 写入数据：

   • 当数据被修改时，只在缓存中更新数据。
   • 缓存中的数据标记为“脏”（dirty），表示该数据已被修改但尚未写回到主存储。

3. 替换数据：

   • 当缓存空间不足需要替换数据时，检查被替换的数据是否为“脏”。
   • 如果是“脏”数据，先将其写回到主存储，然后再替换出缓存。

2. 缓存策略 Write Back 的应用场景

1. 高性能要求的系统：

   • 适用于对写操作性能要求较高的系统，如数据库缓存、文件系统缓存等。
   • 通过减少写回主存储的次数，提高写操作的性能。

2. 数据访问频率高的场景：

   • 适用于数据访问频率高且写操作频繁的场景，如内存数据库、高速缓存系统等。
   • 通过减少主存储的写操作，降低系统负载。

3. 网络延迟敏感的系统：

   • 适用于网络延迟敏感的系统，如分布式缓存、远程存储系统等。
   • 通过减少网络传输次数，提高系统的响应速度。

3. 缓存策略 Write Back 的优缺点

优点：

1. 写操作性能高：
   • 写操作只需更新缓存，不需要立即写回到主存储，减少了写操作的开销。
2. 减少主存储的写操作：
   • 通过减少主存储的写操作次数，降低了系统负载，提高了整体性能。
3. 适合高并发场景：
   • 适用于高并发写操作的场景，能够有效提高系统的吞吐量。

缺点：

1. 数据一致性问题：
   • 缓存中的数据和主存储中的数据可能存在不一致，需要在数据替换时进行同步。
2. 复杂性增加：
   • 需要管理缓存中的“脏”数据，增加了系统的复杂性。
3. 故障恢复困难：
   • 如果缓存发生故障，未写回主存储的“脏”数据可能会丢失，影响数据的完整性。

4. 用 Java 模拟使用 Write Back 策略

下面是一个简单的 Java 示例，模拟使用 Write Back 策略的缓存系统。

缓存类

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class WriteBackCache<K, V> {private final Map<K, CacheEntry<V>> cache;private final Map<K, V> mainStorage;public WriteBackCache() {this.cache = new HashMap<>();this.mainStorage = new HashMap<>();}public V get(K key) {CacheEntry<V> entry = cache.get(key);if (entry != null && !entry.isDirty()) {return entry.getValue();} else {V value = mainStorage.get(key);if (value != null) {cache.put(key, new CacheEntry<>(value, false));}return value;}}public void put(K key, V value) {cache.put(key, new CacheEntry<>(value, true));}public void evict(K key) {CacheEntry<V> entry = cache.remove(key);if (entry != null && entry.isDirty()) {mainStorage.put(key, entry.getValue());}}private static class CacheEntry<V> {private final V value;private boolean dirty;public CacheEntry(V value, boolean dirty) {this.value = value;this.dirty = dirty;}public V getValue() {return value;}public boolean isDirty() {return dirty;}public void setDirty(boolean dirty) {this.dirty = dirty;}}
}

测试类

public class WriteBackCacheTest {public static void main(String[] args) {WriteBackCache<String, String> cache = new WriteBackCache<>();// 初始数据cache.put("key1", "value1");cache.put("key2", "value2");// 读取数据System.out.println("Read key1: " + cache.get("key1")); // value1System.out.println("Read key2: " + cache.get("key2")); // value2// 修改数据cache.put("key1", "new_value1");System.out.println("Read key1 after update: " + cache.get("key1")); // new_value1// 替换数据cache.evict("key1");System.out.println("Read key1 after eviction: " + cache.get("key1")); // null// 重新读取数据System.out.println("Read key2: " + cache.get("key2")); // value2}
}

1. 缓存类 WriteBackCache：

   • 使用 HashMap 存储缓存数据和主存储数据。
   • CacheEntry 类用于存储缓存条目，包含数据值和脏标志。
   • get 方法从缓存或主存储中读取数据。
   • put 方法在缓存中更新数据，并标记为脏。
   • evict 方法在缓存中移除数据，如果数据是脏的，则写回到主存储。

2. 测试类 WriteBackCacheTest：

   • 初始化缓存并插入一些数据。
   • 读取和修改数据。
   • 替换数据并验证数据是否正确写回到主存储。

精彩专栏推荐订阅：在下方专栏👇🏻
✅ 2023年华为OD机试真题（A卷&B卷）+ 面试指导
✅ 精选100套 Java 项目案例
✅ 面试需要避开的坑（活动）
✅ 你找不到的核心代码
✅ 带你手撕 Spring
✅ Java 初阶