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Implementações de cache em aplicações

Definição

Implementações de cache são estratégias e componentes usados para armazenar dados temporariamente e reduzir acessos repetidos ao sistema de origem. Isso inclui cache local, cache distribuído e padrões como cache-aside, write-through e write-back.

Porque iso existe

A implementação correta de cache existe para equilibrar performance, custo e consistência. Sem uma implementação bem definida, o sistema pode ter dados obsoletos, efeito avalanche em misses e comportamento imprevisível em picos.

Como funciona

Abordagens mais comuns:

  1. Cache local (in-memory no processo)
  2. Muito rápido
  3. Escopo por instância da aplicação

  4. Exemplo: Caffeine

  5. Cache distribuído (serviço externo)

  6. Compartilhado entre várias instâncias
  7. Bom para escala horizontal

  8. Exemplo: Redis

  9. Padrões de escrita/leitura

  10. Cache-aside: aplicação lê cache antes de buscar fonte de verdade
  11. Write-through: toda escrita atualiza cache e banco
  12. Write-back: escrita vai para cache e persiste depois (assíncrono)

Pontos críticos de implementação:

  • definição de chave (cache key) estável e sem colisão;
  • TTL por domínio de negócio (não único para tudo);
  • estratégia de invalidação por evento;
  • proteção contra cache stampede (lock por chave, jitter de TTL, warmup).

Quando usar

  • Cache local: leitura extremamente frequente e dados pequenos por instância.
  • Cache distribuído: múltiplos pods/instâncias precisando de visão compartilhada.
  • Cache-aside: padrão padrão para maioria dos serviços backend.
  • Write-through / write-back: cenários com alta taxa de escrita e necessidade de controle explícito de sincronização.

Exemplos

Exemplo de cache-aside com Redis em Java:

public Produto getProduto(String id) {
    String key = "produto:" + id;

    Produto cached = redisTemplate.opsForValue().get(key);
    if (cached != null) return cached;

    Produto produto = produtoRepository.findById(id).orElseThrow();
    redisTemplate.opsForValue().set(key, produto, Duration.ofMinutes(15));
    return produto;
}

Exemplo com Spring Cache:

@Cacheable(cacheNames = "produto", key = "#id")
public Produto buscarProduto(String id) {
    return produtoRepository.findById(id).orElseThrow();
}

@CacheEvict(cacheNames = "produto", key = "#id")
public void atualizarProduto(String id, AtualizacaoProduto payload) {
    produtoService.update(id, payload);
}

Representação visual

sequenceDiagram
    participant C as Cliente
    participant A as API
    participant R as Redis
    participant D as Database

    C->>A: GET /produtos/42
    A->>R: GET produto:42
    alt Hit
        R-->>A: valor
        A-->>C: 200 (rápido)
    else Miss
        R-->>A: null
        A->>D: SELECT produto 42
        D-->>A: produto
        A->>R: SET produto:42 TTL=15m
        A-->>C: 200
    end

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