缓存作为一种常见的优化手段,可用于提升应用服务的执行效率。长期占据Java虚拟机堆内存的缓存数据额外增加Java虚拟机垃圾回收开销,且开销随着缓存数据量增长而增长,降低应用服务运行效率。围绕上述问题,本文开展基于堆外内存的缓存技术研究。堆外内存不由Java虚拟机垃圾回收机制管理,数据缓存在堆外内存可以避免产生垃圾回收开销。目前使用堆外内存做缓存空间仍存在以下问题:1)当前已有的堆外内存管理方法无法较好适配应用服务的缓存场景;2)当前已有的开源项目的堆外内存管理机制依赖Unsafe类,容易产生Java版本兼容性问题;3)堆外内存读写数据会产生序列化性能开销且这种开销会随着数据规模增长而增长,成为缓存框架的主要性能瓶颈。本文针对上述问题,提出一种面向Java应用服务器设计优化的堆外缓存框架,主要研究工作如下:设计堆外缓存框架,主要包含用户层的缓存模块以及服务层的堆外内存模块和序列化模块。缓存模块提供堆外缓存使用接口和缓存策略配置,供开发人员调用。模块底层设计数据异步读写机制,平衡服务层模块之间性能差异,实现缓存条目和缓存数据解耦;堆外内存模块采用一种基于对象大小的动态内存分配方法,该方法通过分析对象大小,实现堆外内存的动态分配,提高应用服务缓存场景下的内存利用率。基于该方法使用JDK原生堆外内存接口设计实现堆外内存池,不仅解决Java版本兼容性问题,还有效提升内存管理的多线程性能。序列化模块引入池化设计,实现资源有效复用,优化对象序列化时的开销问题。基于上述设计实现了堆外缓存系统EOHC（Easy Off Heap Cache）。实验评估,使用应用负载测试EOHC缓存系统在不同应用场景下的垃圾回收性能表现。并分别针对offheap包和serialization包设计单元性能测试。实验结果表明,相较于Ehcache缓存系统,EOHC有效降低了Java虚拟机垃圾回收开销,提升了应用服务运行效率。