第一篇:SpringBoot高级-缓存入门

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JSR107

Java Caching定义了5个核心接口,分别是CachingProvider, CacheManager, Cache, Entry和Expiry。

  • CachingProvider定义了创建、配置、获取、管理和控制多个 CacheManager。一个应用可以在运行期访问多个CachingProvider。
  • CacheManager定义了创建、配置、获取、管理和控制多个唯一命名的Cache,这些Cache存在于CacheManager的上下文中。一个CacheManager仅被一个CachingProvider所拥有。
  • Cache是一个类似Map的数据结构并临时存储以Key为索引的值。一个Cache仅被一个CacheManager所拥有。
  • Entry是一个存储在Cache中的key-value对。
  • Expiry每一个存储在Cache中的条目有一个定义的有效期。一旦超过这个时间,条目为过期的状态。一旦过期,条目将不可访问、更新和删除。缓存有效期可以通过ExpiryPolicy设置。

使用JSR107需要导入如下包

<dependency>
    <groupId>javax.cache</groupId>
    <artifactId>cache-api</artifactId>
</dependency>

Spring缓存抽象

Spring从3.1开始定义了org.springframework.cache.Cache和org.springframework.cache.CacheManager接口来统一不同的缓存技术;并支持使用JCache(JSR-107)注解简化我们开发;

  • Cache接口为缓存的组件规范定义,包含缓存的各种操作集合;
  • Cache接口下Spring提供了各种xxxCache的实现;如RedisCache,EhCacheCache , ConcurrentMapCache等;
  • 每次调用需要缓存功能的方法时,Spring会检查检查指定参数的指定的目标方法是否已经被调用过;如果有就直接从缓存中获取方法调用后的结果,如果没有就调用方法并缓存结果后返回给用户。下次调用直接从缓存中获取。
  • 使用Spring缓存抽象时我们需要关注以下两点;
    • 确定方法需要被缓存以及他们的缓存策略
    • 从缓存中读取之前缓存存储的数据

重要概念和缓存注解

Cache

缓存接口,定义缓存操作。实现有:RedisCache、EhCacheCache、ConcurrentMapCache等

CacheManager

缓存管理器,管理各种缓存(Cache)组件

@Cacheable

主要针对方法配置,能够根据方法的请求参数对其结果进行缓存

@CacheEvict

清空缓存

@CachePut

保证方法被调用,又希望结果被缓存

@EnableCaching

开启基于注解的缓存

keyGenerator

缓存数据时key生成策略

serialize

缓存数据时value序列化策略

简要说明:

  • @Cacheable注解加载方法中,那么该方法第一次会查询数据库,然后就会把数据放在缓存中,使用Cache 进行数据的读取等操作。
  • @CacheEvict删除缓存,例如根据id删除用户,那么也要删除缓存中的用户信息
  • @CachePut更新缓存,例如更新用户信息后,同时也要更新缓存中的用户信息

使用springboot+mybatis完成缓存初体验

一、Spring boot cache原理

第一步、自动配置类;

​ 自动启动类:CacheAutoConfiguration ​ 属性配置:CacheProperties ​ 主启动类添加:@EnableCaching注解 cache POM添加:

<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>

第二步、从缓存的配置类 中获取 多个cache

CacheConfigurationImportSelector.selectImports()方法获取
static class CacheConfigurationImportSelector implements ImportSelector {
​
        @Override
        public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
            CacheType[] types = CacheType.values();
            String[] imports = new String[types.length];
            for (int i = 0; i < types.length; i++) {
                imports[i] = CacheConfigurations.getConfigurationClass(types[i]);
            }
            return imports;
        }
​
}

获取结果:SimpleCacheConfiguration 默认cache

  org.springframework.boot.autoconfigure.cache.GenericCacheConfiguration
   org.springframework.boot.autoconfigure.cache.JCacheCacheConfiguration
   org.springframework.boot.autoconfigure.cache.EhCacheCacheConfiguration
   org.springframework.boot.autoconfigure.cache.HazelcastCacheConfiguration
   org.springframework.boot.autoconfigure.cache.InfinispanCacheConfiguration
   org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CouchbaseCacheConfiguration
   org.springframework.boot.autoconfigure.cache.RedisCacheConfiguration
   org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CaffeineCacheConfiguration
   org.springframework.boot.autoconfigure.cache.GuavaCacheConfiguration
   org.springframework.boot.autoconfigure.cache.SimpleCacheConfiguration【默认】
   org.springframework.boot.autoconfigure.cache.NoOpCacheConfiguration

第三步:SimpleCacheConfiguration.cacheManager()

此方法中给容器中注册了一个CacheManager组件:类型为ConcurrentMapCacheManager

@Bean
public ConcurrentMapCacheManager cacheManager() {
   ConcurrentMapCacheManager cacheManager = new ConcurrentMapCacheManager();
   List<String> cacheNames = this.cacheProperties.getCacheNames();
   if (!cacheNames.isEmpty()) {
      cacheManager.setCacheNames(cacheNames);
   }
   return this.customizerInvoker.customize(cacheManager);
}

第四步:查看获取缓存方法getCache()

ConcurrentMapCacheManager 类里,数据都存储到为ConcurrentMap 中

public Cache getCache(String name) {
   Cache cache = this.cacheMap.get(name); //cacheMap 为ConcurrentMap  类型,获取一个cache组件
   if (cache == null && this.dynamic) {
      synchronized (this.cacheMap) {
         cache = this.cacheMap.get(name); //cahceMap不为空获取
         if (cache == null) {
            //可以获取或者创建ConcurrentMapCache类型的缓存组件;他的作用将数据保存在ConcurrentMap中;
            cache = createConcurrentMapCache(name);   
            this.cacheMap.put(name, cache); //ConcurrentMapCache.lookup();
         }
      }
   }
   return cache;
}

二、Cacheable运行流程:

@Cacheable: 1、方法运行之前,先去查询Cache(缓存组件),按照cacheNames指定的名字获取; (CacheManager先获取相应的缓存),第一次获取缓存如果没有Cache组件会自动创建。 2、去Cache中查找缓存的内容(ConcurrentMapCache.lookup()方法中去查找),使用一个key,默认就是方法的参数; key是按照某种策略生成的;默认是使用keyGenerator生成的,默认使用SimpleKeyGenerator生成key; SimpleKeyGenerator生成key的默认策略; 如果没有参数;key=new SimpleKey(); 如果有一个参数:key=参数的值 如果有多个参数:key=new SimpleKey(params);

//这个方法  SimpleKeyGenerator.generateKey()    方法生成key

public static Object generateKey(Object... params) {
   if (params.length == 0) {
      return SimpleKey.EMPTY;
   }
   if (params.length == 1) {  //如果只有一个参数,直接返回这个参数为key
      Object param = params[0];
      if (param != null && !param.getClass().isArray()) {
         return param;
      }
   }
   return new SimpleKey(params);
}

​ 3、没有查到缓存就调用目标方法; 4、将目标方法返回的结果,放进缓存中ConcurrentMapCache.put();

​ @Cacheable标注的方法执行之前先来检查缓存中有没有这个数据,默认按照参数的值作为key去查询缓存, 如果没有就运行方法并将结果放入缓存;以后再来调用就可以直接使用缓存中的数据;

核心:

  1. 使用CacheManager【ConcurrentMapCacheManager】按照名字得到Cache【ConcurrentMapCache】组件
  2. key使用keyGenerator生成的,默认是SimpleKeyGenerator

详细执行流程:ConcurrentMapCache.lookup()上断点查看,执行过程

//第一步CacheAspectSupport  中execute()
private Object execute(final CacheOperationInvoker invoker, Method method, CacheOperationContexts contexts) 
//第二步  CacheAspectSupport
private Cache.ValueWrapper findCachedItem(Collection<CacheOperationContext> contexts) {
    Object result = CacheOperationExpressionEvaluator.NO_RESULT;
    for (CacheOperationContext context : contexts) {
        if (isConditionPassing(context, result)) {
            Object key = generateKey(context, result);  //获取key
            Cache.ValueWrapper cached = findInCaches(context, key);
            if (cached != null) {
                return cached;
            }
            else {
                if (logger.isTraceEnabled()) {
                    logger.trace("No cache entry for key '" + key + "' in cache(s) " + context.getCacheNames());
                }
            }
        }
    }
    return null;
}
//第三步:CacheAspectSupport.findInCaches()
//第四步:AbstractCacheInvoker.doGet()
//第五步:AbstractValueAdaptingCache.get();
@Override
public ValueWrapper get(Object key) {
        Object value = lookup(key);
        return toValueWrapper(value);
}
// 第六步:ConcurrentMapCache.lookup();  从ConcurrentMap 中根据key获取值
@Override
protected Object lookup(Object key) {
        return this.store.get(key);
}

三、Cacheable 注解的几个属性:

  • cacheNames/value:指定缓存组件的名字;将方法的返回结果放在哪个缓存中,是数组的方式,可以指定 多个缓存;
    • key:缓存数据使用的key;可以用它来指定。默认是使用方法参数的值 1-方法的返回值 ​ 编写SpEL; #i d;参数id的值 #a0 #p0 #root.args[0] ​ getEmp[2]
    • ​keyGenerator:key的生成器;可以自己指定key的生成器的组件id ​ key/keyGenerator:二选一使用;
    • cacheManager:指定缓存管理器;或者cacheResolver指定获取解析器
    • condition:指定符合条件的情况下才缓存; ​ condition = “#id>0” ​ condition = “#a0>1”:第一个参数的值》1的时候才进行缓存
  • unless:否定缓存;当unless指定的条件为true,方法的返回值就不会被缓存;可以获取到结果进行判断 ​ unless = “#result == null” ​ unless = “#a0==2”:如果第一个参数的值是2,结果不缓存;
    • sync:是否使用异步模式;异步模式的情况下unless不支持

四、Cache使用:

1.Cacheable的使用

@Cacheable(value = {"emp"}/*,keyGenerator = "myKeyGenerator",condition = "#a0>1",unless = "#a0==2"*/)
public Employee getEmp(Integer id){
    System.out.println("查询"+id+"号员工");
    Employee emp = employeeMapper.getEmpById(id);
    return emp;
}

2.自定义keyGenerator:

@Bean("myKeyGenerator")
public KeyGenerator keyGenerator(){
    return new KeyGenerator(){
​
        @Override
        public Object generate(Object target, Method method, Object... params) {
            return method.getName()+"["+ Arrays.asList(params).toString()+"]";
        }
    };
}

3.CachePut的使用:更新缓存

/**
     * @CachePut:既调用方法,又更新缓存数据;同步更新缓存
     * 修改了数据库的某个数据,同时更新缓存;
     * 运行时机:
     *  1、先调用目标方法
     *  2、将目标方法的结果缓存起来
     *
     * 测试步骤:
     *  1、查询1号员工;查到的结果会放在缓存中;
     *          key:1  value:lastName:张三
     *  2、以后查询还是之前的结果
     *  3、更新1号员工;【lastName:zhangsan;gender:0】
     *          将方法的返回值也放进缓存了;
     *          key:传入的employee对象  值:返回的employee对象;
     *  4、查询1号员工?
     *      应该是更新后的员工;
     *          key = "#employee.id":使用传入的参数的员工id;
     *          key = "#result.id":使用返回后的id
     *             @Cacheable的key是不能用#result
     *      为什么是没更新前的?【1号员工没有在缓存中更新】
     *
     */
    @CachePut(value = "emp",key = "#result.id")
    public Employee updateEmp(Employee employee){
        System.out.println("updateEmp:"+employee);
        employeeMapper.updateEmp(employee);
        return employee;
    }

4.CacheEvict 缓存清除

/**
 * @CacheEvict:缓存清除
 *  key:指定要清除的数据
 *  allEntries = true:指定清除这个缓存(emp缓存组件)中所有的数据
 *  beforeInvocation = false:缓存的清除是否在方法之前执行
 *      默认代表缓存清除操作是在方法执行之后执行;如果出现异常缓存就不会清除
 *
 *  beforeInvocation = true:
 *      代表清除缓存操作是在方法运行之前执行,无论方法是否出现异常,缓存都清除
 *
 *
 */
@CacheEvict(value="emp",beforeInvocation = true,key = "#id")
public void deleteEmp(Integer id){
    System.out.println("deleteEmp:"+id);
    //employeeMapper.deleteEmpById(id);
    int i = 10/0;
}

5.Caching 复杂配置

// @Caching 定义复杂的缓存规则
@Caching(
     cacheable = {
         @Cacheable(/*value="emp",*/key = "#lastName")
     },
     put = {
         @CachePut(/*value="emp",*/key = "#result.id"),
         @CachePut(/*value="emp",*/key = "#result.email")
     }
)
public Employee getEmpByLastName(String lastName){
    return employeeMapper.getEmpByLastName(lastName);
}

6.CacheConfig缓存清除

@CacheConfig(cacheNames="emp",cacheManager = "employeeCacheManager") //抽取缓存的公共配置
@Service
public class EmployeeService {

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