MyBatis 二级缓存详解

我们在上一篇文章介绍了 MyBatis 的一级缓存的作用,如何开启,一级缓存的本质是什么,一级缓存失效的原因是什么?MyBatis 只有一级缓存吗?来找找答案吧!

MyBatis 二级缓存介绍

上一篇文章中我们介绍到了 MyBatis 一级缓存其实就是 SqlSession 级别的缓存,什么是 SqlSession 级别的缓存呢?一级缓存的本质是什么呢?以及一级缓存失效的原因?我希望你在看下文之前能够回想起来这些内容。

MyBatis 一级缓存最大的共享范围就是一个SqlSession内部,那么如果多个 SqlSession 需要共享缓存,则需要开启二级缓存,开启二级缓存后,会使用 CachingExecutor 装饰 Executor,进入一级缓存的查询流程前,先在CachingExecutor 进行二级缓存的查询,具体的工作流程如下所示

当二级缓存开启后,同一个命名空间(namespace) 所有的操作语句,都影响着一个 共同的 cache,也就是二级缓存被多个 SqlSession 共享,是一个全局的变量。当开启缓存后,数据的查询执行的流程就是 二级缓存 -> 一级缓存 -> 数据库。

二级缓存开启条件

二级缓存默认是不开启的,需要手动开启二级缓存,实现二级缓存的时候,MyBatis要求返回的POJO必须是可序列化的。开启二级缓存的条件也是比较简单,通过直接在 MyBatis 配置文件中通过

<settings>
  <setting name = "cacheEnabled" value = "true" />
</settings>

来开启二级缓存,还需要在 Mapper 的xml 配置文件中加入 <cache> 标签

设置 cache 标签的属性

cache 标签有多个属性,一起来看一些这些属性分别代表什么意义

  • eviction: 缓存回收策略,有这几种回收策略
  • LRU - 最近最少回收,移除最长时间不被使用的对象
  • FIFO - 先进先出,按照缓存进入的顺序来移除它们
  • SOFT - 软引用,移除基于垃圾回收器状态和软引用规则的对象
  • WEAK - 弱引用,更积极的移除基于垃圾收集器和弱引用规则的对象

默认是 LRU 最近最少回收策略

  • flushinterval 缓存刷新间隔,缓存多长时间刷新一次,默认不清空,设置一个毫秒值
  • readOnly: 是否只读;true 只读 ,MyBatis 认为所有从缓存中获取数据的操作都是只读操作,不会修改数据。MyBatis 为了加快获取数据,直接就会将数据在缓存中的引用交给用户。不安全,速度快。读写(默认):MyBatis 觉得数据可能会被修改
  • size : 缓存存放多少个元素
  • type: 指定自定义缓存的全类名(实现Cache 接口即可)
  • blocking:若缓存中找不到对应的key,是否会一直blocking,直到有对应的数据进入缓存。

探究二级缓存

我们继续以 MyBatis 一级缓存文章中的例子为基础,搭建一个满足二级缓存的例子,来对二级缓存进行探究,例子如下(对 一级缓存的例子部分源码进行修改):

Dept.java

//存放在共享缓存中数据进行序列化操作和反序列化操作

//因此数据对应实体类必须实现【序列化接口】并提供 无参数的构造方法

public class Dept implements Serializable

myBatis-config.xml

在myBatis-config 中添加开启二级缓存的条件

<setting name="cacheEnabled" value="true"/>

DeptDao.xml

还需要在 Mapper 对应的xml中添加 cache 标签,表示对哪个mapper 开启缓存<cache>

对应的二级缓存测试类如下:

public class MyBatisSecondCacheTest {

    private SqlSession sqlSession;
    SqlSessionFactory factory;
    @Before
    public void start() throws IOException {
        InputStream is = Resources.getResourceAsStream("myBatis-config.xml");
        SqlSessionFactoryBuilder builderObj = new SqlSessionFactoryBuilder();
        factory = builderObj.build(is);
        sqlSession = factory.openSession();
    }
    @After
    public void destory(){
        if(sqlSession!=null){
            sqlSession.close();
        }
    }

    @Test
    public void testSecondCache(){
        //会话过程中第一次发送请求,从数据库中得到结果
        //得到结果之后,mybatis自动将这个查询结果放入到当前用户的一级缓存
        DeptDao dao =  sqlSession.getMapper(DeptDao.class);
        Dept dept = dao.findByDeptNo(1);
        System.out.println("第一次查询得到部门对象 = "+dept);
        //触发MyBatis框架从当前一级缓存中将Dept对象保存到二级缓存

        sqlSession.commit();
        // 改成 sqlSession.close(); 效果相同

        SqlSession session2 = factory.openSession();
        DeptDao dao2 = session2.getMapper(DeptDao.class);
        Dept dept2 = dao2.findByDeptNo(1);
        System.out.println("第二次查询得到部门对象 = "+dept2);
    }
}

测试二级缓存效果,提交事务,sqlSession 查询完数据后,sqlSession2相同的查询是否会从缓存中获取数据。

测试结果如下:

通过结果可以得知,首次执行的SQL语句是从数据库中查询得到的结果,然后第一个 SqlSession 执行提交,第二个 SqlSession 执行相同的查询后是从缓存中查取的。

用一下这幅图能够比较直观的反映两次 SqlSession 的缓存命中

二级缓存失效的条件

与一级缓存一样,二级缓存也会存在失效的条件的,下面我们就来探究一下哪些情况会造成二级缓存失效

第一次SqlSession 未提交

SqlSession 在未提交的时候,SQL 语句产生的查询结果还没有放入二级缓存中,这个时候 SqlSession2 在查询的时候是感受不到二级缓存的存在的,修改对应的测试类,结果如下:

@Test
public void testSqlSessionUnCommit(){
  //会话过程中第一次发送请求,从数据库中得到结果
  //得到结果之后,mybatis自动将这个查询结果放入到当前用户的一级缓存
  DeptDao dao =  sqlSession.getMapper(DeptDao.class);
  Dept dept = dao.findByDeptNo(1);
  System.out.println("第一次查询得到部门对象 = "+dept);
  //触发MyBatis框架从当前一级缓存中将Dept对象保存到二级缓存

  SqlSession session2 = factory.openSession();
  DeptDao dao2 = session2.getMapper(DeptDao.class);
  Dept dept2 = dao2.findByDeptNo(1);
  System.out.println("第二次查询得到部门对象 = "+dept2);
}

产生的输出结果:

更新对二级缓存影响

与一级缓存一样,更新操作很可能对二级缓存造成影响,下面用三个 SqlSession来进行模拟,第一个 SqlSession 只是单纯的提交,第二个 SqlSession 用于检验二级缓存所产生的影响,第三个 SqlSession 用于执行更新操作,测试如下:

@Test
public void testSqlSessionUpdate(){
  SqlSession sqlSession = factory.openSession();
  SqlSession sqlSession2 = factory.openSession();
  SqlSession sqlSession3 = factory.openSession();

  // 第一个 SqlSession 执行更新操作
  DeptDao deptDao = sqlSession.getMapper(DeptDao.class);
  Dept dept = deptDao.findByDeptNo(1);
  System.out.println("dept = " + dept);
  sqlSession.commit();

  // 判断第二个 SqlSession 是否从缓存中读取
  DeptDao deptDao2 = sqlSession2.getMapper(DeptDao.class);
  Dept dept2 = deptDao2.findByDeptNo(1);
  System.out.println("dept2 = " + dept2);

  // 第三个 SqlSession 执行更新操作
  DeptDao deptDao3 = sqlSession3.getMapper(DeptDao.class);
  deptDao3.updateDept(new Dept(1,"ali","hz"));
  sqlSession3.commit();

  // 判断第二个 SqlSession 是否从缓存中读取
  dept2 = deptDao2.findByDeptNo(1);
  System.out.println("dept2 = " + dept2);
}

对应的输出结果如下

探究多表操作对二级缓存的影响

现有这样一个场景,有两个表,部门表dept(deptNo,dname,loc)和 部门数量表deptNum(id,name,num),其中部门表的名称和部门数量表的名称相同,通过名称能够联查两个表可以知道其坐标(loc)和数量(num),现在我要对部门数量表的 num 进行更新,然后我再次关联dept 和 deptNum 进行查询,你认为这个 SQL 语句能够查询到的 num 的数量是多少?来看一下代码探究一下

public class DeptNum {

    private int id;
    private String name;
    private int num;

    get and set...
}
public class DeptVo {

    private Integer deptNo;
    private String  dname;
    private String  loc;
    private Integer num;

    public DeptVo(Integer deptNo, String dname, String loc, Integer num) {
        this.deptNo = deptNo;
        this.dname = dname;
        this.loc = loc;
        this.num = num;
    }

    public DeptVo(String dname, Integer num) {
        this.dname = dname;
        this.num = num;
    }

    get and set...
    toString()...
}
public interface DeptDao {

     // ...其他方法
    DeptVo selectByDeptVo(String name);

    DeptVo selectByDeptVoName(String name);

    int updateDeptVoNum(DeptVo deptVo);
}
<select id="selectByDeptVo" resultType="com.mybatis.beans.DeptVo">
  select d.deptno,d.dname,d.loc,dn.num from dept d,deptNum dn where dn.name = d.dname
  and d.dname = #{name}
</select>

<select id="selectByDeptVoName" resultType="com.mybatis.beans.DeptVo">
  select * from deptNum where name = #{name}
</select>

<update id="updateDeptVoNum" parameterType="com.mybatis.beans.DeptVo">
  update deptNum set num = #{num} where name = #{dname}
</update>

DeptNum 数据库初始值:

/**
     * 探究多表操作对二级缓存的影响
     */
@Test
public void testOtherMapper(){

  // 第一个mapper 先执行联查操作
  SqlSession sqlSession = factory.openSession();
  DeptDao deptDao = sqlSession.getMapper(DeptDao.class);
  DeptVo deptVo = deptDao.selectByDeptVo("ali");
  System.out.println("deptVo = " + deptVo);
  // 第二个mapper 执行更新操作 并提交
  SqlSession sqlSession2 = factory.openSession();
  DeptDao deptDao2 = sqlSession2.getMapper(DeptDao.class);
  deptDao2.updateDeptVoNum(new DeptVo("ali",1000));
  sqlSession2.commit();
  sqlSession2.close();
  // 第一个mapper 再次进行查询,观察查询结果
  deptVo = deptDao.selectByDeptVo("ali");
  System.out.println("deptVo = " + deptVo);
}

测试结果如下:

在对DeptNum 表执行了一次更新后,再次进行联查,发现数据库中查询出的还是 num 为 1050 的值,也就是说,实际上 1050 -> 1000 ,最后一次联查实际上查询的是第一次查询结果的缓存,而不是从数据库中查询得到的值,这样就读到了脏数据。

解决办法

如果是两个mapper命名空间的话,可以使用 <cache-ref>来把一个命名空间指向另外一个命名空间,从而消除上述的影响,再次执行,就可以查询到正确的数据

二级缓存源码解析

源码模块主要分为两个部分:二级缓存的创建和二级缓存的使用,首先先对二级缓存的创建进行分析:

二级缓存的创建

二级缓存的创建是使用 Resource 读取 XML 配置文件开始的

InputStream is = Resources.getResourceAsStream("myBatis-config.xml");
SqlSessionFactoryBuilder builder = new SqlSessionFactoryBuilder();
factory = builder.build(is);

读取配置文件后,需要对XML创建 Configuration并初始化

XMLConfigBuilder parser = new XMLConfigBuilder(inputStream, environment, properties);
return build(parser.parse());

调用 parser.parse() 解析根目录 /configuration 下面的标签,依次进行解析

public Configuration parse() {
  if (parsed) {
    throw new BuilderException("Each XMLConfigBuilder can only be used once.");
  }
  parsed = true;
  parseConfiguration(parser.evalNode("/configuration"));
  return configuration;
}
private void parseConfiguration(XNode root) {
  try {
    //issue #117 read properties first
    propertiesElement(root.evalNode("properties"));
    Properties settings = settingsAsProperties(root.evalNode("settings"));
    loadCustomVfs(settings);
    typeAliasesElement(root.evalNode("typeAliases"));
    pluginElement(root.evalNode("plugins"));
    objectFactoryElement(root.evalNode("objectFactory"));
    objectWrapperFactoryElement(root.evalNode("objectWrapperFactory"));
    reflectorFactoryElement(root.evalNode("reflectorFactory"));
    settingsElement(settings);
    // read it after objectFactory and objectWrapperFactory issue #631
    environmentsElement(root.evalNode("environments"));
    databaseIdProviderElement(root.evalNode("databaseIdProvider"));
    typeHandlerElement(root.evalNode("typeHandlers"));
    mapperElement(root.evalNode("mappers"));
  } catch (Exception e) {
    throw new BuilderException("Error parsing SQL Mapper Configuration. Cause: " + e, e);
  }
}

其中有一个二级缓存的解析就是

mapperElement(root.evalNode("mappers"));

然后进去 mapperElement 方法中

XMLMapperBuilder mapperParser = new XMLMapperBuilder(inputStream, configuration, resource, configuration.getSqlFragments());
            mapperParser.parse();

继续跟 mapperParser.parse() 方法

public void parse() {
  if (!configuration.isResourceLoaded(resource)) {
    configurationElement(parser.evalNode("/mapper"));
    configuration.addLoadedResource(resource);
    bindMapperForNamespace();
  }

  parsePendingResultMaps();
  parsePendingCacheRefs();
  parsePendingStatements();
}

这其中有一个 configurationElement 方法,它是对二级缓存进行创建,如下

private void configurationElement(XNode context) {
  try {
    String namespace = context.getStringAttribute("namespace");
    if (namespace == null || namespace.equals("")) {
      throw new BuilderException("Mapper's namespace cannot be empty");
    }
    builderAssistant.setCurrentNamespace(namespace);
    cacheRefElement(context.evalNode("cache-ref"));
    cacheElement(context.evalNode("cache"));
    parameterMapElement(context.evalNodes("/mapper/parameterMap"));
    resultMapElements(context.evalNodes("/mapper/resultMap"));
    sqlElement(context.evalNodes("/mapper/sql"));
    buildStatementFromContext(context.evalNodes("select|insert|update|delete"));
  } catch (Exception e) {
    throw new BuilderException("Error parsing Mapper XML. Cause: " + e, e);
  }
}

有两个二级缓存的关键点

cacheRefElement(context.evalNode("cache-ref"));
cacheElement(context.evalNode("cache"));

也就是说,mybatis 首先进行解析的是 cache-ref 标签,其次进行解析的是 cache 标签。

根据上面我们的 — 多表操作对二级缓存的影响 一节中提到的解决办法,采用 cache-ref 来进行命名空间的依赖能够避免二级缓存,但是总不能每次写一个 XML 配置都会采用这种方式吧,最有效的方式还是避免多表操作使用二级缓存

然后我们再来看一下cacheElement(context.evalNode("cache")) 这个方法

private void cacheElement(XNode context) throws Exception {
  if (context != null) {
    String type = context.getStringAttribute("type", "PERPETUAL");
    Class<? extends Cache> typeClass = typeAliasRegistry.resolveAlias(type);
    String eviction = context.getStringAttribute("eviction", "LRU");
    Class<? extends Cache> evictionClass = typeAliasRegistry.resolveAlias(eviction);
    Long flushInterval = context.getLongAttribute("flushInterval");
    Integer size = context.getIntAttribute("size");
    boolean readWrite = !context.getBooleanAttribute("readOnly", false);
    boolean blocking = context.getBooleanAttribute("blocking", false);
    Properties props = context.getChildrenAsProperties();
    builderAssistant.useNewCache(typeClass, evictionClass, flushInterval, size, readWrite, blocking, props);
  }
}

认真看一下其中的属性的解析,是不是感觉很熟悉?这不就是对 cache 标签属性的解析吗?!!!

上述最后一句代码

builderAssistant.useNewCache(typeClass, evictionClass, flushInterval, size, readWrite, blocking, props);
public Cache useNewCache(Class<? extends Cache> typeClass,
      Class<? extends Cache> evictionClass,
      Long flushInterval,
      Integer size,
      boolean readWrite,
      boolean blocking,
      Properties props) {
    Cache cache = new CacheBuilder(currentNamespace)
        .implementation(valueOrDefault(typeClass, PerpetualCache.class))
        .addDecorator(valueOrDefault(evictionClass, LruCache.class))
        .clearInterval(flushInterval)
        .size(size)
        .readWrite(readWrite)
        .blocking(blocking)
        .properties(props)
        .build();
    configuration.addCache(cache);
    currentCache = cache;
    return cache;
  }

这段代码使用了构建器模式,一步一步构建Cache 标签的所有属性,最终把 cache 返回。

二级缓存的使用

在 mybatis 中,使用 Cache 的地方在 CachingExecutor中,来看一下 CachingExecutor 中缓存做了什么工作,我们以查询为例

@Override
public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql)
  throws SQLException {
  // 得到缓存
  Cache cache = ms.getCache();
  if (cache != null) {
    // 如果需要的话刷新缓存
    flushCacheIfRequired(ms);
    if (ms.isUseCache() && resultHandler == null) {
      ensureNoOutParams(ms, parameterObject, boundSql);
      @SuppressWarnings("unchecked")
      List<E> list = (List<E>) tcm.getObject(cache, key);
      if (list == null) {
        list = delegate.<E> query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
        tcm.putObject(cache, key, list); // issue #578 and #116
      }
      return list;
    }
  }
  // 委托模式,交给SimpleExecutor等实现类去实现方法。
  return delegate.<E> query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
}

其中,先从 MapperStatement 取出缓存。只有通过<cache/>,<cache-ref/>或@CacheNamespace,@CacheNamespaceRef标记使用缓存的Mapper.xml或Mapper接口(同一个namespace,不能同时使用)才会有二级缓存。

如果缓存不为空,说明是存在缓存。如果cache存在,那么会根据sql配置(<insert>,<select>,<update>,<delete>的flushCache属性来确定是否清空缓存。

flushCacheIfRequired(ms);

然后根据xml配置的属性useCache来判断是否使用缓存(resultHandler一般使用的默认值,很少会null)。

if (ms.isUseCache() && resultHandler == null)

确保方法没有Out类型的参数,mybatis不支持存储过程的缓存,所以如果是存储过程,这里就会报错。

private void ensureNoOutParams(MappedStatement ms, Object parameter, BoundSql boundSql) {
  if (ms.getStatementType() == StatementType.CALLABLE) {
    for (ParameterMapping parameterMapping : boundSql.getParameterMappings()) {
      if (parameterMapping.getMode() != ParameterMode.IN) {
        throw new ExecutorException("Caching stored procedures with OUT params is not supported.  Please configure useCache=false in " + ms.getId() + " statement.");
      }
    }
  }
}

然后根据在 TransactionalCacheManager 中根据 key 取出缓存,如果没有缓存,就会执行查询,并且将查询结果放到缓存中并返回取出结果,否则就执行真正的查询方法。

List<E> list = (List<E>) tcm.getObject(cache, key);
if (list == null) {
  list = delegate.<E> query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
  tcm.putObject(cache, key, list); // issue #578 and #116
}
return list;

是否应该使用二级缓存?

那么究竟应该不应该使用二级缓存呢?先来看一下二级缓存的注意事项:

1. 缓存是以namespace为单位的,不同namespace下的操作互不影响。

2. insert,update,delete操作会清空所在namespace下的全部缓存。

3. 通常使用MyBatis Generator生成的代码中,都是各个表独立的,每个表都有自己的namespace。

4. 多表操作一定不要使用二级缓存,因为多表操作进行更新操作,一定会产生脏数据。

如果你遵守二级缓存的注意事项,那么你就可以使用二级缓存。

但是,如果不能使用多表操作,二级缓存不就可以用一级缓存来替换掉吗?而且二级缓存是表级缓存,开销大,没有一级缓存直接使用 HashMap 来存储的效率更高,所以二级缓存并不推荐使用

文章参考:

[聊聊MyBatis缓存机制](https://tech.meituan.com/2018/01/19/mybatis-cache.html)

[mybatis一级缓存二级缓存](https://www.cnblogs.com/happyflyingpig/p/7739749.html)

深入了解MyBatis二级缓存 https://blog.csdn.net/isea533/article/details/44566257

End

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原文发布于微信公众号 - 纯洁的微笑(keeppuresmile)

原文发表时间:2019-08-27

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