7.0 Mybatis缓存

缓存就是内存中的数据，常常来自对数据库查询结果的保存。使用缓存，我们可以避免频繁与数据库进行交互，从而提高响应速度。

mybatis 也提供了对缓存的支持，分为一级缓存和二级缓存，来看下下面这张图：

1、一级缓存是SqlSession级别的缓存。在操作数据库时需要构造SqlSession对象，在对象中有一个数据结构（HashMap）用于存储缓存数据。不同的是SqlSession之间的缓存数据区（HashMap）是互相不影响。

2、二级缓存 是Mapper级别的缓存，多个SqlSession去操作同一个Mapper的sql语句，多个SqlSession可以共用二级缓存，二级缓存是SqlSession跨的。

7.1 一级缓存

1、在一个sqlSession中,对User表根据id进行两次查询,查看他们发出sql语句的情况

@Test
public void test1(){
    //根据 sqlSessionFactory 产生 session
    SqlSession sqlSession = sessionFactory.openSession();
    UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
    //第一次查询,发出sql语句,并将查询出来的结果放进缓存中
    User u1 = userMapper.selectUserByUserId(1);
    System.out.println(u1);
    //第二次查询,由于是同一个sqlSession,会在缓存中查询结果
    //如果有,则直接从缓存中取出来,不和数据库进行交互
    User u2 = userMapper.selectUserByUserId(1);
    System.out.println(u2);
    sqlSession.close();
}

查看控制台打印情况:

2 、同样是对user表进行两次查询,只不过两次查询之间进行了一次update操作。

@Test
public void test2(){
    //根据 sqlSessionFactory 产生 session
    SqlSession sqlSession = sessionFactory.openSession();
    UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
    //第一次查询,发出sql语句,并将查询的结果放入缓存中
    User u1 = userMapper.selectUserByUserId( 1 );
    System.out.println(u1);
    //第二步进行了一次更新操作,sqlSession.commit()
    u1.setSex("女");
    userMapper.updateUserByUserId(u1);
    sqlSession.commit();
    //第二次查询,由于是同一个sqlSession.commit(),会清空缓存信息
    //则此次查询也会发出sql语句
    User u2 = userMapper.selectUserByUserId(1);
    System.out.println(u2);
    sqlSession.close();
}

查看控制台打印情况:

3、总结

1、第一次发起查询用户id为1的用户信息,先去找缓存中是否有id为1的用户信息,如果没有,从 数据库查询用户信息。得到用户信息,将用户信息存储到一级缓存中。

2、 如果中间sqlSession去执行commit操作(执行插入、更新、删除),则会清空SqlSession中的 一级缓存,这样做的目的为了让缓存中存储的是最新的信息,避免脏读。

3、 第二次发起查询用户id为1的用户信息,先去找缓存中是否有id为1的用户信息,缓存中有,直 接从缓存中获取用户信息

一级缓存原理探究与源码分析

一级缓存到底是什么?一级缓存什么时候被创建、一级缓存的工作流程是怎样的?相信你现在应该会有这几个疑问,那么我们本节就来研究一下一级缓存的本质

大家可以这样想,上面我们一直提到一级缓存,那么提到一级缓存就绕不开SqlSession,所以索性我们就直接从SqlSession,看看有没有创建缓存或者与缓存有关的属性或者方法

调研了一圈,发现上述所有方法中,好像只有clearCache()和缓存沾点关系,那么就直接从这个方 法入手吧,分析源码时,我们要看它(此类)是谁,它的父类和子类分别又是谁,对如上关系了解了,你才 会对这个类有更深的认识,分析了一圈,你可能会得到如下这个流程图

再深入分析,流程走到Perpetualcache中的clear()方法之后,会调用其cache.clear()方法,那 么这个cache是什么东西呢?点进去发现,cache其实就是private Map cache = new

HashMap();也就是一个Map,所以说cache.clear()其实就是map.clear(),也就是说,缓存其实就是

本地存放的一个map对象,每一个SqISession都会存放一个map对象的引用,那么这个cache是何 时创建的呢?

你觉得最有可能创建缓存的地方是哪里呢?我觉得是Executor,为什么这么认为?因为Executor是 执行器,用来执行SQL请求,而且清除缓存的方法也在Executor中执行,所以很可能缓存的创建也很 有可能在Executor中,看了一圈发现Executor中有一个createCacheKey方法,这个方法很像是创 建缓存的方法啊,跟进去看看,你发现createCacheKey方法是由BaseExecutor执行的,代码如下

CacheKey cacheKey = new CacheKey();
//MappedStatement 的 id
// id就是Sql语句的所在位置包名+类名+ SQL名称
cacheKey.update(ms.getId());
// offset 就是 0
cacheKey.update(rowBounds.getOffset());
// limit 就是 Integer.MAXVALUE
cacheKey.update(rowBounds.getLimit());
//具体的SQL语句
cacheKey.update(boundSql.getSql());
//后面是update 了 sql中带的参数
cacheKey.update(value);
...
if (configuration.getEnvironment() != null) {
  // issue #176
  cacheKey.update(configuration.getEnvironment().getId());
}

创建缓存key会经过一系列的update方法,udate方法由一个CacheKey这个对象来执行的,这个

update方法最终由updateList的list来把五个值存进去,对照上面的代码和下面的图示,你应该能 理解这五个值都是什么了

这里需要注意一下最后一个值,configuration.getEnvironment().getId()这是什么,这其实就是 定义在mybatis-config.xml中的标签,见如下。

<environments default="development">
  <environment id="development">
  <transactionManager type="JDBC"/>
  <dataSource type="POOLED">
    <property name="driver" value="${jdbc.driver}"/>
    <property name="url" value="${jdbc.url}"/>
    <property name="username" value="${jdbc.username}"/>
    <property name="password" value="${jdbc.password}"/>
  </dataSource>
  </environment>
</environments>

那么我们回归正题,那么创建完缓存之后该用在何处呢?总不会凭空创建一个缓存不使用吧?绝对不会的,经过我们对一级缓存的探究之后,我们发现一级缓存更多是用于查询操作,毕竟一级缓存也叫做查询缓存吧,为什么叫查询缓存我们一会儿说。我们先来看一下这个缓存到底用在哪了,我们跟踪到query方法如下:

Override
public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler) throws SQLException {
    BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(parameter);
    //创建缓存
    CacheKey key = createCacheKey(ms, parameter, rowBounds, boundSql);
    return query(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
}


@SuppressWarnings("unchecked")
Override
public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key,
BoundSql boundSql) throws SQLException {
    ...
    list = resultHandler == null ? (List<E>) localCache.getObject(key) : null;
    if (list != null) {
      //这个主要是处理存储过程用的。
      handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);
    } else {
      list = queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
    }
    ...
}


// queryFromDatabase 方法
private <E> List<E> queryFromDatabase(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {
  List<E> list;
  localCache.putObject(key, EXECUTION_PLACEHOLDER);
  try {
    list = doQuery(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);
  } finally {
    localCache.removeObject(key);
  }
  localCache.putObject(key, list);
  if (ms.getStatementType() == StatementType.CALLABLE) {
    localOutputParameterCache.putObject(key, parameter);
  }
  return list;
}

如果查不到的话,就从数据库查,在queryFromDatabase中,会对localcache进行写入。 localcache对象的put方法最终交给Map进行存放

private Map<Object, Object> cache = new HashMap<Object, Object>();
    @Override
    public void putObject(Object key, Object value) { cache.put(key, value);
}

7.2 二级缓存

二级缓存的原理和一级缓存原理一样,第一次查询,会将数据放入缓存中,然后第二次查询则会直接去缓存中取。但是一级缓存是基于sqlSession的,而二级缓存是基于mapper文件的namespace的,也 就是说多个sqlSession可以共享一个mapper中的二级缓存区域,并且如果两个mapper的namespace 相同,即使是两个mapper,那么这两个mapper中执行sql查询到的数据也将存在相同的二级缓存区域 中

如何使用二级缓存

1 、开启二级缓存

和一级缓存默认开启不一样,二级缓存需要我们手动开启

首先在全局配置文件sqlMapConfig.xml文件中加入如下代码:

<!--开启二级缓存-->
<settings>
     <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
 </settings>

其次在UserMapper.xml文件中开启缓存

<!--开启二级缓存-->
<cache></cache>

我们可以看到mapper.xml文件中就这么一个空标签,其实这里可以配置,PerpetualCache这个类是mybatis默认实现缓存功能的类。我们不写type就使用mybatis默认的缓存,也可以去实现Cache接口来自定义缓存。

public class PerpetualCache implements Cache {
  private final String id;
  private MapcObject, Object> cache = new HashMapC);
  
  public PerpetualCache(St ring id) { this.id = id;
}

我们可以看到二级缓存底层还是HashMap结构

public class User implements Serializable(
  //用户ID
  private int id;
  //用户姓名
  private String username;
  //用户性别
  private String sex;
}

开启了二级缓存后,还需要将要缓存的pojo实现Serializable接口,为了将缓存数据取出执行反序列化操 作,因为二级缓存数据存储介质多种多样,不一定只存在内存中,有可能存在硬盘中,如果我们要再取 这个缓存的话,就需要反序列化了。所以mybatis中的pojo都去实现Serializable接口

3、测试

一、测试二级缓存和sqlSession无关

@Test
public void testTwoCache(){
//根据 sqlSessionFactory 产生 session
SqlSession sqlSession1 = sessionFactory.openSession();
SqlSession sqlSession2 = sessionFactory.openSession();


UserMapper userMapper1 = sqlSession1.getMapper(UserMapper. class );
UserMapper userMapper2 = sqlSession2.getMapper(UserMapper. class );


//第一次查询,发出sql语句,并将查询的结果放入缓存中
User u1 = userMapper1.selectUserByUserId(1);
System.out.println(u1);
sqlSession1.close(); //第一次查询完后关闭 sqlSession


//第二次查询,即使sqlSession1已经关闭了,这次查询依然不发出sql语句
User u2 = userMapper2.selectUserByUserId(1);
System.out.println(u2);
sqlSession2.close();

可以看出上面两个不同的sqlSession,第一个关闭了,第二次查询依然不发出sql查询语句

二、测试执行commit()操作,二级缓存数据清空

@Test
public void testTwoCache(){
  //根据 sqlSessionFactory 产生 session
  SqlSession sqlSession1 = sessionFactory.openSession();
  SqlSession sqlSession2 = sessionFactory.openSession();
  SqlSession sqlSession3 = sessionFactory.openSession();
  
  String statement = "com.lagou.pojo.UserMapper.selectUserByUserld" ;
  UserMapper userMapper1 = sqlSession1.getMapper(UserMapper. class );
  UserMapper userMapper2 = sqlSession2.getMapper(UserMapper. class );
  UserMapper userMapper3 = sqlSession2.getMapper(UserMapper. class );
  
  //第一次查询,发出sql语句,并将查询的结果放入缓存中
  User u1 = userMapperl.selectUserByUserId( 1 );
  System.out.println(u1);
  sqlSessionl .close(); //第一次查询完后关闭sqlSession
  
  //执行更新操作,commit()
  u1.setUsername( "aaa" );
  userMapper3.updateUserByUserId(u1);
  sqlSession3.commit();
  
  //第二次查询,由于上次更新操作,缓存数据已经清空(防止数据脏读),这里必须再次发出sql语
  User u2 = userMapper2.selectUserByUserId( 1 );
  System.out.println(u2);
  sqlSession2.close();
}

查看控制台情况:

4、useCache和flushCache

mybatis中还可以配置userCache和flushCache等配置项,userCache是用来设置是否禁用二级缓 存的,在statement中设置useCache=false可以禁用当前select语句的二级缓存,即每次查询都会发出 sql去查询,默认情况是true,即该sql使用二级缓存

<select id="selectUserByUserId" useCache="false" resultType="com.lagou.pojo.User" parameterType="int">
  select * from user where id=#{id}
</select>

这种情况是针对每次查询都需要最新的数据sql,要设置成useCache=false,禁用二级缓存,直接从数 据库中获取。

在mapper的同一个namespace中,如果有其它insert、update, delete操作数据后需要刷新缓 存,如果不执行刷新缓存会出现脏读。

设置statement配置中的flushCache="true”属性,默认情况下为true,即刷新缓存,如果改成false则 不会刷新。使用缓存时如果手动修改数据库表中的查询数据会出现脏读。

<select id="selectUserByUserId" flushCache="true" useCache="false" resultType="com.lagou.pojo.User" parameterType="int">
  select * from user where id=#{id}
</select>

一般下执行完commit操作都需要刷新缓存,flushCache=true表示刷新缓存,这样可以避免数据库脏读。所以我们不用设置,默认即可

7.3 二级缓存整合redis

上面我们介绍了 mybatis自带的二级缓存,但是这个缓存是单服务器工作,无法实现分布式缓存。 那么什么是分布式缓存呢?假设现在有两个服务器1和2,用户访问的时候访问了 1服务器,查询后的缓 存就会放在1服务器上,假设现在有个用户访问的是2服务器,那么他在2服务器上就无法获取刚刚那个 缓存,如下图所示:

为了解决这个问题,就得找一个分布式的缓存,专门用来存储缓存数据的,这样不同的服务器要缓存数据都往它那里存,取缓存数据也从它那里取,如下图所示:

如上图所示,在几个不同的服务器之间,我们使用第三方缓存框架,将缓存都放在这个第三方框架中,然后无论有多少台服务器,我们都能从缓存中获取数据。

这里我们介绍mybatis与redis的整合。

刚刚提到过,mybatis提供了一个eache接口,如果要实现自己的缓存逻辑,实现cache接口开发即可。

mybati s本身默认实现了一个,但是这个缓存的实现无法实现分布式缓存,所以我们要自己来实现。

redis分布式缓存就可以,mybatis提供了一个针对cache接口的redis实现类,该类存在mybatis-redis包中

实现:

1. pom文件

<dependency>
  <groupId>org.mybatis.caches</groupId>
  <artifactId>mybatis-redis</artifactId>
  <version>1.0.0-beta2</version>
</dependency>

2.配置文件

Mapper.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE mapper PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN"
"http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="com.lagou.mapper.IUserMapper">
<cache type="org.mybatis.caches.redis.RedisCache" />
<select id="findAll" resultType="com.lagou.pojo.User" useCache="true">
  select * from user
</select>

3.redis.properties

redis.host=localhost
redis.port=6379
redis.connectionTimeout=5000
redis.password=
redis.database=0

4.测试

@Test
public void SecondLevelCache(){
    SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();
    SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession();
    SqlSession sqlSession3 = sqlSessionFactory.openSession();
    IUserMapper mapper1 = sqlSession1.getMapper(IUserMapper.class);
    lUserMapper mapper2 = sqlSession2.getMapper(lUserMapper.class);
    lUserMapper mapper3 = sqlSession3.getMapper(IUserMapper.class);
    User user1 = mapper1.findUserById(1);
    sqlSession1.close(); //清空一级缓存
    
    User user = new User();
    user.setId(1);
    user.setUsername("lisi");
    mapper3.updateUser(user);
    sqlSession3.commit();
    User user2 = mapper2.findUserById(1);
    System.out.println(user1==user2);
}

源码分析:

RedisCache和大家普遍实现Mybatis的缓存方案大同小异,无非是实现Cache接口,并使用jedis操作缓存;不过该项目在设计细节上有一些区别;

public final class RedisCache implements Cache {
  public RedisCache(final String id) {
  if (id == null) {
    throw new IllegalArgumentException("Cache instances require anID");
  }
  this.id = id;
  RedisConfig redisConfig =
  RedisConfigurationBuilder.getInstance().parseConfiguration();
  pool = new JedisPool(redisConfig, redisConfig.getHost(),
  redisConfig.getPort(),
  redisConfig.getConnectionTimeout(),
  redisConfig.getSoTimeout(), redisConfig.getPassword(),
  redisConfig.getDatabase(), redisConfig.getClientName());
}

RedisCache在mybatis启动的时候,由MyBatis的CacheBuilder创建,创建的方式很简单,就是调用

RedisCache的带有String参数的构造方法,即RedisCache(String id);而在RedisCache的构造方法中,调用了 RedisConfigu rationBuilder 来创建 RedisConfig 对象,并使用 RedisConfig 来创建

JedisPool。

RedisConfig类继承了 JedisPoolConfig,并提供了 host,port等属性的包装,简单看一下RedisConfig的属性:

public class RedisConfig extends JedisPoolConfig {
private String host = Protocol.DEFAULT_HOST;
private int port = Protocol.DEFAULT_PORT;
private int connectionTimeout = Protocol.DEFAULT_TIMEOUT;
private int soTimeout = Protocol.DEFAULT_TIMEOUT;
private String password;
private int database = Protocol.DEFAULT_DATABASE;
private String clientName;

RedisConfig对象是由RedisConfigurationBuilder创建的,简单看下这个类的主要方法:

public RedisConfig parseConfiguration( ClassLoader classLoader )
{
	Properties	config	= new Properties();
	InputStream	input	= classLoader.getResourceAsStream( redisPropertiesFilename );
	if ( input != null )
	{
		try {
			config.load( input );
		} catch ( IOException e ) {
			throw new RuntimeException( "An error occurred while reading classpath property '" + redisPropertiesFilename + "', see nested exceptions", e );
		} finally {
			try {
				input.close();
			} catch ( IOException e ) {
              /* close quietly */
			}
		}
	}
	RedisConfig jedisConfig = new RedisConfig();
	setConfigProperties( config, jedisConfig );
	return(jedisConfig);
}

核心的方法就是parseConfiguration方法,该方法从classpath中读取一个redis.properties文件:

host=localhost
port=6379
connectionTimeout=5000
soTimeout=5000
password= database=0 clientName=

并将该配置文件中的内容设置到RedisConfig对象中,并返回;接下来,就是RedisCache使用

RedisConfig类创建完成edisPool;在RedisCache中实现了一个简单的模板方法,用来操作Redis:

private Object execute(RedisCallback callback) {
Jedis jedis = pool.getResource();
  try {
    return callback.doWithRedis(jedis);
  } finally {
    jedis.close();
  }
}

模板接口为RedisCallback,这个接口中就只需要实现了一个doWithRedis方法而已:

public interface RedisCallback {
  Object doWithRedis(Jedis jedis);
}

接下来看看Cache中最重要的两个方法:putObject和getObject,通过这两个方法来查看mybatis-redis储存数据的格式:

@Override
public void putObject( final Object key, final Object value )
{
	execute( new RedisCallback()
		 {
			 @Override
			 public Object doWithRedis( Jedis jedis )
			 {
				 jedis.hset( id.toString().getBytes(), key.toString().getBytes(),
					     SerializeUtil.serialize( value ) );
				 return(null);
			 }
		 } );
}


@Override
public Object getObject( final Object key )
{
	return(execute( new RedisCallback()
			{
				@Override
				public Object doWithRedis( Jedis jedis )
				{
					return SerializeUtil.unserialize( jedis.hget( id.toString().getBytes(),
										      key.toString().getBytes() ) );
				}
			} ) );
}

可以很清楚的看到,mybatis-redis在存储数据的时候,是使用的hash结构,把cache的id作为这个

hash 的key (cache的id在mybatis中就是mapper的namespace);这个mapper中的查询缓存数据作为hash的field,需要缓存的内容直接使用SerializeUtil存储,SerializeUtil和其他的序列化类差不多,负责对象的序列化和反序列化;