MyBatis缓存

MyBatis的缓存

1、缓存概述

• 什么是缓存？

  缓存：存储在计算机上的一个原始数据复制集，就是数据交换的缓冲区（称作Cache），是存贮数据（使用频繁的数据）的临时地方。当用户查询数据，首先在缓存中寻找，如果找到了则直接执行。如果找不到，则去数据库中查找。

• 缓存有什么用？

  缓存的本质就是用空间换时间，牺牲数据的实时性，以服务器内存中的数据暂时代替从数据库读取最新的数据，减少数据库IO，减轻服务器压力，减少网络延迟，加快页面打开速度。

• 缓存的分类：

  • 文件缓存：文件缓存是把一些需要高速存取的变量缓存在内存中。模板引擎用的就是文件缓存机制，把动态代码编译成静态文件放入硬盘，不用每次访问都编译，直接读出即可。
  • 浏览器缓存：浏览器缓存根据一套与服务器约定的规则进行工作，在同一个会话过程中会检查一次并确定缓存的副本足够新。如果在浏览过程中前进或后退时访问到同一个图片，这些图片可以从浏览器缓存中调出而即时显示。
  • 数据库缓存：常用的缓存方案有memcached、redis等。把经常需要从数据库查询的数据、或经常更新的数据放入到缓存中，这样下次查询时，直接从缓存直接返回，减轻数据库压力，提升数据库性能。
  • Web应用层缓存：应用层缓存指的是从代码层面上，通过代码逻辑和缓存策略，实现对数据、页面、图片等资源的缓存，可以根据实际情况选择将数据存在文件系统或者内存中，减少数据库查询或者读写瓶颈，提高响应效率。
  • 服务器缓存：包括代理服务器缓存和CDN缓存。
    • 代理服务器缓存：代理服务器是浏览器和源服务器之间的中间服务器，浏览器先向这个中间服务器发起Web请求，经过处理后(比如权限验证，缓存匹配等)，再将请求转发到源服务器。
    • CDN缓存：也叫网关缓存、反向代理缓存。CDN缓存一般是由网站管理员自己部署，为了让他们的网站更容易扩展并获得更好的性能。

MyBatis的缓存属于Web应用层缓存，在MyBatis中缓存被分为两大类：系统缓存和自定义缓存

• 系统缓存：是MyBatis中自带的缓存，这些缓存都是MyBatis帮我们设计好了的，直接就能用，主要包含一级缓存和二级缓存
• 自定义缓存：顾名思义，就是自己定义的缓存，需要自己手动去设计，当然一般而言我们并不会真正的区设计一个缓存，而是直接使用第三方设计的缓存，比如：Redis、Enhance等

2、MyBatis的一级缓存

一级缓存：一级缓存是默认开启的，它的范围是SqlSession级别的，当我们用SqlSession来查询数据的时候，如果下一次再使用相同的SqlSession进行查询的时候，就会直接从缓存中取数据，如果没有才从数据库中取数据，缓存只针对查询功能有效

2.1 一级缓存的使用

示例：

import com.hhxy.mapper.CacheMapper;
import com.hhxy.pojo.Emp;
import com.hhxy.utils.SqlSessionFactoryUtil;
import org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.junit.Test;/*** @author ghp* @date 2022/9/9*/
public class CacheMapperTest {@Testpublic void cacheMapperTest(){//1、获取SqlSessionFactory对象SqlSessionFactory sqlSF = SqlSessionFactoryUtil.getSqlSF();//2、获取SqlSession对象SqlSession sqlS1 = sqlSF.openSession();SqlSession sqlS2 = sqlSF.openSession();//3、获取Mapper接口对象CacheMapper mapper1 = sqlS1.getMapper(CacheMapper.class);CacheMapper mapper2 = sqlS2.getMapper(CacheMapper.class);//4、执行SQLint empId = 20;/*使用SqlSession1执行SQL*/Emp emp1 = mapper1.getEmpById(empId);System.out.println("emp1 = " + emp1);Emp emp2 = mapper1.getEmpById(empId);System.out.println("emp2 = " + emp2);/*使用SqlSession2执行SQL*/Emp emp3 = mapper2.getEmpById(empId);System.out.println("emp3 = " + emp3);//5、释放资源}
}

2.2 一级缓存的失效

使一级缓存失效的四种情况：

• 不同的SqlSession对应不同的一级缓存

  这是由一级缓存的级别决定的，详情见上面的示例，不在赘述

• 同一个SqlSession但是查询条件不同

  这个也很好理解，不同条件查询得到的数据是不一致的

• 同一个SqlSession两次查询期间执行了任何一次增删改操作

  因为增、删、改会清空一级缓存，原因：缓存中的数据毕竟不是数据库中的即时数据，在执行增删改操作后，可能会影响到我们上一次刚查询的数据（此时缓存中的数据就已经过时了，比如：进行第一次查询，数据进入缓存，但进行一个删除操作后将这条进入缓存的数据从数据库中删除了，第二次查询这条数据已经不存在了，直接使用缓存中的数据显然的错误的），所以MyBatis干脆就规定了增删改后，直接清空一级缓存，这样就能保证二次查询的正确性

  

• 同一个SqlSession两次查询期间手动清空了缓存

  //清空一级缓存的代码
  sqlSession.clearCache();
  

3、MyBatis的二级缓存

二级缓存：二级缓存需要手动开启，它的范围是SqlSessionFactory级别的，通过同一个SqlSessionFactory创建的SqlSession查询的结果会被缓存；此后若再次执行相同的查询语句，结果就会从缓存中获取

3.1 二级缓存的开启

• 二级缓存的开启条件：

  • 在核心配置文件中，设置全局配置属性cacheEnabled="true"，默认为true，不需要设置

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

  • 在映射文件中设置标签 <cache/>

    

  • 二级缓存必须在SqlSession关闭或提交之后有效，不进行关闭或提交，则查询的数据会自动进入一级缓存

  • 查询的数据所转换的实体类类型必须实现序列化的接口，否则报java.io.NotSerializableException: com.hhxy.pojo.Emp异常

    

示例：

二级缓存测试代码：

import com.hhxy.mapper.CacheMapper;
import com.hhxy.pojo.Emp;
import com.hhxy.utils.SqlSessionFactoryUtil;
import org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.junit.Test;/*** @author ghp* @date 2022/9/9*/
public class CacheMapperTest {@Testpublic void cacheMapperTest(){//1、获取SqlSessionFactory对象SqlSessionFactory sqlSF = SqlSessionFactoryUtil.getSqlSF();//2、获取SqlSession对象SqlSession sqlS1 = sqlSF.openSession();SqlSession sqlS2 = sqlSF.openSession();//3、获取Mapper接口对象CacheMapper mapper1 = sqlS1.getMapper(CacheMapper.class);CacheMapper mapper2 = sqlS2.getMapper(CacheMapper.class);//4、执行SQLint empId = 20;/*使用SqlSession1执行SQL*/Emp emp1 = mapper1.getEmpById(empId);System.out.println("emp1 = " + emp1);sqlS1.close();//如果去掉这句话，就会执行两遍SQL/*使用SqlSession2执行SQL*/Emp emp2 = mapper2.getEmpById(empId);System.out.println("emp3 = " + emp2);//5、释放资源}
}

备注：只有二级缓存才会输出缓存命中率

3.2 二级缓存的失效

• 使二级缓存失效的情况： 两次查询之间执行了任意的增、删、改，会使一级和二级缓存同时失效

  因为增、删、改清除了二级缓存，当第二次进行查询时，先到缓存区中寻找是否具有所需数据，结果由于缓存区被清空了，所以重新执行SQL语句到数据库中查询并获取数据

  

3.2 二级缓存相关配置

• 在mapper配置文件中添加的cache标签可以设置一些属性：

  • eviction属性：缓存回收策略，默认的是 LRU
    • LRU（Least Recently Used）：最近最少使用的，移除最长时间不被使用的对象
    • FIFO（First in First out）：先进先出，按对象进入缓存的顺序来移除它们
    • SOFT ：软引用¹，内存不足时回收，JVM会根据当前堆的使用情况来判断何时回收（一般当缓存溢出时，就会回收软引用的对象）
    • WEAKReference：弱引用，GC触发就回收，JVM一旦发现使用弱引用规则指向的对象就会直接回收
    • StrongReference：强引用，不会被回收，JVM宁愿抛出异常也不会回收使用强引用规则指向的对象（这是Java中最普遍的引用）
    • PhantomReference：虚引用，虚引用主要用来跟踪对象的回收，并不影响对象的生命周期，使用虚引用规则指向的对象可能随时被回收

  推荐阅读：

  • 页面置换算法相关概念和计算：详细解说LRU算法和FIFO算法

  • 强、软、弱、虚引用的区别和使用 - 知乎 (zhihu.com)

  • Java：强引用，软引用，弱引用和虚引用

• flushInterval属性：刷新间隔，单位为毫秒。默认是不设置（也就是没有刷新间隔），只有缓存被调用时进行刷新

• size属性：引用数目，为正整数。代表缓存最多可以存储多少个对象（太大容易导致内存溢出，太小缓存没什么意义，所以一般使用默认的）

• readOnly属性：只读，取值为boolean类型，默认是false

  • true：只读缓存，会给所有调用者返回缓存对象的相同实例。因此这些对象不能被修改。这提供了很重要的性能优势。

    因为返回缓存对象的相同实例，所以才会将他设置成只读，因为返回缓存对象的相同实例时，如果调用者对这个对象进行修改，会导致直接修改掉缓存中的对象，存在安全隐患（只读就能解决这种安全隐患）；性能优势是相较于取值时false的状态而言的，

    因为读写缓存，是返回一个缓存对象的拷贝（准确来说是深拷贝），拷贝是需要耗费时间、以及资源的

  • false：读写缓存，会返回缓存对象的拷贝（通过序列化）。这会慢一些，但是安全，因此默认是 false。

    这种方式能进行读写缓存的原因，是因为返回的对象是缓存对象的拷贝，当我们对缓存对象进行修改时，由于是深拷贝，返回的缓存对象的修改并不会影响到缓存中的对象，所以更安全，但是相较于只读缓存性能更低

4、系统缓存的查询顺序

$二级缓存\to 一级缓存$

• 先查询二级缓存

  原因：二级缓存的范围更大，二级缓存是SqlSessionFactory级别的，而一级缓存是SqlSession级别的，二级缓存中可能会有其他程序已经查出来的数据，可以拿来直接使用

• 如果二级缓存没有命中，再查询一级缓存

  原因：一级缓存有二级缓存中没有的数据，二级缓存虽然范围比一级缓存大，但并不包含所有的一级缓存，二级缓存必须使用close()方法后才能将数据读取到二级缓存中，有一些没有使用close()方法的查询结果只在一级缓存中

• 如果一级缓存也没有命中，则查询数据库 SqlSession关闭之后，一级缓存中的数据会写入二级缓

5、EHCache的使用

5.1 EHCache基本介绍

• EHCache是什么?

  EhCache 是一个纯Java的进程内缓存框架，具有快速、精干等特点，是Hibernate²中默认的CacheProvider³。

  Ehcache是一种广泛使用的开源Java分布式缓存。主要面向通用缓存,Java EE和轻量级容器。它具有内存和磁盘存储，缓存加载器,缓存扩展,缓存异常处理程序,一个gzip缓存servlet过滤器,支持REST和SOAP api等特点。

  EHCache官网：EHCache

  Hibernate介绍：Hibernate 中文文档 | Hibernate 中文网

• EHCache的作用？

  EHCache是SqlSessionFactory级别，提供二级缓存的功能，相较MyBatis自带的二级缓存具有更加优秀的性能。

• EHCache的特点：

  • 使用起来快速、简单、灵活。因为是框架嘛，当然具有框架的一般特点，使用简单，灵活性是EHCache具有多种缓存策略，同时缓存数据有两级：内存和磁盘，因此无需担心容量问题
  • 健壮性、扩展性。
  • 分布式。可以通过RMI、可插入API等方式进行分布式缓存
  • 支持多缓存管理器实例，以及一个实例的多个缓存区域

  ……

PS：这些所谓的特点只需要了解即可，重点还是会使用，当你能够熟练使用多个缓存时，你就能自然而然地明白它的特点了

5.2 EHCache的基本使用

• Step1：创建Maven工程

  目录结构：

  

• Step2：导入依赖

  EHCache所需依赖：

          <!--mysql驱动--><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><version>8.0.16</version></dependency><!--mybatis--><dependency><groupId>org.mybatis</groupId><artifactId>mybatis</artifactId><version>3.5.10</version></dependency><!-- Mybatis EHCache整合包 --><dependency><groupId>org.mybatis.caches</groupId><artifactId>mybatis-ehcache</artifactId><version>1.2.2</version></dependency><!-- slf4j日志门面的一个具体实现 --><dependency><groupId>ch.qos.logback</groupId><artifactId>logback-classic</artifactId><version>1.2.3</version></dependency>
  

  备注：日志门面就是日志提供的接口（这里说的就是slf4j-api），即要使用EHCache必须先实现slf4j-api（slf4j日志门面），但是EHCache却没有实现slf4j-api，所以需要我们导入第三方slf4j-api的实现，也就是logback-classic

  这个可以在Maven中看到，EHCache中是有slf4j的：

  

  推荐阅读：浅谈日志门面

• Step3：编写MyBatis配置文件

  略……

  推荐阅读：快速上手MyBatis（该文通俗易懂，步骤说明详细，是很适合快速上手MyBatis的不二之选）

• Step4：编写ehcache配置文件

  ehcache.xml：

  <?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
  <ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:noNamespaceSchemaLocation="../config/ehcache.xsd"><!-- 磁盘保存路径 --><diskStore path="D:\Test\ehcache"/><defaultCachemaxElementsInMemory="1000"maxElementsOnDisk="10000000"eternal="false"overflowToDisk="true"timeToIdleSeconds="120"timeToLiveSeconds="120"diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"memoryStoreEvictionPolicy="LRU"></defaultCache>
  </ehcache>
  

• Step5：编写logback配置文件

  logback.xml:

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <configuration debug="true"><!-- 指定日志输出的位置 --><appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender"><encoder><!-- 日志输出的格式 --><!-- 按照顺序分别是： 时间、日志级别、线程名称、打印日志的类、日志主体内容、换行--><pattern>[%d{HH:mm:ss.SSS}] [%-5level] [%thread] [%logger][%msg]%n</pattern></encoder></appender><!-- 设置全局日志级别。日志级别按顺序分别是： DEBUG、INFO、WARN、ERROR --><!-- 指定任何一个日志级别都只打印当前级别和后面级别的日志。 --><root level="DEBUG"><!-- 指定打印日志的appender，这里通过“STDOUT”引用了前面配置的appender --><appender-ref ref="STDOUT" /></root><!-- 根据特殊需求指定局部日志级别 --><logger name="com.atguigu.crowd.mapper" level="DEBUG"/>
  </configuration>
  

• Step6：编写Java代码

  这里可以直接使用前面测试二级缓存的代码，因为他们都是属于二级缓存，所以我们就直接看测试结果吧(●’◡’●)

  1）不在中间使用删除方法

  

  2）在中间使用删除方法：

  

  

  

5.3 EHCache配置文件参数详解

参数名	作用
maxElementsInMemory	设置在内存中缓存的element的最大数目
maxElementsOnDisk	设置在磁盘上缓存的element的最大数目，其中0表示无穷大
etenrnal	设定缓存的elements是否永远不过期。 如果为 true，则缓存的数据始终有效， 如果为false那么还 要根据timeToIdleSeconds、timeToLiveSeconds 判断
overflowToDisk	设定当内存缓存溢出的时候是否将过期的element 缓存到磁盘上
timeToIdleSeconds	当缓存在EhCache中的数据前后两次访问的时间超 过timeToIdleSeconds的属性取值时， 这些数据便 会删除，默认值是0,也就是可闲置时间无穷大
timeToLiveSeconds	缓存element的有效生命期，默认是0.,也就是 element存活时间无穷大
diskSpoolBuffer	DiskStore(磁盘缓存)的缓存区大小。默认是 30MB。每个Cache都应该有自己的一个缓冲区
diskPersistend	在VM重启的时候是否启用磁盘保存EhCache中的数 据，默认是false
diskExpiryThreadIntervalSeconds	磁盘缓存的清理线程运行间隔，默认是120秒。每 个120s， 相应的线程会进行一次EhCache中数据的 清理工作
memoryStoreEvictionPolicy	当内存缓存达到最大，有新的element加入的时 候， 移除缓存中element的策略。 默认是LRU （最 近最少使用），可选的有LFU （最不常使用）和 FIFO （先进先出）

备注：颜色加深的是必须参数

推荐阅读：页面置换算法相关概念和计算：含LRU、LFU和FIFO三个算法的详解

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参考文章：

• 究竟什么是缓存？ - 知乎 (zhihu.com)
• 架构成长系列：缓存的分类 - 知乎 (zhihu.com)
• 缓存及其分类
• 页面置换算法相关概念和计算
• 强、软、弱、虚引用的区别和使用 - 知乎 (zhihu.com)
• Ehcache 入门详解
• MyBatis的基本使用
• 浅谈日志门面
• 页面置换算法相关概念和计算
• (4条消息) Java：强引用，软引用，弱引用和虚引用_瞧德的博客-CSDN博客_强引用弱引用软引用和虚引用

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1. Java中的引用一般是指变量对对象的引用，栈中的变量引用堆中的对象，让变量拥有对象的属性和行为，这个变量和对象的这种关系叫做引用 ↩︎

2. Hibernate和MyBatis一样都是ORM框架，同属于持久层（也叫数据访问层）的框架 ↩︎

3. CacheProvider（缓存提供者）是Java缓存中的一个提供缓存技术的角色，主要用来提供缓存功能 ↩︎