day09-MyBatis緩存

来源:https://www.cnblogs.com/liyuelian/archive/2023/03/03/17177177.html
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MyBatis緩存 mybatis – MyBatis 3 | cache MyBatis 一級緩存全詳解(一) MyBatis 內置了一個強大的事務性查詢緩存機制，它可以非常方便地配置和定製。 為了使它更加強大而且易於配置，我們對 MyBatis 3 中的緩存實現進行了許多改進。 1.一級緩存 1 ...


MyBatis緩存

mybatis – MyBatis 3 | cache

MyBatis 一級緩存全詳解(一)

MyBatis 內置了一個強大的事務性查詢緩存機制，它可以非常方便地配置和定製。 為了使它更加強大而且易於配置，我們對 MyBatis 3 中的緩存實現進行了許多改進。

1.一級緩存

1.1基本說明

Mybatis的一級緩存（也叫本地緩存/Local Cache）是指SqlSession級別的，作用域是SqlSession。

Mybatis預設開啟一級緩存，在同一個SqlSession中，相同的Sql查詢的時候，第一次查詢的時候，就會從緩存中取，如果發現沒有數據，那麼就從資料庫查詢出來，並且緩存到HashMap中，如果下次還是相同的查詢，就直接從緩存中查詢，就不在去查詢資料庫，對應的就不在去執行SQL語句。

當查詢到的數據，進行增刪改的操作的時候，緩存將會失效。在spring容器管理中每次查詢都是創建一個新的sqlSession，所以在分散式環境中不會出現數據不一致的問題。

一級緩存原理圖：

image-20230302185156341

在參數和SQL完全一樣的情況下，我們使用同一個SqlSession對象調用一個Mapper方法，往往只執行一次SQL，因為使用SelSession第一次查詢後，MyBatis會將其放在緩存中，以後再查詢的時候，如果沒有聲明需要刷新，並且緩存沒有超時的情況下，SqlSession都會取出當前緩存的數據，而不會再次發送SQL到資料庫。

每一次會話都對應自己的一級緩存，作用範圍比較小，一旦會話關閉就查詢不到了。

1.2快速入門

需求：當第一次查詢id=1的Monster後，再次查詢id=1的monster對象，就會直接從一級緩存獲取，不會再次發出sql

（1）Monster實體類

package com.li.entity;

import java.util.Date;

/**
 * @author 李
 * @version 1.0
 */
public class Monster {
    //屬性和表的欄位對應
    private Integer id;
    private Integer age;
    private String name;
    private String email;
    private Date birthday;
    private double salary;
    private Integer gender;
    
    //省略全參、無參構造器、setter、getter、toString方法
}

（2）MonsterMapper介面方法

//查詢-根據id
public Monster getMonsterById(Integer id);
//查詢所有的Monster
public List<Monster> findAllMonster();

（3）映射文件（部分）

<mapper namespace="com.li.mapper.MonsterMapper">
    <!--配置getMonsterById方法-->
    <select id="getMonsterById" resultType="Monster">
        SELECT * FROM `monster` WHERE id=#{id};
    </select>

    <!--實現findAllMonster方法-->
    <select id="findAllMonster" resultType="Monster">
        SELECT * FROM `monster`;
    </select>
</mapper>

（4）測試（部分代碼）

//測試一級緩存
@Test
public void level1CacheTest() {
    System.out.println("==========第一次查詢=========");
    Monster monster = monsterMapper.getMonsterById(10);
    System.out.println("monster=" + monster);
    System.out.println("==========第二次查詢=========");
    Monster monster2 = monsterMapper.getMonsterById(10);
    System.out.println("monster=" + monster2);
    //關閉sqlSession會話
    if (sqlSession != null) {
        sqlSession.close();
    }
}

一級緩存預設打開，在同一個會話中，當重覆查詢時，不會再發出sql語句，而是從一級緩存中直接獲取數據：

image-20230302192738341

註意是重覆查詢，如果是不同的查詢操作還是會向資料庫發出sql

1.3一級緩存是什麼？

一級緩存到底是什麼？

我們通過查看SqlSession的結構可以看出，一級緩存就是一個HashMap，緩存其實就是一個本地存放的map對象，每一個SqlSession都會存放一個map對應的引用。

image-20230302211259587

1.4一級緩存的執行流程

MyBatis緩存機制

img

1.5一級緩存失效分析

1.5.1關閉SqlSession會話後，一級緩存失效

我們知道，一級緩存是和SqlSession會話關聯的，一旦SqlSession關閉了，一級緩存就會失效。測試如下：

//測試一級緩存失效
@Test
public void level1CacheTest2() {
    System.out.println("==========第1次查詢=========");
    Monster monster = monsterMapper.getMonsterById(10);
    System.out.println("monster=" + monster);
    //關閉sqlSession,一級緩存失效
    if (sqlSession != null) {
        sqlSession.close();
    }

    System.out.println("==========第2次查詢=========");
    sqlSession = MybatisUtils.getSqlSession();//重新獲取SqlSession對象
    monsterMapper = sqlSession.getMapper(MonsterMapper.class);//重新初始化
    Monster monster2 = monsterMapper.getMonsterById(10);
    System.out.println("monster2=" + monster2);
    if (this.sqlSession != null) {
        this.sqlSession.close();
    }
}

結果：可以看到兩次查詢都發出了sql操作，說明如果SqlSession會話關閉了，第二次查詢依然回到資料庫查詢，一級緩存失效。

image-20230302205202985 image-20230302205226114

1.5.2手動清理緩存，一級緩存失效

當執行sqlSession.clearCache()時（手動清理緩存），一級緩存失效。

clearCache()方法底層執行如下：

image-20230302210336097

測試方法如下：

//測試一級緩存失效
@Test
public void level1CacheTest3() {
    System.out.println("==========第1次查詢=========");
    Monster monster = monsterMapper.getMonsterById(10);
    System.out.println("monster=" + monster);

    //手動清理緩存，也會導致一級緩存失效
    sqlSession.clearCache();

    System.out.println("==========第2次查詢=========");
    Monster monster2 = monsterMapper.getMonsterById(10);
    System.out.println("monster2=" + monster2);
    if (this.sqlSession != null) {
        this.sqlSession.close();
    }
}

測試結果如下，查詢操作相同，且在同一個SqlSession會話內，但底層仍然到資料庫執行了兩次相同操作，這說明當手動清理緩存後，一級緩存也會失效。

image-20230302210108149

1.5.3對查詢的數據，進行增刪改操作時，一級緩存失效

在兩次相同的查詢中間進行update操作，是否會對一級緩存產生影響？

//如果被查詢的數據進行了增刪改操作，會導致一級緩存數據失效
@Test
public void level1CacheTest4() {
    System.out.println("==========第1次查詢=========");
    Monster monster = monsterMapper.getMonsterById(10);
    System.out.println("monster=" + monster);

    //對要查詢的數據id=10進行update操作
    monster.setName("金蟬子");
    monsterMapper.updateMonster(monster);

    System.out.println("==========第2次查詢=========");
    Monster monster2 = monsterMapper.getMonsterById(10);
    System.out.println("monster2=" + monster2);
    if (sqlSession != null) {
        sqlSession.commit();//註意提交事務
        sqlSession.close();
    }
}

如下，在兩次相同查詢操作之間進行update操作，一級緩存同樣失效了，因為第二次查詢操作仍然向資料庫發出sql語句。

image-20230302213411173

2.二級緩存

2.1基本介紹

  1. 二級緩存和一級緩存都是為了提高檢索效率而創建的技術
  2. 兩者最大的區別就是作用域範圍不一樣
    • 一級緩存的作用域是sqlSession會話級別，在一次會話中有效
    • 二級緩存的作用域是全局範圍，針對不同的SqlSession會話都有效。二級緩存又稱"全局緩存"，是基於namespace級別的緩存，一個namespace對應一個二級緩存
  3. 當一級緩存的會話被關閉時，一級緩存的數據就會被放入二級緩存，前提是二級緩存是開啟的。

二級緩存原理圖：

開啟二級緩存後，會使用CachingExecutor裝飾Executor，進入一級緩存的查詢流程前，先在CachingExecutor進行二級緩存的查詢，具體的工作流程如下所示。

二級緩存開啟後，同一個namespace下的所有操作語句，都影響著同一個Cache，即二級緩存被多個SqlSession共用，是一個全局的變數。當開啟緩存後，數據的查詢執行的流程就是 二級緩存 -> 一級緩存 -> 資料庫。

2.2快速入門

（1）mybatis-config.xml配置中開啟二級緩存

設置名 描述 有效值 預設值
cacheEnabled 全局性開啟或關閉所有映射器配置文件中已配置的任何緩存 true、false true 
<settings>
    <!--開啟二級緩存，預設下值為true-->
    <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
</settings>

（2）使用二級緩存時entity類實現序列化介面（serializable），因為二級緩存可能使用到序列化技術

大部分情況下，二級緩存不去置序列化也可以使用，只是有些二級緩存產品可能用到序列化

image-20230303184936552

（3）在對應的xxMapper.xml中設置二級緩存的策略

<!--配置二級緩存
FIFO：先進先出，按對象進入緩存的順序來移除它們
flushInterval：刷新間隔為60000ms，即60s
size：存儲結果對象或列表的 512 個引用，預設為1024
readOnly：只讀屬性，如果只用於讀操作，建議設置成true，如果有修改操作，則設置為false（預設）
-->
<cache eviction="FIFO" flushInterval="60000" size="512" readOnly="true"/>

（4）測試

//測試二級緩存
@Test
public void level2CacheTest() {
    System.out.println("==========第一次查詢=========");
    Monster monster = monsterMapper.getMonsterById(5);
    System.out.println("monster=" + monster);
    //關閉這個會話
    if (sqlSession != null) {
        sqlSession.close();
    }

    System.out.println("==========第二次查詢=========");
    //獲取新的sqlSession會話
    sqlSession = MybatisUtils.getSqlSession();
    monsterMapper = sqlSession.getMapper(MonsterMapper.class);
    Monster monster2 = monsterMapper.getMonsterById(5);
    System.out.println("monster=" + monster2);
    if (this.sqlSession != null) {
        this.sqlSession.close();
    }
}

測試結果：二級緩存的作用域是全局範圍，因此不同的sqlSession會話都有效

二級緩存命中率 = 緩存生效的次數 / 總查詢的次數

image-20230303192148902 image-20230303192202032

2.3註意事項和使用細節

2.3.1二級緩存的策略的參數

要啟用全局的二級緩存，只需要在你的 SQL 映射文件中添加一行：

<cache/>

可以通過 cache 元素的屬性來修改你的策略。比如：

<cache
  eviction="FIFO"
  flushInterval="60000"
  size="512"
  readOnly="true"/>

配置創建了一個 FIFO 緩存，每隔 60 秒刷新，最多可以存儲結果對象或列表的 512 個引用，而且返回的對象被認為是只讀的，因此對它們進行修改可能會在不同線程中的調用者產生衝突。

eviction：緩存的回收策略。

flushInterval（刷新間隔）屬性為任意的正整數，設置的值應該是一個以毫秒為單位時間。 預設情況是不設置，也就是沒有刷新間隔，緩存僅僅會在調用語句時刷新。

size（引用數目）屬性為任意正整數，欲緩存對象的大小和運行環境中可用的記憶體資源有關。預設值為 1024。

readOnly（只讀）屬性可以為 true 或 false。只讀緩存會給所有調用者返回緩存對象的相同實例。 因此這些對象不能被修改，從而使性能提升。而可讀寫的緩存會（通過序列化）返回緩存對象的拷貝。 速度上會慢一些，但是更安全，因此預設值是 false。

2.3.2四大策略

  • LRU – 最近最少使用：移除最長時間不被使用的對象。（預設策略）
  • FIFO – 先進先出：按對象進入緩存的順序來移除它們。
  • SOFT – 軟引用：基於垃圾回收器狀態和軟引用規則移除對象。
  • WEAK – 弱引用：更積極地基於垃圾收集器狀態和弱引用規則移除對象。

2.3.3如何禁用二級緩存

image-20230303201252854

（1）在mybatis-config.xml文件的settings標簽中設置二級緩存的開關。

註意這裡的配置只是和二級緩存有關，和一級緩存無關

<settings>
    <!--全局性開啟或關閉所有映射器配置文件中已經配置的任何緩存，可以理解為二級緩存的總開關，預設為true-->
    <setting name="cacheEnabled" value="false"/>
</settings>

（2）二級緩存的設置不僅要在配置文件中設置，還要在對應的映射文件中配置才有效。因此如果要禁用二級緩存，也可以在對應的映射文件中註銷cache元素，這時候二級緩存對該映射文件無效。

image-20230303200955511

（3）或者使用控制力度更加精確的方法，直接在配置方法上指定

設置useCache="false"可以禁用當前select語句的二級緩存，即每次查詢都會發出sql去查詢，預設情況為true

image-20230303200836507

註意：一般不用去修改，使用預設的即可

2.3.4刷新二級緩存的設置

insert，update，delete 操作數據後需要刷新緩存，如果不執行刷新緩存會出現臟讀：

image-20230303201525639

預設情況下 flushCache 的值為true，一般不用修改。

3.一級緩存和二級緩存的執行順序

緩存的執行順序為：二級緩存-->一級緩存-->資料庫

測試：驗證緩存的執行順序，我們事先打開二級緩存和一級緩存。

//二級緩存->一級緩存->資料庫
@Test
public void cacheSeqTest() {
    System.out.println("==========第1次查詢=========");
    //Cache Hit Ratio: 0.0
    Monster monster = monsterMapper.getMonsterById(8);
    System.out.println(monster);

    //當一級緩存的會話被關閉時，一級緩存的數據就會被放入二級緩存，前提是二級緩存是開啟的
    sqlSession.close();

    sqlSession = MybatisUtils.getSqlSession();
    monsterMapper = sqlSession.getMapper(MonsterMapper.class);
    System.out.println("==========第2次查詢=========");
    //從二級緩存獲取 id=8 的 monster信息 
    //Cache Hit Ratio: 0.5
    Monster monster2 = monsterMapper.getMonsterById(8);
    System.out.println(monster2);

    System.out.println("==========第3次查詢=========");
    //這時一二級緩存都有數據，但是由於先查詢二級緩存，因此數據依然是從二級緩存中獲取的
    //Cache Hit Ratio: 0.6666666666666666
    Monster monster3 = monsterMapper.getMonsterById(8);
    System.out.println(monster3);
    sqlSession.close();
}
image-20230303203436307

註意事項：

不會出現一級緩存和二級緩存中有同一個數據，因為二級緩存的數據是在一級緩存關閉之後才有的。（當一級緩存的會話被關閉時，如果二級緩存開啟了，一級緩存的數據就會被放入二級緩存）

//分析執行順序，二級緩存的數據是在一級緩存被關閉之後才有的，不會出現一二級緩存同時擁有相同數據的情況
@Test
public void cacheSeqTest2() {
    System.out.println("==========第1次查詢=========");
    //二級緩存命中率 Cache Hit Ratio: 0.0，走資料庫
    Monster monster = monsterMapper.getMonsterById(8);
    System.out.println(monster);

    System.out.println("==========第2次查詢=========");
    //Cache Hit Ratio: 0.0
    //拿的是一級緩存的數據，不會發出sql
    Monster monster2 = monsterMapper.getMonsterById(8);
    System.out.println(monster2);

    System.out.println("==========第3次查詢=========");
    //Cache Hit Ratio: 0.0
    //拿的是一級緩存的數據，不會發出sql
    Monster monster3 = monsterMapper.getMonsterById(8);
    System.out.println(monster3);
    if (sqlSession != null) {
        sqlSession.close();
    }
}

4.EhCache緩存

4.1基本介紹

Ehcache配置文件ehcache.xml

  1. EhCache是一個純Java的緩存框架，具有快速、精幹等特點
  2. Mybatis有自己預設的二級緩存（前面我們已經講過了），但是在實際項目中，往往使用的是更加專業的第三方緩存產品，作為MyBatis的二級緩存，EhCache就是非常優秀的緩存產品

4.2配置和使用EhCache

（1）加入相關依賴，修改pom.xml文件

image-20230303210842513 
<dependencies>
    <!--引入EhCache核心庫-->
    <dependency>
        <groupId>net.sf.ehcache</groupId>
        <artifactId>ehcache-core</artifactId>
        <version>2.6.11</version>
    </dependency>
    <!--引入需要使用的slf4j-->
    <dependency>
        <groupId>org.slf4j</groupId>
        <artifactId>slf4j-api</artifactId>
        <version>1.7.25</version>
    </dependency>
    <!--引入mybatis整合ehcache庫-->
    <dependency>
        <groupId>org.mybatis.caches</groupId>
        <artifactId>mybatis-ehcache</artifactId>
        <version>1.2.1</version>
    </dependency>
</dependencies>

（2）確保mybatis-config.xml文件打開了二級緩存

<settings>
    <!--不配置也可以，因為二級緩存預設是打開的-->
    <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
</settings>

（3）在resource目錄下加入ehcache.xml 配置文件

Java Ehcache緩存的timeToIdleSeconds和timeToLiveSeconds區別 - TaoBye

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ehcache>
    <!--diskStore：為緩存路徑，ehcache分為記憶體和磁碟兩級，此屬性定義磁碟的緩存位置。參數解釋如下：
       user.home – 用戶主目錄
       user.dir  – 用戶當前工作目錄
       java.io.tmpdir – 預設臨時文件路徑 -->
    <diskStore path="java.io.tmpdir/Tmp_EhCache"/>

    <!--defaultCache：預設緩存策略，當ehcache找不到定義的緩存時，使用這個緩存策略。只能定義一個-->
    <!--name:緩存名稱。
      maxElementsInMemory:緩存最大數目
      maxElementsOnDisk：硬碟最大緩存個數。
      eternal:對象是否永久有效，一但設置了，timeout將不起作用。
      overflowToDisk:是否保存到磁碟，當系統宕機時
      timeToIdleSeconds:設置對象在失效前的允許閑置時間（單位：秒）。僅當eternal=false對象不是永久有效時使用，可選屬性，預設值是0，也就是可閑置時間無窮大。
      timeToLiveSeconds:設置對象在失效前允許存活時間（單位：秒）。最大時間介於創建時間和失效時間之間。僅當eternal=false對象不是永久有效時使用，預設是0，也就是對象存活時間無窮大。
      diskPersistent：是否緩存虛擬機重啟期數據 Whether the disk store persists between restarts of the Virtual Machine. The default value is false.
      diskSpoolBufferSizeMB：這個參數設置DiskStore（磁碟緩存）的緩存區大小。預設是30MB。每個Cache都應該有自己的一個緩衝區。
      diskExpiryThreadIntervalSeconds：磁碟失效線程運行時間間隔，預設是120秒。
      memoryStoreEvictionPolicy：當達到maxElementsInMemory限制時，Ehcache將會根據指定的策略去清理記憶體。預設策略是LRU（最近最少使用）。你可以設置為FIFO（先進先出）或是LFU（較少使用）。
      clearOnFlush：記憶體數量最大時是否清除。
      memoryStoreEvictionPolicy:可選策略有：LRU（最近最少使用，預設策略）、FIFO（先進先出）、LFU（最少訪問次數）。
      FIFO，first in first out，這個是大家最熟的，先進先出。
      LFU， Less Frequently Used，就是上面例子中使用的策略，直白一點就是講一直以來最少被使用的。如上面所講，緩存的元素有一個hit屬性，hit值最小的將會被清出緩存。
      LRU，Least Recently Used，最近最少使用的，緩存的元素有一個時間戳，當緩存容量滿了，而又需要騰出地方來緩存新的元素的時候，那麼現有緩存元素中時間戳離當前時間最遠的元素將被清出緩存。-->
    <defaultCache
            eternal="false"
            maxElementsInMemory="10000"
            overflowToDisk="false"
            diskPersistent="false"
            timeToIdleSeconds="1800"
            timeToLiveSeconds="259200"
            memoryStoreEvictionPolicy="LRU"/>
</ehcache>

（4）在XxxMapper.xml中啟用了EhCace，當然原來Mybatis自帶的緩存配置需要註銷

<!--啟用ehcache-->
<cache type="org.mybatis.caches.ehcache.EhcacheCache"/>

（5）測試

//測試二級緩存
@Test
public void ehCacheTest() {
    System.out.println("==========第1次查詢=========");
    Monster monster = monsterMapper.getMonsterById(5);
    System.out.println("monster=" + monster);

    //關閉當前會話，一級緩存數據失效，將數據放入二級緩存（此時為 ehcache）
    if (sqlSession != null) {
        sqlSession.close();
    }

    //獲取新的sqlSession會話
    sqlSession = MybatisUtils.getSqlSession();
    monsterMapper = sqlSession.getMapper(MonsterMapper.class);

    System.out.println("==========第2次查詢=========");
    //從二級緩存ehcache中獲取數據，不會發出sql
    Monster monster2 = monsterMapper.getMonsterById(5);
    System.out.println("monster=" + monster2);

    System.out.println("==========第3次查詢=========");
    //還是從二級緩存獲取數據，不會發出sql
    Monster monster3 = monsterMapper.getMonsterById(5);
    System.out.println("monster=" + monster3);
    if (this.sqlSession != null) {
        this.sqlSession.close();
    }
}
image-20230303214150372 image-20230303214215749

4.3EhCache緩存細節說明

如何理解EhCache和Mybatis緩存的關係？

  1. MyBatis提供了一個Cache介面，只要實現了該Cache介面，就可以作為二級緩存產品和MyBatis整合使用，EhCache就是實現了該介面。

  2. MyBatis預設情況（即一級緩存）是使用的PerpetualCache類實現Cache介面的，是核心類

    image-20230303215916202 image-20230303220130039

  3. 當我們使用了EhCache後，就是EhcacheCache類實現Cache介面，它是核心類

  4. 緩存的本質就是 Map<Object,Object>

    image-20230303220404464

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