微服务缓存&Redis

1. 缓存管理器和配置

Spring在使用缓存注解前，需要配置缓存管理器，缓存管理器将提供一些重要的信息，如缓存配型，超时时间等。Spring可以支持多种缓存的使用，因此它存在多种缓存处理器，并提供了缓存处理器的接口CacheManage和相关类：

CacheManager

这是缓存相关的全部配置

spring:
  cache:
    # 缓存相关配置
    cache-names: test_cache
    # 如果有底层的缓存配置管理器支持创建
    caffeine:
      # caffeine 缓存
      spec: x
        # 配置细节
    couchbase:
      # couchbase 缓存
      expiration: 0ms
      # 超时时间,默认永不超时
    ehcache:
      # ehcache 缓存
      config: x
      # 配置ehcache缓存初始化文件路径
    infinispan:
      # infinispan 缓存
      config: x
      # 配置infinispan缓存配置文件
    jcache:
      # jcache 缓存
      config: x
      # jcache缓存配置文件
      provider: "" 
      # jcache缓存提供者配置
    redis:
      # redis缓存
      cache-null-values: true
      # 是否允许缓存空值
      key-prefix: x
      # redis的键的前缀
      time-to-live: 0ms
      # 缓存超时时间，配置为0则表示永不超时
      use-key-prefix: true
      # 是否启用Redis的键前缀
    type: redis
    # 缓存类型，默认情况下，Spring会自动根据上下文探测

Spring支持的缓存类型有这些

image-20200806193300054

完整的配置如下：

spring:
  # redis 服务器配置
  redis:
    host: 10.0.228.117
    port: 6379
    password: ""
    timeout: 60000
    database: 0
    # 连接池属性配置
    lettuce:
      pool:
        # 最小空闲连接数
        min-idle: 5
        # 最大空闲连接数
        max-idle: 10
        # 最大活动的连接数
        max-active: 10
        # 连接最大等待数
        max-wait: 3000
  cache:
    # 缓存相关配置
    cache-names: test_cache
#    # 如果有底层的缓存配置管理器支持创建
#    caffeine:
#      # caffeine 缓存
#      spec: x
#        # 配置细节
#    couchbase:
#      # couchbase 缓存
#      expiration: 0ms
#      # 超时时间,默认永不超时
#    ehcache:
#      # ehcache 缓存
#      config: x
#      # 配置ehcache缓存初始化文件路径
#    infinispan:
#      # infinispan 缓存
#      config: x
#      # 配置infinispan缓存配置文件
#    jcache:
#      # jcache 缓存
#      config: x
#      # jcache缓存配置文件
#      provider: ""
      # jcache缓存提供者配置
    redis:
      # redis缓存
      cache-null-values: true
      # 是否允许缓存空值
      key-prefix: x
      # redis的键的前缀
      time-to-live: 0ms
      # 缓存超时时间，配置为0则表示永不超时
      use-key-prefix: true
      # 是否启用Redis的键前缀
    type: redis
    # 缓存类型，默认情况下，Spring会自动根据上下文探测

除了在配置文件中配置，还需要启用缓存机制

image-20200806193536400

2. 实例程序框架搭建

实例集成了oracle数据库，MyBatis,Redis,缓存和日志。

增加依赖：

image-20200806194331192

3. 配置

配置：

spring:
  # redis 服务器配置
  redis:
    host: 10.0.228.117
    port: 6379
    password: ""
    timeout: 60000
    database: 0
    # 连接池属性配置
    lettuce:
      pool:
        # 最小空闲连接数
        min-idle: 5
        # 最大空闲连接数
        max-idle: 10
        # 最大活动的连接数
        max-active: 10
        # 连接最大等待数
        max-wait: 3000
  cache:
    # 缓存相关配置
    cache-names: redisCache
    redis:
      # redis缓存
      cache-null-values: true
      # 是否允许缓存空值
      key-prefix: x
      # redis的键的前缀
      time-to-live: 0ms
      # 缓存超时时间，配置为0则表示永不超时
      use-key-prefix: true
      # 是否启用Redis的键前缀
    type: redis
    # 缓存类型，默认情况下，Spring会自动根据上下文探测
  datasource:
    # 配置数据库
    driver-class-name: oracle.jdbc.OracleDriver
    # 数据库驱动
    url: jdbc:oracle:thin:@//10.0.250.19:1521/starbass
    # 数据库连接
    username: system
    # 用户名
    password: system
    # 密码
    tomcat:
      # 数据库相关配置
      max-idle: 10
      # 最大闲置的连接数量
      max-active: 10
      # 最大活跃连接数量
      min-idle: 5
      # 最小闲置数量
      max-wait: 2000
      # 最大等待时间
mybatis:
  # mybatis配置
  mapper-locations: classpath:com/study/redishello/mapper/*.xml
  # mybatis的文件目录
  type-aliases-package: com.study.redishello.pojo
  # mybatis实体的包路径
logging:
  # 日志配置
  level:
    root: debug
  # 日志级别：调试
    org:
      springframework: debug
      org:
        mybatis: debug

4. 创建实体

@Alias("user")
@Data
public class User implements Serializable {

    private Long id;

    private String userName;

    private String note;

}

@Data是lombok的注解，表示自动生成getter,setter,构造,toString,equals方法。在调用toString和equals方法时，会调用父类的方法。

@Alias定义了别名，这个别名在mybatis的xml文件中用到。

同时，User类实现了Serializable接口，表明User类可以被序列化(redis缓存需要用到，redis存储对象，需要借助序列化和反序列化)

5. oracle

建表

CREATE TABLE t_user(
ID NUMBER NOT NULL,
user_name VARCHAR2(50) NOT NULL,
note VARCHAR2(200));

ALTER

主键

ALTER TABLE t_user ADD CONSTRAINT t_user_pk
PRIMARY KEY (ID);

序列

CREATE SEQUENCE seq_t_user
MINVALUE 1
MAXVALUE 99999
START WITH 1
INCREMENT BY 1
CACHE 20;

6. 创建dao

首先创建dao接口

@Repository
public interface UserDao {

    User getUser(Long id);

    int insertUser(User user);

    int updateUser(User user);

    List<User> findUsers(@Param("userName") String userName, @Param("note") String note);

    int deleteUser(Long id);

}

==使用了@Repository注解，标识这是个Dao。==

==在mybatis体系中，这里应该是@Mapper，但是使用@Mapper，后续在自动注入dao时，IDE会提示，实际运行正确。==

==我们在application中使用了@MapperScan来指明我们的Mapper上面使用的是什么注解。==

image-20200807193725333

接着创建mybatis的xml文件

<?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.study.redishello.dao.UserDao">
    <select id="getUser" parameterType="long" resultType="user">
        select id,user_name as userName, note from t_user
        where id = #{id}
    </select>
    <insert id="insertUser" parameterType="user">
        <selectKey resultType="long" keyProperty="id" order="BEFORE">
            select seq_t_user.nextVal from dual
        </selectKey>
        insert into t_user(id,user_name,note) values(#{id},#{userName},#{note})
    </insert>
    <update id="updateUser">
        update t_user
        <set>
            <if test="userName != null">
                user_name = #{userName},
            </if>
            <if test="note != null">
                note=#{note},
            </if>
        </set>
        where id=#{id}
    </update>
    <select id="findUsers" resultType="user">
        select identity,user_name as userName,note from t_user
        <where>
            <if test="userName != null">
                and user_name=#{userName}
            </if>
            <if test="note != null">
                and note=#{note}
            </if>
        </where>
    </select>
    <delete id="deleteUser" parameterType="long">
        delete from t_user where id = #{id}
    </delete>
</mapper>

在insert中，我们需要先查询序列，然后将序列的值设置到user的id中，然后在执行插入操作。order指明了在insert前执行。

xml的namespace就是指明了dao接口的路径。

6. 创建Service

接口

public interface UserService {

    User getUser(Long id);

    User insertUser(User user);

    User updateUserName(Long id,String userName);

    List<User> findUsers(String userName, String note);

    int deleteUser(Long id);

}

实现

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {

    @Autowired
    private UserDao userDao;

    @Override
    @Transactional
    @Cacheable(value = "redisCache", key = "'redis_user_'+#id")
    public User getUser(Long id) {
        return userDao.getUser(id);
    }

    @Override
    @Transactional
    @CachePut(value = "redisCache", key = "'redis_user_'+#result.id")
    public User insertUser(User user) {
        userDao.insertUser(user);
        return user;
    }

    @Override
    @Transactional
    @CachePut(value = "redisCache", condition = "#result != 'null' ", key = "'redis_user_'+#result.id")
    public User updateUserName(Long id, String userName) {
        User user = getUser(id);
        if (user == null) {
            return null;
        }
        user.setUserName(userName);
        userDao.updateUser(user);
        return user;
    }

    @Override
    @Transactional
    public List<User> findUsers(String userName, String note) {
        return userDao.findUsers(userName, note);
    }

    @Override
    @Transactional
    @CacheEvict(value = "redisCache", key = "'redis_user_'+#id", beforeInvocation = false)
    public int deleteUser(Long id) {
        return userDao.deleteUser(id);
    }
}

6.1 缓存注解

  • @CachePut : 将方法结果返回放到缓存中。
  • @Cacheable: 先从缓存中通过定义的键查询，如果可以查询到数据，则返回，否则执行该方法，返回数据，并且将返回结果保存到缓存中。
  • @CacheEvict：通过定能够以的键移除缓存，它有一个Boolean类型的配置项：beforeInvocation,表示在方法之前或者方法之后移除缓存。默认false,默认在方法之后移除缓存

6.2 缓存使用参数

上述缓存注解中都配置了value="redisCache",因为我们在配置文件中，配置的redis的名字就是redisCache:

image-20200807194650274

这样就能够引用到对应的缓存了，而键配置规则是一个Spring EL，很多时候可以看到配置为'redis_user_'+#id其中#id代表参数，通过名称匹配。所以参数中必须存在一个参数的名字是id。除此之外，还可以使用序号引用参数，比如#a[0]或者#p[1]表示第一个或者第二个。 ==在一次配置中，名字应该一致。==

6.3 缓存返回值

当希望使用返回结果的一些属性缓存数据，比如insertUser方法。在插入数据库前，此时user还没有id。而这个id将会在写入数据库时，由selectKey标签写入。所以，需要使用返回结果的user的id，这样使用#result就代表了返回的user对象。因为id是user的一个属性，所以使用#result.id取出id。

image.png

6.4 缓存条件

在updateUserName方法中，可能存在返回null的情况。如果返回null，则不需要进行缓存。所以在注解@CachePut中加入了condition条件，它也是一个Spring EL表达式。表达式要求返回Boolean类型的值，如果尾true，则使用缓存操作；否则就不使用。==同样的@Cacheable和@CacheEvict也可以使用。==

image.png

6.5 缓存不可靠

在updateUserName的方法中，我们首先调用了getUser从数据库中查询user，然后更新user。因为缓存中可能存在过时的数据，也就是脏数据。客户端从缓存中获取到脏数据，然后在脏数据的基础上进行修改，最后在进行更新。此时就可能存在因缓存过时问题，造成==使用不可靠的缓存数据去更新数据库数据。==

这是不可取的，非常危险的操作。

不过，在updateUserName的方法中，调用getUser方法，每次都会从数据库中读取。这里的==缓存失效==了。

image.png

6.6 缓存命中率低

对于方法findUsers，因为每次传入的条件都不相同，所以，就会导致缓存的命中率非常低，那么我们不使用缓存。使用了缓存，性能反而变慢.

image-20200807200743088

7. 验证

7.1 insert

@SpringBootTest
public class UserTests {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Test
    public void testAddUser(){
        User user = new User();
        user.setUserName(UUID.randomUUID().toString());
        user.setNote(UUID.randomUUID().toString());
        System.out.println(user);
        userService.insertUser(user);
    }

}
image-20200807201004971
image-20200807201010458

7.2 query

image-20200807201857302

可以发现，userService中的dao是空的。

7.3 update

image-20200807202654098
image-20200807202722863
image-20200807202748590

7.4 delete

image-20200807202851349
image-20200807202903160

8. 缓存失效

在前面我们就提到了缓存失效，那么，为什么呢？

因为Spring的缓存机制也是基于Spring Aop的原理，而在Spring中AOP是通过动态代理技术实现的，updateUserName调用getUser方法是类内部的自调用，并不存在代理对象的调用，这样便不会出现AOP，也就不会使用到标注在getUser上的缓存注解去获取缓存的值了。

如何避免缓存失效？

答案是每次调用都产生一个新事务，这样就可以克服自调用缓存、事务失效的问题了。

image-20200807203342588

9. 缓存数据不可靠--脏数据

因为我们的数据是唯一的，但是使用的用途却不唯一。每一种使用的用途都有可能需要做缓存。

如果多个键保存了同一个数据，那么在修改的时候，只有修改的调用者知道，这个缓存不是最新的，需要将数据库中的数据更新到缓存。而其余的调用者，是不知道缓存的数据已经被更新了，还在使用旧的缓存数据，就可能存在问题。这里就是使用了脏数据。

脏数据无法避免，但是可以减小脏数据被使用的可能性，比如给缓存加过期时间，或者每隔指定的时间，统一随机刷新缓存等等。

==所以，用到了缓存，在写入数据的时候需要非常的小心。==

10. 自定义缓存管理器

我们前面使用的缓存管理器，是通过配置，定制实现的缓存管理器，过期时间是0，表示永不过期，自动生产的键有x前缀

image-20200807204022231

如果通过配置定制的缓存管理器，无法满足需求，还可以自定义实现缓存管理器

image-20200807204227791

此时需要去除缓存管理器的配置，然后使用java 代码，自定义缓存管理器

image-20200807204913848

然后自定义缓存管理器

    @Bean
    public RedisCacheManager initRedisCacheManager(){
        // Redis加锁写入器
        RedisCacheWriter writer = RedisCacheWriter.lockingRedisCacheWriter(redisTemplate.getConnectionFactory());
        // 启动Redis缓存的默认设置
        RedisCacheConfiguration cacheConfiguration = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
        // 设置jdk序列化器
        .serializeValuesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(new JdkSerializationRedisSerializer()))
        // 禁用前缀
        .disableKeyPrefix()
        // 设置超时时间 1分钟
        .entryTtl(Duration.ofMinutes(1));
        // 创建Redis缓存管理器
        RedisCacheManager redisCacheManager = new RedisCacheManager(writer, cacheConfiguration);
        return redisCacheManager;
    }
image.png

验证

image-20200807205042980
image-20200807205104024
最后编辑于 ：
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