MyBatis缓存详解

缓存是一般ORM框架都会提供的功能， 目的就是提升查询的效率和减少数据库的压力。和Hibernate一样，MyBatis也提供一级缓存和二级缓存的功能，并预留了集成第三方缓存的接口。

MyBatis跟缓存相关的类都在cache包里面，其中有一个Cache接口，且只有一个实现类PerpetualCache，它是用HashMap实现缓存功能的。

除此之外，还有很多的装饰器，通过这些装饰器可以实现很多额外的功能：回收策略、日志记录、定时刷新等等。


在这里插入图片描述

但是无论怎么装饰，经过多少层装饰，最终使用的还是基本的实现类PerpetualCache。
所有的缓存实现类总体上可分为三类：基本缓存、淘汰算法缓存、装饰器缓存。

缓存实现类 描述 作用 装饰条件
基本缓存 缓存基本实现类 默认是PerpetualCache，也可以自定义比如RedisCache等，具备基本功能的缓存类 无
LruCache LRU策略的缓存 当缓存达到上限时，删除最近最少使用的缓存 eviction="LRU" （默认）
FifoCache FIFO策略的缓存 当缓存达到上限时，删除最先入队的缓存 eviction="FIFO"
SoftCache/WeakCache 带清理策略的缓存 通过JVM的软引用和弱引用来实现缓存，当JVM内存不足时，会自动清理掉这些缓存 eviction="SOFT"/eviction="WEAK"
LoggingCache 带日志功能的缓存 比如输出缓存命中率 基本
SynchronizedCache 同步缓存 基于Synchronized关键字实现，解决并发问题 基本
BlockingCache 阻塞缓存 通过在get/put方式中加锁，保证只有一个线程操作缓存，基于Java重入锁实现 blocking=true
SerializedCache 支持序列化的缓存 将对象序列化以后存到缓存中，取出是反序列化 readOnly=false(默认)
ScheduledCache 定时调度的缓存 在进行 get/put/remove/getSize 等操作前，判断 缓存时间是否超过了设置的最长缓存时间（默认是 一小时），如果是则清空缓存--即每隔一段时间清 空一次缓存 flushInterval不为空
TransactionalCache 事务缓存 在二级缓存中使用，可以一次存入多个缓存，删除多个缓存 在TransactionalCacheManager中用Map维护对应关系

了解了上面这些缓存对象，我们要思考一个问题，缓存对象什么时候被创建？什么时候被装饰？
我们要弄清楚这个问题，就必须要知道MyBatis一级缓存和二级缓存的工作位置和工作方式的区别。

一级缓存

一级缓存也叫本地缓存，MyBatis一级缓存是在会话(SqlSession)层面进行缓存的。MyBatis的一级缓存是默认开启的，不需要任何配置。

首先我们必须弄清楚一个问题，在MyBatis执行流程里面，涉及到这么多的对象，那么缓存PerpetualCache应该放到哪里去维护？如果要在同一个会话里面共享一级缓存，那这个对象肯定是在SqlSession中创建的，作为SqlSession的一个属性。

DefaultSqlSession这个类里面只有两个属性，Configuration是全局的配置，cache不可能放在这里维护，所以缓存只可能在Executor里面维护。SimpleExecutor/ReuseExecutor/BatchExecutor的父类BaseExecutor的构造函数中持有了PerpetualCache。


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在同一个会话中，多次执行相同的SQL语句，会直接从内存中取缓存的结果，不会再发送SQL到数据库。但是不同的会话中，即使执行的SQL一模一样，也不能使用到一级缓存。


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接下来我们来验证一下，MyBatis的一级缓存到底是不是只能在一个会话里面共享，以及跨会话（不同session）操作相同的数据会产生什么问题。
判断是否命中缓存：如果再次发送SQL到数据库执行， 说明没有命中缓存；如果直接打印对象，说明从内存缓存中取到结果
  1. 在同一个Session中共享
BlogMapper mapper = session.getMapper(BlogMapper.class); 
System.out.println(mapper.selectBlog(1)); 
System.out.println(mapper.selectBlog(1));
  1. 不同Session不能共享
BlogMapper mapper = session.getMapper(BlogMapper.class); 
System.out.println(mapper.selectBlog(1)); 

SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession(); 
BlogMapper mapper1 = session1.getMapper(BlogMapper.class);
System.out.println(mapper1.selectBlog(1));

PS: 一级缓存在BaseExecutor的query()——queryFromDatabase()中存入。在queryFromDatabase()之前会get()。


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  1. 同一个会话中，update(包括delete)会导致一级缓存被清空
public void testCacheInvalid() throws IOException {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();
        try {
            BlogMapper mapper = session.getMapper(BlogMapper.class);
            System.out.println(mapper.selectBlogById(1));

            Blog blog = new Blog();
            blog.setBid(1);
            blog.setName("2019年1月6日14:39:58");
            mapper.updateByPrimaryKey(blog);
            session.commit();

            // 相同会话执行了更新操作，缓存是否被清空？
            System.out.println("在执行更新操作之后，是否命中缓存？");
            System.out.println(mapper.selectBlogById(1));

        } finally {
            session.close();
        }
    }

一级缓存是在 BaseExecutor 中的 update()方法中调用 clearLocalCache()清空的（无条件），query中会判断。


在这里插入图片描述
  1. 其他会话更新了数据，会导致读取到脏数据(一级缓存不能跨会话共享)
public void testDirtyRead() throws IOException {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession();
        SqlSession session2 = sqlSessionFactory.openSession();
        try {
            BlogMapper mapper1 = session1.getMapper(BlogMapper.class);
            System.out.println(mapper1.selectBlogById(1));

            // 会话2更新了数据，会话2的一级缓存更新
            Blog blog = new Blog();
            blog.setBid(1);
            blog.setName("after modified 112233445566");
            BlogMapper mapper2 = session2.getMapper(BlogMapper.class);
            mapper2.updateByPrimaryKey(blog);
            session2.commit();

            // 其他会话更新了数据，本会话的一级缓存还在么？
            System.out.println("会话1查到最新的数据了吗？");
            System.out.println(mapper1.selectBlogById(1));
        } finally {
            session1.close();
            session2.close();
        }
    }

一级缓存的不足：
使用一级缓存的时候，因为缓存不能跨会话共享，不同的会话之间对于相同的数据可能有不一样的缓存。在有多个会话或者分布式环境下，会存在脏数据的问题。如果要解决这个问题，就要用到二级缓存。

二级缓存

二级缓存是用来解决一级缓存不能跨会话共享的问题的，范围是namespace级别的，可以被多个SqlSession共享(只要同一个接口里面的相同方法，都可以共享)，生命周期和应用同步。

思考一个问题，如果开启了二级缓存，二级缓存是应该工作在一级缓存之前还是在一级缓存之后呢？二级缓存是在哪里维护的呢?

作为一个作用范围更广的缓存，它肯定是在SqlSession的外层，否则不可能被多个SqlSession共享。而一级缓存是在SqlSession内部的，所以第一个问题，肯定是工作在一级缓存之前，也就是只有取不到二级缓存的情况下，才会到一个会话中取一级缓存。

第二个问题，二级缓存存放在哪个对象中维护呢？要跨会话共享的话，SqlSession本身和它里面的BaseExecutor已经满足不了需求了，那我们应该在BaseExecutor之外创建一个对象。
实际上MyBatis用了一个装饰器的类来维护，就是CachingExecutor。如果启用了二级缓存，MyBatis在创建Executor的时候会对Executor进行装饰。

CachingExecutor对于查询请求，会判断二级缓存是否有缓存结果，如果有就直接返回；如果没有，就委派交给真正的Executor实现类，比如SimpleExecutor来执行查询，再走到一级缓存的流程，最后把结果缓存起来，并且返回给用户。

在这里插入图片描述

一级缓存是默认开启的，那怎么开启二级缓存呢?
第一步，再mybatis-config.xml中添加配置(可以不添加，默认是开启的)

<!-- 控制全局缓存（二级缓存）-->
<setting name="cacheEnabled" value="true"/>

只要没有显式地设置cacheEnabled=false，都会用 CachingExecutor 装饰基本的执行器。
第二步，在Mapper.xml中配置<cache/>标签：

<!-- 声明这个namespace使用二级缓存 -->
<cache/>

<!--        <cache type="org.apache.ibatis.cache.impl.PerpetualCache"
               size="1024"
               eviction="LRU"
               flushInterval="120000"
               readOnly="false"/>-->

cache标签属性详解：

属性 含义 取值
type 缓存实现类 需要实现Cache接口，默认是PerpetualCache
size 最多缓存对象个数 默认是1024
eviction 回收策略 LRU - 最近最少使用的：移除最长时间不被使用的对象(默认)
FIFO - 先进先出：按对象进入缓存的顺序移除他们
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：更积极地移除基于垃圾回收器状态和弱引用规则的对象
flushInterval 定时自动清空缓存间隔 自动刷新时间，单位ms，未配置时只有调用时刷新
readOnly 是否只读 true: 只读缓存；会给所有对象的调用者返回对象的相同实例，因此这些对象不能被修改。这提供了很中要的性能优势
false: 读写缓存，会返回缓存对象的copy(通过序列化)，不会共享，性能会慢一些，但是安全，因此默认为false，此时缓存的对象必须实现序列化接口。
blocking 是否使用可重入锁实现缓存的并发控制 true: 会使用BlockingCache对Cache进行装饰。默认为false

Mapper.xml配置了<cache/>之后，select()会被缓存，update()、insert()、delete()会刷新缓存。
思考：如果只配置了cacheEnabled=true，mapper.xml中没有配置<cache/>，还有二级缓存吗？还会出现CachingExecutor包装对象吗?
只要配置了cacheEnabled=true，基本执行器就会被装饰，mapper中有没有配置<cache/>，决定了在启动的时候会不会创建这个mapper的cache对象，最终会影响到CachingExecutor中query方法中的判断：


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如果某些查询方法对数据的实时性要求很高，不需要二级缓存怎么办？
我们可以在单个statement上显示的关闭二级缓存(默认是true)

<select id="selectBlog" resultMap="BaseResultMap" useCache="false">

了解了二级缓存的工作位置和开启关闭的方法之后，我们也来验证一下二级缓存。

  1. 事务不提交，二级缓存不存在
public void testCache() throws IOException {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession();
        SqlSession session2 = sqlSessionFactory.openSession();
        try {
            BlogMapper mapper1 = session1.getMapper(BlogMapper.class);
            System.out.println(mapper1.selectBlogById(1));
            // 事务不提交的情况下，二级缓存会写入吗？
            //session1.commit();

            System.out.println("第二次查询");
            BlogMapper mapper2 = session2.getMapper(BlogMapper.class);
            System.out.println(mapper2.selectBlogById(1));
        } finally {
            session1.close();
        }
    }

思考：为什么事务不提交，二级缓存不生效？
因为二级缓存使用 TransactionalCacheManager（TCM）来管理，最后又调用了TransactionalCache的getObject()、 putObject和commit()方法， TransactionalCache里面又持有了真正的Cache对象，比如是经过层层装饰的PerpetualCache。在 putObject 的时候，只是添加到了entriesToAddOnCommit 里面，只有它的commit()方法被调用的时候才会调用 flushPendingEntries()真正写入缓存。它就是在DefaultSqlSession调用commit()的时候被调用的


在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
  1. 使用不同的session和mapper，验证二级缓存可以跨session存在
public void testCache() throws IOException {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession();
        SqlSession session2 = sqlSessionFactory.openSession();
        try {
            BlogMapper mapper1 = session1.getMapper(BlogMapper.class);
            System.out.println(mapper1.selectBlogById(1));
            // 事务不提交的情况下，二级缓存会写入吗？
            session1.commit();

            System.out.println("第二次查询");
            BlogMapper mapper2 = session2.getMapper(BlogMapper.class);
            System.out.println(mapper2.selectBlogById(1));
        } finally {
            session1.close();
        }
    }
  1. 在其他的session中执行增删改操作，验证缓存会被刷新
public void testCacheInvalid() throws IOException {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession();
        SqlSession session2 = sqlSessionFactory.openSession();
        SqlSession session3 = sqlSessionFactory.openSession();
        try {
            BlogMapper mapper1 = session1.getMapper(BlogMapper.class);
            BlogMapper mapper2 = session2.getMapper(BlogMapper.class);
            BlogMapper mapper3 = session3.getMapper(BlogMapper.class);
            System.out.println(mapper1.selectBlogById(1));
            session1.commit();

            // 是否命中二级缓存
            System.out.println("是否命中二级缓存？");
            System.out.println(mapper2.selectBlogById(1));

            Blog blog = new Blog();
            blog.setBid(1);
            blog.setName("2019年1月6日15:03:38");
            mapper3.updateByPrimaryKey(blog);
            session3.commit();

            System.out.println("更新后再次查询，是否命中二级缓存？");
            // 在其他会话中执行了更新操作，二级缓存是否被清空？
            System.out.println(mapper2.selectBlogById(1));

        } finally {
            session1.close();
            session2.close();
            session3.close();
        }
    }

思考： 为什么增删改操作会清空缓存？
在 CachingExecutor 的 update()方法里面会调用 flushCacheIfRequired(ms)，isFlushCacheRequired 就是从标签里面渠道的 flushCache 的值。而增删改操作的flushCache属性默认为true

一级缓存默认是打开的，二级缓存需要配置才可以开启。那么我们必须思考一个问题，在什么情况下才有必要去开启二级缓存？

  1. 因为所有的增删改都会刷新二级缓存，导致二级缓存失效，所以适合在查询为主的应用中使用，比如历史交易、历史订单的查询。否则缓存就失去了意义。
  2. 如果多个namespace中有针对于同一个表的操作，比如Blog 表，如果在一个namespace中刷新了缓存，另一个namespace中没有刷新，就会出现读到脏数据的情况。所以，推荐在一个Mapper里面只操作单表的情况使用。

思考：如果要让多个namespace共享一个二级缓存，应该怎么做？
跨namespace的缓存共享的问题，可以使用<cache-ref>来解决：

<cache-ref namespace="com.gupaoedu.crud.dao.DepartmentMapper" />

cache-ref 代表引用别的命名空间的Cache 配置，两个命名空间的操作使用的是同一个Cache。在关联的表比较少，或者按照业务可以对表进行分组的时候可以使用。
注意：在这种情况下，多个Mapper的操作都会引起缓存刷新，缓存的意义已经不大了。

使用第三方插件做二级缓存

除了MyBatis自带的二级缓存之外，我们也可以通过实现Cache接口来自定义二级缓存。
MyBatis官方提供了一些第三方缓存集成方式，比如ehcache和redis：
https://github.com/mybatis/redis-cache
pom文件引入依赖：

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

Mapper.xml配置，type使用RedisCache：

<cache type="org.mybatis.caches.redis.RedisCache" eviction="FIFO" flushInterval="60000" size="512" readOnly="true"/>

redis.properties配置：

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

当然，我们也可以使用独立的缓存服务，不使用MyBatis自带的二级缓存。

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