MyBatis 一级缓存二级缓存详解

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MyBatis 缓存详解

cache 缓存

缓存是一般的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。跟Hibernate 一样，MyBatis 也有一级缓存和二级缓存，并且预留了集成第三方缓存的接口。
缓存体系结构
MyBatis 跟缓存相关的类都在cache 包里面，其中有一个Cache 接口，只有一个默认的实现类PerpetualCache，它是用HashMap 实现的。
除此之外，还有很多的装饰器，通过这些装饰器可以额外实现很多的功能：回收策略、日志记录、定时刷新等等。

但是无论怎么装饰，经过多少层装饰，最后使用的还是基本的实现类（默认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

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、EhCache 等，具备基本功能的缓存类	无
LruCache	LRU 策略的缓存	当缓存到达上限时候，删除最近最少使用的缓存（Least Recently Use）	eviction="LRU（默认）
FifoCache	FIFO 策略的缓存	当缓存到达上限时候，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，基于SoftReference 和WeakReference	eviction=“SOF”
LoggingCache	带日志功能的缓存	比如：输出缓存命中率	eviction=“WEAK”
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	基本
SerializedCache	支持序列化的缓存	将对象序列化以后存到缓存中，取出时反序列化	blocking=true
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	readOnly=false（默认）
TransactionalCache	事务缓存	在二级缓存中使用，可一次存入多个缓存，移除多个缓存	flushInterval 不为空

一级缓存

一级缓存（本地缓存）介绍
一级缓存也叫本地缓存，MyBatis 的一级缓存是在会话（SqlSession）层面进行缓存的。MyBatis 的一级缓存是默认开启的，不需要任何的配置。
首先我们必须去弄清楚一个问题，在MyBatis 执行的流程里面，涉及到这么多的对象，那么缓存PerpetualCache 应该放在哪个对象里面去维护？如果要在同一个会话里面共享一级缓存，这个对象肯定是在SqlSession 里面创建的，作为SqlSession 的一个属性。
DefaultSqlSession 里面只有两个属性，Configuration 是全局的，所以缓存只可能放在Executor 里面维护——SimpleExecutor/ReuseExecutor/BatchExecutor 的父类BaseExecutor 的构造函数中持有了PerpetualCache。
在同一个会话里面，多次执行相同的SQL 语句，会直接从内存取到缓存的结果，不会再发送SQL 到数据库。但是不同的会话里面，即使执行的SQL 一模一样（通过一个Mapper 的同一个方法的相同参数调用），也不能使用到一级缓存。

一级缓存验证
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，说明是从内存缓存中取到了结果。
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));

2、不同session 不能共享

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

PS：一级缓存在BaseExecutor 的query()——queryFromDatabase()中存入。在queryFromDatabase()之前会get()。
3、同一个会话中，update（包括delete）会导致一级缓存被清空

mapper.updateByPrimaryKey(blog);
session.commit();
System.out.println(mapper.selectBlogById(1));

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。
4、其他会话更新了数据，导致读取到脏数据（一级缓存不能跨会话共享）

// 会话2 更新了数据，会话2 的一级缓存更新
BlogMapper mapper2 = session2.getMapper(BlogMapper.class);
mapper2.updateByPrimaryKey(blog);
session2.commit();
// 会话1 读取到脏数据，因为一级缓存不能跨会话共享
System.out.println(mapper1.selectBlog(1));

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

二级缓存介绍
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（只要是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，二级缓存应该是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？答：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到一个会话中去取一级缓存。
第二个问题，二级缓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 对象的时候会对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，如果没有委派交给真正的查询器Executor 实现类，比如SimpleExecutor 来执行查询，再走到一级缓存的流程。最后会把结果缓存起来，并且返回给用户。

开启二级缓存的方法
第一步：在mybatis-config.xml 中配置了（可以不配置，默认是true）：

<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 中配置标签：

<!-- 声明这个namespace 使用二级缓存-->
<cache type="org.apache.ibatis.cache.impl.PerpetualCache"size="1024" <!—最多缓存对象个数，默认1024-->eviction="LRU" <!—回收策略-->flushInterval="120000" <!—自动刷新时间ms，未配置时只有调用时刷新-->readOnly="false"/> <!—默认是false（安全），改为true 可读写时，对象必须支持序列
化-->

cache 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1024
eviction	回收策略（缓存淘汰算法）	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来移除它们。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收集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。false：读写缓存；会返回缓存对象的拷贝（通过序列化），不会共享。这会慢一些，但是安全，因此默认是false。改为false 可读写时，对象必须支持序列化。
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false

Mapper.xml 配置了<cache>之后，select()会被缓存。update()、delete()、insert()会刷新缓存。
思考：如果cacheEnabled=true，Mapper.xml 没有配置标签，还有二级缓存吗？还会出现CachingExecutor 包装对象吗？
只要cacheEnabled=true 基本执行器就会被装饰。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.query 方法里面的判断：

if (cache != null)

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 ID 上显式关闭二级缓存（默认是true）：

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

二级缓存验证

1、事务不提交，二级缓存不存在

BlogMapper mapper1 = session1.getMapper(BlogMapper.class);
System.out.println(mapper1.selectBlogById(1));
// 事务不提交的情况下，二级缓存不会写入
// session1.commit();
BlogMapper mapper2 = session2.getMapper(BlogMapper.class);
System.out.println(mapper2.selectBlogById(1));

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。

2、使用不同的session 和mapper，验证二级缓存可以跨session 存在
取消以上commit()的注释

3、在其他的session 中执行增删改操作，验证缓存会被刷新

Blog blog = new Blog();
blog.setBid(1);
blog.setName("357");
mapper3.updateByPrimaryKey(blog);
session3.commit();
// 执行了更新操作，二级缓存失效，再次发送SQL 查询
System.out.println(mapper2.selectBlogById(1));

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。

什么时候开启二级缓存？

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。

第三方缓存做二级缓存

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