Mybatis二级缓存学习指南：初学者教程

Mybatis二级缓存学习指南，深入探索Mybatis缓存机制，从一级缓存与二级缓存的区别、开启配置方法到如何在实际应用中优化使用，全面覆盖缓存的工作原理、流程及实战演练，旨在提升数据查询效率，确保数据一致性。

在深入学习Mybatis的二级缓存之前，我们需要首先理解其基本概念。Mybatis缓存分为一级缓存和二级缓存，它们分别在不同的作用域和生命周期下提供缓存服务。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，它在同一个SqlSession实例中缓存查询结果。这种缓存机制能够显著提升性能，因为相同SQL语句多次执行时，Mybatis会复用上次执行的结果，无需重新执行SQL。

二级缓存

二级缓存则是Mybatis提供的全局缓存，它作用于整个应用中，支持跨SqlSession的缓存查询。二级缓存能够提升整个应用的性能，尤其是在数据频繁查询的场景下，能够避免多次执行编译SQL和DB查询。二级缓存默认未开启，需要通过配置来启用。

缓存的作用域主要体现在它的生命周期上，一级缓存是局部的，其生命周期与SqlSession一致；而二级缓存则是全局的，其生命周期与应用生命周期一致。

配置全局settings

为了在应用中启用Mybatis的二级缓存功能，我们需要在Mybatis的配置文件中进行全局设置。以下是开启二级缓存的配置示例：

<!-- mybatis-config.xml -->
<configuration>
    <settings>
        <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
        <setting name="lazyLoadingEnabled" value="true"/>
        <setting name="aggressiveLazyLoading" value="false"/>
    </settings>
</configuration>

配置中<setting name="cacheEnabled" value="true"/>用于开启缓存功能，同时为了确保缓存效果，还设置了<setting name="lazyLoadingEnabled" value="true"/>以启用延迟加载，以及<setting name="aggressiveLazyLoading" value="false"/>以防止不必要的对象创建。

Mapper XML中启用二级缓存

在Mapper XML文件中，通过<resultMap>标签定义结果映射时，可以在<select>标签中使用<cache>标签启用二级缓存。以下是一个示例：

<!-- MybatisMapper.xml -->
<cache/>
<select id="getUserById" parameterType="int" resultType="com.example.user">
    SELECT * FROM user WHERE id = #{id}
</select>

在上述代码中，<cache>标签告诉Mybatis为这个查询启用二级缓存。

Mapper映射文件

在使用Mybatis进行数据操作时，通常会定义多个Mapper映射文件，每个文件对应数据库中的一个表或者一个特定的逻辑操作。在这种情况下，命名空间（Namespace）作为Mapper文件的顶级元素，对于二级缓存的隔离起到了关键作用。

通过在<mapper>标签中定义命名空间，我们可以确保每个Mapper文件中的缓存是独立的，不会产生缓存数据的混用问题。比如：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <!-- Cache configuration and SQL mappings here -->
</mapper>

命名空间对缓存隔离的影响

每个命名空间可以视为一个独立的缓存区域，这意味着在配置二级缓存时，每个命名空间下的查询将使用各自的缓存，从而实现了缓存的隔离。这样可以有效地避免不同业务逻辑间的缓存数据污染。

确保数据一致性

在使用Mybatis的二级缓存时，确保数据的一致性是一个关键考虑点。通过为每个命名空间配置缓存策略、过期时间及加载策略，可以有效控制缓存的使用和数据的刷新，从而在提升性能的同时维持数据的一致性。

工作原理与流程

二级缓存的工作原理主要基于缓存池和替换策略。当Mybatis执行一个查询时，它首先检查缓存池中是否已有该查询的结果。如果缓存命中，Mybatis将直接返回缓存中的数据，避免了数据库访问。如果缓存未命中，则Mybatis将执行SQL查询并更新缓存。

数据查询与缓存存储过程

查询数据时，Mybatis通过检查cache-enabled配置来决定是否启用缓存。启用后，Mybatis会检查cache节点，如果存在缓存数据，直接返回，否则执行SQL查询并更新缓存池。

缓存命中与失效条件

• 缓存命中：当查询数据已存在于缓存池中时，Mybatis直接返回缓存数据，而不执行数据库查询。
• 缓存失效：有几种情况会导致缓存失效：
  • 数据更新：如果在查询执行后，数据库中的数据被更新、插入或删除，缓存数据将被视为无效。
  • 缓存超时：缓存数据有有效期设置，超时后数据失效。
  • 手动清除：通过执行特定的SQL语句或调用缓存管理接口，可以手动清除缓存数据。

实战演练示例

假设我们有一个业务场景，需要频繁查询用户数据，并且用户数据的更新频率较低。我们可以按照以下步骤配置二级缓存并测试其性能：

1. 配置Mybatis二级缓存：在mybatis-config.xml中配置缓存相关属性。

   <configuration>
      <settings>
          <!-- 其他配置 -->
          <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
          <setting name="cacheProvider" value="org.apache.ibatis.cache.EvictionCacheProvider"/>
      </settings>
   </configuration>

2. 启用二级缓存：在Mapper XML文件中为特定查询启用缓存。

   <mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
      <cache/>
      <select id="getUserById" parameterType="int" resultType="com.example.user">
          SELECT * FROM user WHERE id = #{id}
      </select>
   </mapper>

3. 测试与分析：编写测试代码，执行查询并观察性能提升。

   public class Application {
      @Autowired
      private SqlSessionFactory sqlSessionFactory;
   
      @Test
      public void testCachePerformance() {
          SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();
          try {
              User user = session.selectOne("com.example.mapper.UserMapper.getUserById", 1);
              long startTime = System.currentTimeMillis();
              User sameUser = session.selectOne("com.example.mapper.UserMapper.getUserById", 1);
              long endTime = System.currentTimeMillis();
              System.out.println("Query time with cache: " + (endTime - startTime) + "ms");
          } finally {
              session.close();
          }
      }
   }

分析不同SqlSession下的缓存共享情况

在多线程或多SqlSession场景下，二级缓存通常不会共享。每个SqlSession实例独立管理自己的缓存池，这意味着在不同SqlSession之间查询相同数据时，不会复用缓存数据，除非通过全局缓存管理器进行特定配置。这种情况下，缓存的复用依赖于缓存管理器和特定的缓存策略。

优化与注意事项

• 配置合理的超时时间：根据数据更新频率和业务需求，合理设置缓存的超时时间，避免缓存过期导致的用户体验下降。
• 处理并发问题：在高并发场景下，需要关注缓存一致性问题，可以通过悲观锁、乐观锁等机制来协调并发访问。
• 缓存的冷热数据管理：根据数据访问频率和更新频率，实施缓存数据的淘汰策略，例如LRU（Least Recently Used）或FIFO（First In First Out）。

结论：何时及如何有效利用二级缓存

Mybatis的二级缓存是一个强大的工具，能够显著提升应用性能，特别是在数据访问密集型场景中。合理配置和使用二级缓存，需要考虑数据的更新频率、访问模式以及应用的并发需求。通过理解缓存的工作原理、配置参数以及优化策略，开发者可以有效提升应用性能，同时保证数据的一致性和安全性。在实际开发中，结合业务需求进行细致的分析和测试，选择合适的缓存策略，是实现高性能系统的关键。