Mybatis二级缓存详解与实战教程

本文详细介绍了Mybatis二级缓存的配置与使用方法，包括开启和配置二级缓存的步骤、实例演示以及与Spring和Redis的集成方式。此外，文章还探讨了二级缓存的工作原理和优化技巧，帮助读者提升应用的响应速度和数据库的负载处理能力。通过合理使用Mybatis二级缓存，可以显著提高系统的性能表现。

Mybatis缓存简介

Mybatis是一个优秀的持久层框架，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。Mybatis缓存机制分为一级缓存和二级缓存。缓存机制的主要目的是提高查询性能，减少数据库访问次数，从而提高应用的响应速度和数据库的负载。

Mybatis一级缓存介绍

一级缓存是SqlSession级别的缓存，这意味着每次调用SqlSession中的查询方法都会在该SqlSession内部缓存中查找，如果查找到了，则直接从缓存中返回结果，否则再去数据库中查询数据。一级缓存默认开启，可以手动关闭。一级缓存中的数据会在SqlSession关闭后被清除。

Mybatis二级缓存介绍

二级缓存是基于Mapper级别的缓存，它是跨SqlSession的缓存，可以在不同的SqlSession之间共享。二级缓存默认关闭，需要手动开启。与其他框架的缓存机制相比，Mybatis的二级缓存更加灵活，可以自定义缓存存储策略，使得查询速度更加高效。

二级缓存配置详解

开启二级缓存

要使用Mybatis的二级缓存，首先需要在Mybatis的配置文件mybatis-config.xml中开启全局二级缓存。其次，在每个Mapper对应的XML配置文件中启用局部二级缓存。以下是在mybatis-config.xml中开启全局二级缓存的配置示例：

<configuration>
    <settings>
        <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
    </settings>
</configuration>

在Mapper对应的XML配置文件中启用局部二级缓存，例如：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <cache/>
</mapper>

配置二级缓存相关参数

除了开启全局和局部二级缓存，还可以配置一些二级缓存相关的参数，以实现更细粒度的控制。以下是一些常用的配置参数：

• flushInterval：刷新间隔。指定缓存多久刷新一次，默认为永不刷新。
• size：缓存的最大容量。指定缓存中可以存储多少条记录。
• readOnly：只读。设置为true时，缓存只读，不能更新。默认为false。
• blocking：阻塞。设置为true时，当缓存满时，新数据将会覆盖旧数据。默认为false。

示例配置如下：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <cache 
        flushInterval="1000"
        size="100"
        readOnly="true"
        blocking="false"/>
</mapper>

二级缓存的使用

实例演示二级缓存的使用

为了演示二级缓存的使用，假设我们有一个简单的用户管理系统，包含用户表和用户信息表。首先，创建两个简单的Mapper接口和对应的XML配置文件。

用户Mapper接口

package com.example.mapper;

import com.example.model.User;
import java.util.List;

public interface UserMapper {
    List<User> getAllUsers();
}

用户Mapper XML配置文件

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <cache/>
    <select id="getAllUsers" resultType="com.example.model.User">
        SELECT * FROM users
    </select>
</mapper>

在上述配置中，<cache/>标签启用了局部二级缓存。接下来，编写测试代码以验证二级缓存的效果：

import com.example.mapper.UserMapper;
import com.example.model.User;
import org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactoryBuilder;

import java.util.List;

public class CacheTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建SqlSessionFactory
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = createSqlSessionFactory();

        try (SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();
             SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession()) {

            // 第一次查询所有用户
            List<User> users1 = sqlSession1.getMapper(UserMapper.class).getAllUsers();
            System.out.println("第一次查询结果：");
            System.out.println(users1);

            // 第二次查询所有用户
            List<User> users2 = sqlSession2.getMapper(UserMapper.class).getAllUsers();
            System.out.println("第二次查询结果：");
            System.out.println(users2);
        }
    }

    private static SqlSessionFactory createSqlSessionFactory() {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        return new SqlSessionFactoryBuilder()
            .build(CacheTest.class.getClassLoader().getResourceAsStream(resource));
    }
}

在上述测试代码中，sqlSession1和sqlSession2分别代表两个独立的SqlSession。当从sqlSession1中查询所有用户时，Mybatis会首先检查二级缓存，若缓存中有数据则直接返回，否则从数据库中查询。同样地，当从sqlSession2中查询所有用户时，Mybatis也会先检查缓存，如果缓存中有数据，则会直接返回，否则从数据库中查询。

常见问题及解决办法

1. 缓存失效问题：
   当数据库中数据发生变化时，二级缓存中的数据可能已经失效，此时Mybatis不会自动更新缓存中的数据。为了解决这个问题，可以在查询时使用flushCache属性，或者通过执行更新操作来手动刷新缓存。示例代码如下：

   public void updateUser(User user) {
      sqlSession.update("com.example.mapper.UserMapper.updateUser", user);
      sqlSession.flushCache();
   }

2. 缓存数据过多问题：
   当二级缓存中的数据过多时，可能会导致内存溢出。可以通过设置size属性来限制缓存大小。如果需要更细粒度的控制，可以自定义缓存实现类。

3. 缓存数据的Invalidation问题：
   当数据更新时，需要手动刷新缓存或者设置定时刷新，以确保缓存中的数据是一致的。可以通过设置flushInterval属性来定时刷新缓存。示例代码如下：

   <cache flushInterval="1000"/>

二级缓存的原理分析

二级缓存的工作原理

二级缓存的工作原理主要基于缓存存储策略。Mybatis默认使用PerpetualCache作为二级缓存的实现类。PerpetualCache是一个简单的哈希表实现，支持插入、读取、删除操作。当查询某个数据时，Mybatis会先检查缓存中是否存在该数据，如果存在则直接返回，否则从数据库中查询数据并存入缓存。

为了进一步提升缓存性能，Mybatis还提供了其他几种缓存实现类，包括LRUCache（最近最少使用缓存）、FIFOCache（先进先出缓存）等。这些实现类可以根据不同的应用场景选择使用。

二级缓存如何提升性能

二级缓存的主要作用是减少数据库访问次数，避免重复查询相同的数据，从而提高应用的响应速度和数据库的负载。具体来说，二级缓存可以：

• 减少数据库访问次数：当查询的条件在缓存中已经存在时，直接从缓存中获取数据，不再需要查询数据库。
• 提高查询速度：缓存在内存中，数据访问速度远快于数据库。
• 减轻数据库压力：通过减少数据库访问次数，降低数据库的负载。

二级缓存与其他组件的集成

二级缓存与Spring的集成

在实际项目中，Mybatis通常与Spring框架结合使用。Mybatis与Spring的集成可以简化配置和开发过程。在Spring配置文件中，可以通过SqlSessionFactoryBean来创建SqlSessionFactory，并自动管理SqlSession的生命周期。

首先，在Spring配置文件中引入Mybatis相关的依赖，并配置SqlSessionFactoryBean：

<bean id="sqlSessionFactory" class="org.apache.ibatis.spring.SqlSessionFactoryBean">
    <property name="configLocation" value="classpath:mybatis-config.xml"/>
    <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
</bean>

其次，创建Mapper接口和XML配置文件，并使用@MapperScan注解自动扫描和管理Mapper接口：

@Configuration
@MapperScan("com.example.mapper")
public class MybatisConfig {
}

此时，Mybatis的二级缓存就已经集成到Spring中，可以通过@Transactional注解控制事务的提交和回滚，从而确保缓存与数据库的一致性。

二级缓存与Redis的集成

为了进一步提升缓存性能，可以将Mybatis的二级缓存与外部缓存组件（如Redis）集成。通过这种方式，可以将缓存存储在内存中，从而实现更快的数据访问速度。

首先，引入Redis的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.data</groupId>
    <artifactId>spring-data-redis</artifactId>
    <version>2.5.1</version>
</dependency>

然后，配置Redis缓存：

<bean id="redisConnectionFactory" class="org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory"/>
<bean id="redisTemplate" class="org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate">
    <property name="connectionFactory" ref="redisConnectionFactory"/>
</bean>

接下来，创建自定义的缓存实现类，将Mybatis的二级缓存存储到Redis中：

import org.apache.ibatis.cache.Cache;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class RedisCache implements Cache {
    private final String id;
    private final RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    public RedisCache(String id, RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
        this.id = id;
        this.redisTemplate = redisTemplate;
    }

    @Override
    public String getId() {
        return id;
    }

    @Override
    public void putObject(Object key, Object value) {
        redisTemplate.opsForValue().set(key.toString(), value, 30, TimeUnit.MINUTES);
    }

    @Override
    public Object getObject(Object key) {
        return redisTemplate.opsForValue().get(key.toString());
    }

    @Override
    public Object removeObject(Object key) {
        return redisTemplate.delete(key.toString());
    }

    @Override
    public void clear() {
        redisTemplate.delete(id);
    }

    @Override
    public int getSize() {
        Long size = redisTemplate.opsForHash().size(id);
        return size == null ? 0 : size.intValue();
    }
}

在Mybatis的XML配置文件中使用自定义的缓存实现类：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <cache implementation="com.example.cache.RedisCache"/>
</mapper>

二级缓存的最佳实践

如何合理使用二级缓存

1. 明确缓存策略：在使用二级缓存时，需要明确缓存策略，例如缓存失效策略、数据更新策略等。合理的缓存策略可以避免缓存中的数据与数据库中的数据不一致。

2. 合理设置缓存大小：设置合理的缓存大小可以避免内存溢出。缓存数据应当根据业务情况进行设置，过多或过少都会影响性能。

3. 控制缓存更新频率：合理设置缓存更新频率可以避免频繁刷新缓存导致性能下降。

4. 使用外部缓存：在需要更高缓存性能的情况下，可以考虑使用外部缓存组件（如Redis）来替代Mybatis的默认缓存实现。

二级缓存的优化技巧

1. 异步刷新缓存：通过异步刷新缓存可以在不影响业务逻辑的情况下，避免缓存刷新对性能的影响。可以使用消息队列等技术实现异步刷新。例如，可以将执行刷新缓存的任务放入消息队列中，由专门的线程池来执行这些任务。

2. 使用缓存失效策略：可以使用缓存失效策略（如LRU、LFU等），在缓存数据较多时，能够及时淘汰不常用的数据，提高缓存命中率。

3. 合理设置缓存刷新间隔：设置合理的缓存刷新间隔可以避免频繁刷新缓存导致性能下降。

4. 数据分片处理：在数据量较大的情况下，可以通过数据分片处理来减轻缓存压力。可以将缓存数据按照一定规则拆分成多个小缓存，每个小缓存中的数据量较小，从而提高缓存命中率。

总结

通过本文的介绍，读者可以了解到Mybatis二级缓存的基本概念、配置方法、使用实例、原理分析以及与其他组件的集成方式。合理使用二级缓存不仅可以提高应用的响应速度，还可以减轻数据库的负载，提升系统性能。在实际项目开发中，可以根据业务需求灵活选择和配置缓存策略，从而实现最优的缓存效果。