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Mybatis一级缓存详解与入门教程

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概述

本文深入介绍了Mybatis一级缓存的工作原理，包括缓存的使用方法、失效机制以及适用场景，并讨论了在实际应用中可能出现的常见问题及其解决方法。通过详细讲解，帮助读者更好地理解和应用Mybatis一级缓存，以提升应用性能和效率。Mybatis一级缓存是SqlSession级别的缓存，适用于单线程操作且频繁查询的场景，可以在减少数据库访问次数的同时提高查询效率。

Mybatis缓存简介

Mybatis是一款优秀的持久层框架，它是Spring框架的持久层对象ORM映射的优秀选择。它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。通过Mybatis，我们可以使用XML或注解的方式将Java对象与数据库中的表进行映射，并且提供了强大的动态SQL功能。

Mybatis的核心配置文件是mybatis-config.xml，该文件用于配置数据库连接、事务管理器、映射文件的位置等信息。此外，Mybatis还支持缓存机制，能够通过缓存提高数据访问的效率和性能。

Mybatis提供了一级缓存和二级缓存两种缓存机制，其中一级缓存是SqlSession级别的缓存，而二级缓存是应用级别的缓存。

Mybatis一级缓存的工作原理

Mybatis的一级缓存（Local Cache）存在于SqlSession中，是SqlSession级别的缓存。当执行查询时，Mybatis会先检查SqlSession缓存，如果缓存中存在查询结果，则直接返回缓存中的结果，否则执行SQL语句并将结果存入缓存。

从缓存的角度看，SqlSession中的缓存分为两种：

本地缓存（Local Cache）：在SqlSession被创建的时候同时创建，其生命周期为SqlSession的生命周期。
缓存交换器（Cache Exchanger）：在此SqlSession中执行所有查询的缓存。

当SqlSession对象创建时，它会自动启用本地缓存，该缓存在整个SqlSession生存期间都保持启用状态。当SqlSession对象被关闭时，本地缓存也随之失效。

当调用同一个SqlSession中的相同SQL时，Mybatis会先检查本地缓存（SqlSession缓存），如果在本地缓存中找到了对应的结果，则直接返回缓存中的结果，否则再执行SQL，并将结果存入缓存中。

Mybatis一级缓存的使用方法

Mybatis的一级缓存比较简单，不需要额外的配置，因为一级缓存是SqlSession级别的、默认启用的。

为了更好地理解一级缓存的工作原理，我们可以通过以下步骤进行实验：

创建mybatis-config.xml配置文件。
创建数据库表user并插入一些数据。
编写Mapper接口和对应的Mapper XML文件。
编写测试代码并执行查询。

创建配置文件

在mybatis-config.xml中配置数据库连接信息：

<configuration>
    <environments default="development">
        <environment id="development">
            <transactionManager type="JDBC" />
            <dataSource type="POOLED">
                <property name="driver" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
                <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/mybatis" />
                <property name="username" value="root" />
                <property name="password" value="password" />
            </dataSource>
        </environment>
    </environments>
</configuration>

创建数据库表和插入数据

CREATE TABLE `user` (
    `id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `name` VARCHAR(255) DEFAULT NULL,
    `age` INT(11) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `user` (name, age) VALUES ('tom', 20);
INSERT INTO `user` (name, age) VALUES ('jerry', 22);

编写Mapper接口和Mapper XML

Mapper接口：

public interface UserMapper {
    User getUserById(Integer id);
}

对应的Mapper XML文件：

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

编写测试代码

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

import java.io.InputStream;

public class MybatisTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 读取配置文件
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        // 打开会话
        try (SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 第一次查询user表
            User user1 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("第一次查询结果：");
            System.out.println(user1);

            // 第二次查询user表，这里会直接从SqlSession缓存中取
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("第二次查询结果：");
            System.out.println(user2);
        }
    }
}

从上面的测试代码中可以看到，当我们先执行一次查询后，再执行相同的查询，Mybatis会直接返回缓存中的结果，而不会执行SQL语句。

Mybatis一级缓存的失效机制

一级缓存虽然是SqlSession级别的，但它不会一直保持有效。当SqlSession执行完关闭操作后，缓存会失效。此外，Mybatis还提供了多种方法来手动控制缓存的失效，具体包括以下几种情况：

手动刷新缓存：通过调用 SqlSession 提供的 clearCache() 方法可以手动清空当前SqlSession中的缓存。
增删改操作：当执行了增删改操作（Insert、Update、Delete）后，Mybatis会自动清除当前SqlSession中的缓存。
commit() 或 rollback()：当执行 commit() 或 rollback() 操作时，会自动清除缓存。
SqlSession.close()：当SqlSession被关闭时，缓存自动失效。

下面以手动刷新缓存和执行增删改操作为例，详细说明这两种情况：

手动刷新缓存

在执行查询操作之前，可以手动调用 clearCache() 方法来刷新缓存。这样在执行查询时，Mybatis会重新执行SQL并更新缓存。

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

import java.io.InputStream;

public class MybatisTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        try (SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 第一次查询user表
            User user1 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("第一次查询结果：");
            System.out.println(user1);

            // 手动刷新缓存
            session.clearCache();

            // 第二次查询user表，这次会重新执行SQL并更新缓存
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("第二次查询结果：");
            System.out.println(user2);
        }
    }
}

执行增删改操作

当执行了增删改操作时，Mybatis会自动清除缓存。这里以执行一个删除操作为例：

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

import java.io.InputStream;

public class MybatisTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        try (SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 第一次查询user表
            User user1 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("第一次查询结果：");
            System.out.println(user1);

            // 删除操作
            mapper.deleteUser(1);
            session.commit(); // 提交事务，清除缓存

            // 第二次查询user表，这次会执行SQL并返回新的结果
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("第二次查询结果：");
            System.out.println(user2);
        }
    }
}

上面的代码中，在执行删除操作后，通过调用 commit() 提交事务，这会自动清除缓存，使得后续的查询操作会重新执行SQL语句。

Mybatis一级缓存的适用场景

一级缓存适用于以下场景：

频繁查询：当应用中存在大量重复查询时，可以利用一级缓存来减少数据库访问次数，提高查询效率。
减少数据库访问：当查询的复杂度较低或查询的数据量较小时，使用一级缓存可以减少数据库访问次数，从而降低数据库压力。
数据一致性要求不严格：对于某些查询结果不需要实时更新的应用场景，使用一级缓存可以提升应用性能。
单线程操作：由于一级缓存是SqlSession级别的，因此适用于单线程操作的场景。如果在多线程环境下使用，需要注意线程安全问题。

适用场景代码示例

通过以下代码示例，读者可以更好地理解Mybatis一级缓存在实际应用中的工作方式：

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

import java.io.InputStream;

public class MybatisTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        try (SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 频繁查询示例
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                User user = mapper.getUserById(1);
                System.out.println("查询结果：" + user);
            }

            // 减少数据库访问示例
            User user = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("查询结果：" + user);

            // 数据一致性要求不严格示例
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                User user = mapper.getUserById(1);
                System.out.println("查询结果：" + user);
            }
        }
    }
}

通过这些代码示例，读者可以更好地理解Mybatis一级缓存在实际应用中的工作方式，进一步提高文章的实用性和可读性。

一级缓存对于单个SqlSession内的数据查询是非常有效的。它可以帮助减少数据库访问次数，从而提高系统的性能。然而，在多线程或多SqlSession环境下，一级缓存的效果会大幅降低，因此在这些场景下需要考虑使用二级缓存或其他解决方案。

Mybatis一级缓存的常见问题及解决方法

在使用Mybatis一级缓存的过程中，可能会遇到一些常见的问题，例如缓存失效过早、缓存命中率低、缓存中的数据不一致等。下面我们分别讨论这些问题及其解决方法。

缓存失效过早

缓存失效过早意味着缓存中的数据在应该被使用的时候被清除了，这会导致每次查询都需要重新执行SQL语句，从而浪费了缓存的效果。这种情况通常发生在执行了不必要的增删改操作后，或者手动刷新了缓存。

解决方法：

减少不必要的SQL执行：在开发过程中，尽量避免不必要的增删改操作，确保只有在真正需要时才进行数据的修改，以减少缓存的清除。
合理使用事务：当需要执行多个操作时，可以考虑将这些操作放在同一个事务中，这样可以减少不必要的缓存清除，提高缓存的命中率。
避免频繁手动刷新缓存：除非确实需要，否则不要频繁调用 clearCache() 方法来手动刷新缓存。

缓存命中率低

缓存命中率低意味着缓存中存储的数据很少被使用，从而导致缓存的效果不明显。这种情况通常发生在查询的数据量较大、查询的频率较低或者数据更新频率较高时。

解决方法：

优化查询逻辑：确保查询的逻辑合理，减少不必要的复杂查询，提高缓存的命中率。
调整缓存策略：可以通过调整数据库的设计或者查询策略，使得查询的数据更适合缓存。例如，可以通过分页查询来减少查询的数据量，从而提高缓存的命中率。
合理设置缓存大小：如果缓存的大小过小，可能无法容纳足够的数据，导致缓存命中率低。适当增加缓存的大小，可以提高缓存的命中率。

缓存中的数据不一致

缓存中的数据不一致指的是缓存中的数据与数据库中的数据不一致。这种情况通常发生在执行了增删改操作后，或者在多线程环境下使用缓存时。

解决方法：

避免使用多线程：由于一级缓存是SqlSession级别的，因此在多线程环境下使用时需要特别注意线程安全问题。可以考虑使用二级缓存或其他解决方案来解决多线程环境下的缓存问题。
确保事务的一致性：在执行增删改操作时，确保事务的一致性，避免在事务未提交时就查询数据，导致缓存中的数据不一致。
手动刷新缓存：在执行增删改操作后，可以手动调用 clearCache() 方法来刷新缓存，确保缓存中的数据是最新的。

通过上述方法，可以有效地解决Mybatis一级缓存中常见的问题，提高缓存的效果，从而提升应用的性能和效率。

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