Mybatis一级缓存入门详解

Mybatis一级缓存入门文章将带你了解Mybatis框架中一级缓存的工作机制，包括其默认开启状态和在同一个SqlSession中的有效性。文章详细解释了如何利用一级缓存避免重复查询数据库，从而提高应用性能。此外，还将探讨一级缓存的适用场景、可能遇到的问题及解决方案。

1.1 Mybatis是什么

Mybatis 是一款优秀的持久层框架，它支持自定义 SQL、存储过程以及高级映射。Mybatis避免了几乎所有的 JDBC 代码和手动设置参数以及获取结果集。Mybatis可以使用简单的 XML 或注解进行配置和原始映射，将接口和 Java 的 POJOs(Plain Old Java Objects，普通的 Java 对象)映射成数据库中的记录。

1.2 Mybatis的特点与优势

Mybatis具有以下特点与优势：

• 灵活的SQL执行：Mybatis提供了灵活的SQL执行能力，可以直接编写SQL语句，支持存储过程，可以进行复杂的查询和操作。
• 强大的映射功能：能够将Java对象与数据库的表以及SQL语句进行映射，从而简化了数据操作。
• 高性能：由于避免了数据库连接的频繁创建、销毁，以及JDBC代码的冗余，使得Mybatis的执行效率更高。
• 支持多种数据库：Mybatis支持多种数据库，如 MySQL、Oracle、SQL Server、DB2等。
• 易于扩展：Mybatis提供了插件功能，用户可以在运行时动态扩展和修改它，如提供自定义的SQL查询、自定义的动态SQL执行等。
• 支持自定义类型处理器：用户可以自定义类型处理器，将数据库中的字段类型与Java对象中的字段类型进行相互转换。
• 支持延迟加载：Mybatis支持延迟加载，即当需要时才加载数据，以提高系统性能。
• 支持缓存：Mybatis支持一级缓存和二级缓存，可以大大提高系统查询效率。

2.1 缓存的基本概念

缓存是一种计算机科学概念，用于存储频繁访问的数据，避免每次访问都从原始数据源获取，从而减少访问延迟并提高数据访问效率。在数据库应用中，缓存可以显著减少数据库负载，提升应用性能。

2.2 缓存的作用

缓存的主要作用包括：

• 减少数据库访问次数：通过缓存存储常用数据，减少对数据库的直接访问次数，降低数据库负载。
• 提高数据访问速度：缓存中存储的数据可以直接使用，访问速度远快于从数据库中读取数据。
• 改善用户体验：由于数据加载速度加快，用户感知到的响应时间更短，从而提升了用户体验。
• 优化网络资源：对于需要频繁网络访问的系统，缓存可以减少网络请求次数，节省带宽。

3.1 Mybatis一级缓存

Mybatis的一级缓存是指SqlSession级别的缓存，也就是说，每开启一个SqlSession，该SqlSession中就会有一个缓存，这个缓存就叫做一级缓存。一级缓存默认是开启的，它只在同一个SqlSession中有效，当SqlSession关闭，则一级缓存会失效。

3.2 Mybatis二级缓存

Mybatis的二级缓存是指mapper级别的缓存，也就是说，不同SqlSession之间可以共享二级缓存。二级缓存默认是关闭的，如果开启，则需要在SqlMapConfig.xml文件中配置，并且在mapper.xml文件中也需要配置。二级缓存可以在不同的SqlSession之间共享，也就是说，当一个SqlSession查询出数据后，这些数据会被缓存起来，当其他SqlSession需要查询相同的数据时，可以直接从缓存中获取，而不需要再次查询数据库。

4.1 一级缓存的工作原理

一级缓存是SqlSession级别的缓存，也就是说，只要SqlSession没有关闭，一级缓存就会一直有效。当SqlSession执行一个查询后，查询结果会被缓存起来，当其他相同的查询执行时，SqlSession会直接从缓存中获取数据，而不会再次执行查询。

4.2 如何在Mybatis中启用一级缓存

一级缓存默认是开启的，不需要额外配置。一级缓存的有效期是当前SqlSession的有效期，当SqlSession关闭时，一级缓存就会失效。此外，一级缓存的启用机制是基于每个SqlSession的，其核心在于查询结果的缓存和自动更新机制。

5.1 缓存的适用场景

缓存的适用场景主要取决于应用的具体需求和数据的特性。以下是一些典型的缓存适用场景：

• 数据不频繁更改的场景：如果数据经常被修改或插入，那么缓存的效果会大大降低，因为缓存中的数据会很快过期无效。如果数据相对稳定，则缓存可以大幅度提高查询的性能。
• 数据读取量大于写入量的场景：如果应用的读取请求远多于写入请求，那么缓存可以有效减少数据库的读取压力。
• 查询复杂度较高的场景：对于复杂的查询，缓存可以存储查询结果，避免重复执行复杂的SQL语句，从而提高效率。

5.2 缓存带来的性能提升

缓存可以带来显著的性能提升，主要体现在以下几个方面：

• 减少数据库访问：缓存存储了频繁访问的数据，减少了对数据库的直接访问，从而减轻了数据库的负载。
• 提升查询速度：从缓存中读取数据比从数据库读取数据更快，从而提升了应用的响应速度。
• 降低网络延迟：对于支持分布式缓存的应用，缓存可以减少网络传输的延迟，进一步提高性能。

6.1 缓存常见问题

一级缓存使用过程中可能会遇到以下问题：

• 数据一致性问题：在并发环境下，如果数据修改频繁，缓存中的数据可能会与数据库中的数据不一致。
• 缓存击穿：当缓存中存储的数据被频繁访问且此时数据被删除或失效，会导致大量的请求直接访问数据库，造成数据库压力过大。
• 缓存穿透：当缓存中没有存储的数据被频繁访问，大量的请求直接访问数据库，增加了数据库的负担。
• 缓存雪崩：如果缓存系统突然失效或大量缓存数据同时失效，会导致大量请求直接打到数据库，造成数据库压力过大。

6.2 如何解决缓存带来的问题

解决一级缓存带来的问题，可以采取以下几种策略：

• 设置合理的缓存有效期：通过设置合理的缓存有效期，可以确保缓存中的数据与数据库中的数据保持一致，例如，可以设置缓存有效期为数据更新后的5分钟。
• 使用分布式缓存：使用分布式缓存可以减少单点故障的风险，提高缓存的可靠性。例如，可以使用Redis或Memcached等分布式缓存系统。
• 实现缓存更新策略：当数据库中的数据发生变更时，及时更新缓存中的数据，确保缓存中的数据与数据库中的数据保持一致。
• 采用缓存预热和加载策略：在应用启动时预先加载热点数据到缓存中，减少缓存穿透的可能性。
• 使用缓存淘汰策略：合理设置缓存淘汰策略，例如LRU（Least Recently Used）或LFU（Least Frequently Used），确保缓存中的数据是最为重要的数据。

为了更好地理解Mybatis一级缓存的工作原理，下面通过一个具体的示例来演示如何使用Mybatis的一级缓存。

示例代码

假设有一个用户表user，包含用户的id和username，我们希望查询用户的username，并演示如何利用Mybatis的一级缓存来避免重复查询数据库。

1. 创建数据库表

CREATE TABLE `user` (
  `id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `username` VARCHAR(50) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

插入一些示例数据：

INSERT INTO `user` (`id`, `username`) VALUES ('1', 'zhangsan');
INSERT INTO `user` (`id`, `username`) VALUES ('2', 'lisi');
INSERT INTO `user` (`id`, `username`) VALUES ('3', 'wangwu');

2. 创建用户实体类

创建一个简单的Java实体类User，对应数据库中的user表：

public class User {
    private int id;
    private String username;

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }
}

3. 创建Mapper接口和Mapper XML文件

定义一个简单的Mapper接口UserMapper：

public interface UserMapper {
    User selectUserById(int id);
}

创建对应的Mapper XML文件UserMapper.xml，定义SQL语句：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <select id="selectUserById" resultType="com.example.entity.User">
        SELECT id, username FROM user WHERE id = #{id}
    </select>
</mapper>

4. 配置Mybatis

在mybatis-config.xml配置文件中，定义数据库连接和Mapper XML文件的位置：

<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>
    <mappers>
        <mapper resource="com/example/mapper/UserMapper.xml"/>
    </mappers>
</configuration>

5. 编写测试代码

创建一个测试类来演示如何使用Mybatis的一级缓存：

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 java.io.IOException;
import java.io.Reader;

public class MybatisCacheExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 读取配置文件
        Reader reader = Resources.getResourceAsReader("mybatis-config.xml");
        // 构建SqlSessionFactory
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(reader);
        SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
        try {
            // 第一次查询，SqlSession会执行SQL语句
            UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
            User user1 = userMapper.selectUserById(1);
            System.out.println("First query: " + user1.getUsername());

            // 第二次查询，SqlSession会从缓存中获取数据
            User user2 = userMapper.selectUserById(1);
            System.out.println("Second query: " + user2.getUsername());
        } finally {
            sqlSession.close();
        }
    }
}

6. 运行测试代码

运行测试代码，可以看到以下输出：

First query: zhangsan
Second query: zhangsan

从输出结果可以看出，第一次查询执行了SQL语句，而第二次查询从缓存中直接获取了用户数据，没有再次执行SQL语句。

通过以上示例，可以清楚地看到Mybatis一级缓存的工作原理和使用方法。一级缓存默认开启，有效期内可以避免重复查询数据库。理解并合理应用缓存机制，可以显著提升应用性能，减少数据库的访问压力。