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Mybatis二级缓存教程：入门与实践

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概述

本文介绍了Mybatis缓存机制中的二级缓存，包括其概念、启用配置方法及使用场景。文章详细讲解了如何通过配置Mapper XML文件和全局配置文件来开启二级缓存，并提供了实际示例演示其性能提升效果。此外，文章还讨论了二级缓存的局限性和注意事项，帮助读者全面理解二级缓存的使用。

Mybatis缓存简介

Mybatis 是一个优秀的持久层框架，它支持自定义 SQL、存储过程以及高级映射。Mybatis 简化了 JDBC 的使用，提供了强大的查询映射，使得 Java 对象与数据库记录之间的映射变得简单直接。Mybatis 的缓存机制是其一个重要的特性，旨在提高应用程序的性能和响应速度。在 Mybatis 中，缓存分为一级缓存和二级缓存。

一级缓存与二级缓存的概念

一级缓存，也称为本地缓存或会话缓存，是 Mybatis 内置的缓存机制，每个 SqlSession 对象都有自己的缓存区域，用来存储执行过的 SQL 语句及其结果对象。当同一个 SqlSession 对象执行相同的 SQL 语句时，Mybatis 会优先从缓存中查找结果。如果缓存中有该 SQL 语句的结果对象，则直接返回，避免了不必要的查询数据库操作。

二级缓存，也称为共享缓存或多会话缓存，是全局缓存，可以被同一个命名空间内的所有 SqlSession 对象共享。二级缓存缓存的是整个 Mapper 的 SQL 语句及其结果，而不是某个具体的 SQLSession。当不同的 SqlSession 对象执行相同的 SQL 语句时，Mybatis 会先从二级缓存中查找结果。如果二级缓存中有该 SQL 语句的结果对象，则直接返回，从而提高了性能。

一级缓存与二级缓存的区别

作用范围：
- 一级缓存的作用范围是单个 SqlSession 对象；
- 二级缓存的作用范围是整个Mapper。
缓存生命周期：
- 一级缓存的生命周期与 SqlSession 对象的生命周期相同，当 SqlSession 被关闭时，一级缓存也随之失效；
- 二级缓存的生命周期更长，通常与整个应用程序的生命周期相同，只有在应用程序关闭或者 Mapper 被清除时才会失效。
缓存共享性：
- 一级缓存仅由一个 SqlSession 使用，不会被其他 SqlSession 访问；
- 二级缓存可以被多个 SqlSession 共享，允许多个 SqlSession 访问同一个缓存。

二级缓存的启用与配置

要使用 Mybatis 的二级缓存，首先需要开启二级缓存功能，然后配置相应的缓存参数。

开启二级缓存的步骤

配置 Mapper XML 文件：
在 Mapper XML 文件中，为需要使用二级缓存的 Mapper 配置 <cache> 标签。具体的配置如下：
```
<cache/>
```
这行配置可以启用该 Mapper 的二级缓存，如果不需要默认的二级缓存配置，可以自定义配置，例如设置缓存的大小、刷新间隔等参数。
配置 Mybatis 的全局配置文件：
在 Mybatis 的全局配置文件（mybatis-config.xml）中，添加 <setting> 标签，开启全局的二级缓存功能：
```
<settings>
   <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
</settings>
```
设置 cacheEnabled 为 true 可以启用全局的二级缓存功能。如果未显式设置，则默认为 false。

配置 SqlSessionFactoryBuilder 缓存

在 Mybatis 中，可以使用 SqlSessionFactoryBuilder 创建 SqlSessionFactory，进而获取 SqlSession。为了保证二级缓存的正常工作，需要确保 SqlSessionFactoryBuilder 创建的 SqlSessionFactory 是线程安全的，并且 SqlSession 的配置中开启了缓存功能。

import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactoryBuilder;
import org.apache.ibatis.io.Resources;
import org.apache.ibatis.session.Configuration;

public class CacheConfigExample {
   public static void main(String[] args) throws Exception {
       // 加载配置文件
       String resource = "mybatis-config.xml";
       InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);

       // 创建 SqlSessionFactoryBuilder
       SqlSessionFactoryBuilder builder = new SqlSessionFactoryBuilder();

       // 创建 SqlSessionFactory
       SqlSessionFactory sqlSessionFactory = builder.build(inputStream);

       // 获取 Configuration 对象
       Configuration configuration = sqlSessionFactory.getConfiguration();

       // 开启二级缓存
       configuration.setCacheEnabled(true);

       // 设置缓存的过期时间
       configuration.addCache(new Cache("mybatis.cache") {
           @Override
           public long getTimeToLiveSeconds() {
               return 600; // 设置缓存的过期时间为10分钟
           }
       });

       // 获取 SqlSession
       try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
           // 使用 SqlSession 进行数据库操作
       }
   }
}

使用二级缓存的场景示例

二级缓存可以在一些特定的场景下显著提高性能。例如，在一个高并发的应用中，如果同一个 Mapper 中相同的 SQL 语句被多个不同的 SqlSession 执行，二级缓存可以避免多次查询数据库，从而提高系统性能。

实际案例演示

假设我们有一个用于查询用户信息的 Mapper，频繁地查询同一个用户的详细信息。通过使用二级缓存，可以避免多次查询数据库，从而提高查询效率。

Mapper XML 文件配置：
首先，为该 Mapper 配置二级缓存：

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

测试代码示例：

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

public class CacheExample {
   public static void main(String[] args) throws Exception {
       // 加载配置文件
       String resource = "mybatis-config.xml";
       InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);

       // 创建 SqlSessionFactoryBuilder
       SqlSessionFactoryBuilder builder = new SqlSessionFactoryBuilder();

       // 创建 SqlSessionFactory
       SqlSessionFactory sqlSessionFactory = builder.build(inputStream);

       // 获取 Configuration 对象
       Configuration configuration = sqlSessionFactory.getConfiguration();

       // 开启全局二级缓存
       configuration.setCacheEnabled(true);

       try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
           // 获取 Mapper 接口
           UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);

           // 第一次查询
           User user1 = userMapper.getUserById(1L);
           System.out.println("User1: " + user1);

           // 第二次查询，期望从缓存中获取
           User user2 = userMapper.getUserById(1L);
           System.out.println("User2: " + user2);
       }
   }
}

二级缓存带来的性能提升

通过使用二级缓存，上述示例中的两次查询用户信息操作中，第二次查询可以从缓存中获取，避免了与数据库的交互。这在高并发的应用场景下，能够显著提高系统的性能和响应速度。

二级缓存的局限性与注意事项

虽然二级缓存可以显著提升应用性能，但其也存在一些局限性和注意事项。

二级缓存的局限性

数据一致性问题：
二级缓存虽然提高了查询速度，但可能导致数据的一致性问题。例如，当多个 SqlSession 对象同时访问和修改同一个缓存数据时，可能会导致数据不一致。因此，在使用二级缓存时，需要确保事务的隔离级别能够满足需求。
二级缓存的刷新机制：
缓存数据的刷新策略也是需要考虑的问题。如果缓存数据过期时间过长，可能会导致缓存的数据与数据库中的数据不一致。因此，需要合理设置缓存数据的过期时间，以保证缓存数据的时效性和准确性。

使用二级缓存时的注意事项

事务隔离级别：
在开启二级缓存的情况下，需要确保事务的隔离级别能够满足应用的需求。如果隔离级别过低（如读未提交），可能会导致脏读问题，影响数据的一致性。
缓存的淘汰策略：
在配置二级缓存时，可以设置缓存的淘汰策略，如 LRU（Least Recently Used）、FIFO（First In First Out）等。合理的淘汰策略可以提高缓存的利用率，避免缓存占用过多的内存资源。
缓存的刷新策略：
需要合理设置缓存数据的刷新策略，如设置缓存数据的过期时间或自动刷新机制。这可以确保缓存数据的时效性和准确性。
性能测试与监控：
在实际应用中，需要对二级缓存的性能进行测试与监控，根据实际情况调整缓存的配置，以达到最优的性能效果。

二级缓存的测试方法

为了确保二级缓存功能的正确性和性能，可以通过编写测试用例来验证二级缓存的行为。

编写测试用例

测试缓存的命中情况：
通过多次查询同一条数据，验证缓存是否能够命中。

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

public class CacheHitTest {
   public static void main(String[] args) throws Exception {
       // 加载配置文件
       String resource = "mybatis-config.xml";
       InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);

       // 创建 SqlSessionFactoryBuilder
       SqlSessionFactoryBuilder builder = new SqlSessionFactoryBuilder();

       // 创建 SqlSessionFactory
       SqlSessionFactory sqlSessionFactory = builder.build(inputStream);

       // 获取 Configuration 对象
       Configuration configuration = sqlSessionFactory.getConfiguration();

       // 开启全局二级缓存
       configuration.setCacheEnabled(true);

       try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
           // 获取 Mapper 接口
           UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);

           // 第一次查询
           User user1 = userMapper.getUserById(1L);
           System.out.println("User1: " + user1);

           // 第二次查询，期望从缓存中获取
           User user2 = userMapper.getUserById(1L);
           System.out.println("User2: " + user2);
       }
   }
}

测试缓存的刷新机制：
编写测试用例来验证缓存的刷新机制是否有效。

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

public class CacheRefreshTest {
   public static void main(String[] args) throws Exception {
       // 加载配置文件
       String resource = "mybatis-config.xml";
       InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);

       // 创建 SqlSessionFactoryBuilder
       SqlSessionFactoryBuilder builder = new SqlSessionFactoryBuilder();

       // 创建 SqlSessionFactory
       SqlSessionFactory sqlSessionFactory = builder.build(inputStream);

       // 获取 Configuration 对象
       Configuration configuration = sqlSessionFactory.getConfiguration();

       // 开启全局二级缓存
       configuration.setCacheEnabled(true);

       try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
           // 获取 Mapper 接口
           UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);

           // 第一次查询
           User user1 = userMapper.getUserById(1L);
           System.out.println("User1: " + user1);

           // 更新数据库
           User userUpdate = new User(1L, "updatedUser");
           sqlSession.update("com.example.mapper.UserMapper.updateUser", userUpdate);
           sqlSession.commit();

           // 第二次查询，期望从缓存中获取，但缓存应该已经刷新
           User user2 = userMapper.getUserById(1L);
           System.out.println("User2: " + user2);
       }
   }
}

测试缓存的并发情况：
编写并发测试用例，确保多个线程访问二级缓存时能够正确处理。

import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactoryBuilder;
import org.apache.ibatis.io.Resources;
import org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import org.apache.ibatis.session.Configuration;
import com.example.mapper.UserMapper;
import com.example.model.User;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ConcurrentCacheTest {
   public static void main(String[] args) throws Exception {
       // 加载配置文件
       String resource = "mybatis-config.xml";
       InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);

       // 创建 SqlSessionFactoryBuilder
       SqlSessionFactoryBuilder builder = new SqlSessionFactoryBuilder();

       // 创建 SqlSessionFactory
       SqlSessionFactory sqlSessionFactory = builder.build(inputStream);

       // 获取 Configuration 对象
       Configuration configuration = sqlSessionFactory.getConfiguration();

       // 开启全局二级缓存
       configuration.setCacheEnabled(true);

       ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

       for (int i = 0; i < 10; i++) {
           executorService.submit(() -> {
               try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
                   // 获取 Mapper 接口
                   UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);

                   // 查询用户
                   User user = userMapper.getUserById(1L);
                   System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getId() + " - User: " + user);
               }
           });
       }

       executorService.shutdown();
       executorService.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
   }
}

测试结果分析

在上述测试用例中，分别验证了缓存的命中情况、刷新机制和并发情况。通过这些测试，确保二级缓存能够正确地命中缓存数据、及时刷新缓存数据，并且能够在多线程环境下正常工作。

总结与后续学习方向

通过本文的介绍，我们了解了 Mybatis 二级缓存的基本概念、启用和配置方法、使用场景以及注意事项。二级缓存可以显著提高应用的性能和响应速度，但在具体使用时也需要合理设置和测试，以确保缓存的正确性和性能。

二级缓存的总结

二级缓存是 Mybatis 提供的一种全局缓存机制，它可以被多个 SqlSession 对象共享，提高了系统的查询效率和响应速度。但是，使用二级缓存时需要注意事务隔离级别、缓存的淘汰策略和刷新机制，以避免数据一致性和缓存数据过期等问题。

Mybatis二级缓存教程：入门与实践

Mybatis缓存简介

一级缓存与二级缓存的概念

一级缓存与二级缓存的区别

二级缓存的启用与配置

开启二级缓存的步骤

使用二级缓存的场景示例

实际案例演示

二级缓存带来的性能提升

二级缓存的局限性与注意事项

二级缓存的局限性

使用二级缓存时的注意事项

二级缓存的测试方法

编写测试用例

测试结果分析

总结与后续学习方向

二级缓存的总结

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