Mybatis一级缓存学习教程

Mybatis是一优秀的持久层框架，支持强大的缓存机制，包括一级缓存和二级缓存，其中一级缓存存在于SqlSession对象中，能够显著减少数据库访问次数。本文将详细介绍Mybatis一级缓存学习，包括其工作原理、使用方法及常见问题解决方法。

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的核心特性是其强大的缓存机制，该机制可以显著提高数据库查询性能。Mybatis提供了一级缓存和二级缓存两种缓存方式。

Mybatis缓存机制通过在内存中存储查询结果，从而减少了对数据库的访问次数，提高了系统性能。缓存机制可以分为一级缓存和二级缓存。

一级缓存和二级缓存的区别

一级缓存存在于SqlSession对象中，作用范围是在一个SqlSession内，而二级缓存存在于配置的Mapper中，可以被配置为跨SqlSession共享，因此可以被多个SqlSession访问。二级缓存默认是关闭的，需要在配置文件中进行配置。

一级缓存

一级缓存也称为会话缓存（Session Cache），存在于SqlSession对象中。每当SqlSession执行一个查询时，它会首先检查该查询是否已被执行过，并且该查询的结果是否仍然有效。如果有效，Mybatis会直接从缓存中返回结果，从而避免了对数据库的访问。

二级缓存

二级缓存也称为全局缓存（Global Cache），存在于配置的Mapper中。二级缓存可以被配置为跨SqlSession共享，因此可以被多个SqlSession访问。二级缓存默认是关闭的，需要在配置文件中进行配置。

一级缓存的机制是基于SqlSession对象的。当SqlSession执行SQL查询时，它会先检查缓存中是否已经存在对应的查询结果。如果存在，而且该查询结果仍然有效，那么直接从缓存中返回结果；否则，再执行SQL查询，并将结果存入缓存。

一级缓存的作用范围

一级缓存的作用范围是在一个SqlSession内。当SqlSession关闭时，与之关联的一级缓存也会被清空。因此，一级缓存主要用于减少同一个SqlSession内的重复查询操作。

一级缓存的生命周期

一级缓存的生命周期与SqlSession的生命周期一致。当SqlSession关闭时，一级缓存也会被释放掉。因此，一级缓存的生命周期可以看作是SqlSession的生命周期。

一级缓存的默认行为

一级缓存默认是开启的，不用进行任何配置。当SqlSession执行查询操作时，会自动检查缓存，如果缓存中有对应的查询结果，就直接返回缓存中的结果，否则执行数据库查询并将结果存入缓存中。

一级缓存的使用非常简单，它是自动启用的。你只需要保证SqlSession保持开启状态即可。另外，也可以手动清除一级缓存。

自动启用的一级缓存

Mybatis默认开启了一级缓存，因此你不需要进行任何配置。下面的代码示例展示了如何在一个SqlSession中执行查询操作：

// 获取SqlSession
SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

try {
    // 执行查询操作
    List<User> users = session.selectList("com.example.mapper.UserMapper.findAll");

    // 使用查询结果
    for (User user : users) {
        System.out.println(user.getName());
    }
} finally {
    // 关闭SqlSession
    session.close();
}

在这个示例中，session.selectList方法会检查缓存中是否已经存在"com.example.mapper.UserMapper.findAll"查询的结果，如果存在，直接返回缓存中的结果。

如何手动清除一级缓存

虽然Mybatis的一级缓存是自动启用的，但在某些情况下，你可能需要手动清除缓存。例如，当你执行了更新、插入或删除操作后，你可能需要手动清除缓存以确保查询结果的准确性。你可以通过调用SqlSession对象的clearCache()方法来清除缓存。

下面的代码示例展示了如何手动清除一级缓存：

// 获取SqlSession
SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

try {
    // 执行查询操作
    List<User> users = session.selectList("com.example.mapper.UserMapper.findAll");

    // 使用查询结果
    for (User user : users) {
        System.out.println(user.getName());
    }

    // 执行更新操作
    User user = new User();
    user.setId(1);
    user.setName("New Name");
    session.update("com.example.mapper.UserMapper.updateUser", user);

    // 手动清除缓存
    session.clearCache();

    // 再次执行查询操作，此时缓存已经清空
    users = session.selectList("com.example.mapper.UserMapper.findAll");
    for (User user1 : users) {
        System.out.println(user1.getName());
    }
} finally {
    // 关闭SqlSession
    session.close();
}

在这个示例中，我们首先执行了一次查询操作，然后执行了一个更新操作，并手动清除了缓存。再次执行查询操作时，Mybatis会重新从数据库中获取数据，而不是使用缓存中的旧数据。

缓存失效的原因

缓存失效的原因主要有以下几个方面：

1. 数据更新：当数据库中的数据发生更新、插入或删除操作时，缓存中的数据可能会变得不准确。因此，在执行数据更新操作后，应该手动清除缓存。
2. SQL语句变化：如果同一个查询语句有不同的参数，缓存中的结果可能不适用。这种情况下，Mybatis会为不同的参数生成不同的缓存条目。
3. SqlSession关闭：当SqlSession关闭时，缓存也会被清空。因此，在同一个SqlSession中执行相同的查询可能会使用缓存，而在不同的SqlSession中执行相同的查询则不会使用缓存。

下面的代码示例展示了在更新操作后未手动清除缓存的情况：

// 执行更新操作
User user = new User();
user.setId(1);
user.setName("New Name");
session.update("com.example.mapper.UserMapper.updateUser", user);

// 再次执行查询操作，此时缓存中的旧数据仍然被使用
List<User> users = session.selectList("com.example.mapper.UserMapper.findAll");
for (User user1 : users) {
    System.out.println(user1.getName());
}

在上述代码中，更新操作后未手动清除缓存，导致查询操作仍然使用旧的缓存数据。

如何解决脏读问题

脏读问题是指在更新操作之后，查询操作仍然读取到旧的数据。要解决这个问题，可以在执行更新操作后手动清除缓存，以确保查询操作能够获取到最新的数据。如下所示：

// 获取SqlSession
SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

try {
    // 执行查询操作
    List<User> users = session.selectList("com.example.mapper.UserMapper.findAll");

    // 使用查询结果
    for (User user : users) {
        System.out.println(user.getName());
    }

    // 执行更新操作
    User user = new User();
    user.setId(1);
    user.setName("New Name");
    session.update("com.example.mapper.UserMapper.updateUser", user);

    // 手动清除缓存
    session.clearCache();

    // 再次执行查询操作，此时缓存已经清空
    users = session.selectList("com.example.mapper.UserMapper.findAll");
    for (User user1 : users) {
        System.out.println(user1.getName());
    }
} finally {
    // 提交事务
    session.commit();
    // 关闭SqlSession
    session.close();
}

在这个示例中，我们执行了一个更新操作，并手动清除了缓存，确保查询操作能够获取到最新的数据。

缓存失效的其他示例

当执行插入、删除或更新操作后，如果未手动清除缓存，查询操作可能仍然使用旧的数据。下面的代码展示了这种情况：

// 获取SqlSession
SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

try {
    // 执行查询操作
    List<User> users = session.selectList("com.example.mapper.UserMapper.findAll");

    // 使用查询结果
    for (User user : users) {
        System.out.println(user.getName());
    }

    // 执行插入操作
    User user = new User();
    user.setId(1);
    user.setName("New Name");
    session.insert("com.example.mapper.UserMapper.insertUser", user);

    // 再次执行查询操作，此时缓存中的旧数据仍然被使用
    users = session.selectList("com.example.mapper.UserMapper.findAll");
    for (User user1 : users) {
        System.out.println(user1.getName());
    }
} finally {
    // 提交事务
    session.commit();
    // 关闭SqlSession
    session.close();
}

在这个示例中，插入操作后未手动清除缓存，导致查询操作仍然使用旧的缓存数据。

设置缓存的时间间隔

虽然Mybatis的一级缓存是基于SqlSession的，没有提供设置缓存时间间隔的选项。但你可以通过配置二级缓存来间接影响一级缓存的行为。例如，你可以在二级缓存配置中设置缓存的时间间隔。

<cache
  eviction="FIFO"
  flushInterval="60000"
  size="512"
  readOnly="true"/>

在这个示例中，flushInterval属性定义了缓存刷新的时间间隔（毫秒），eviction属性定义了缓存的淘汰策略，size属性定义了缓存的最大大小，readOnly属性定义了缓存是否只读。

设置缓存的大小

同样，Mybatis的一级缓存没有提供设置缓存大小的选项。但你可以通过配置二级缓存来设置缓存的大小。例如，你可以在二级缓存配置中设置缓存的最大大小。

<cache
  eviction="FIFO"
  flushInterval="60000"
  size="512"
  readOnly="true"/>

在这个示例中，size属性定义了缓存的最大大小。

如何在项目中合理使用一级缓存

在实际项目中，合理使用一级缓存在提高查询性能的同时，也需要考虑到数据的一致性问题。下面是一些在项目中合理使用一级缓存的建议：

1. 单一SqlSession内的查询操作：在同一个SqlSession内执行多次相同的查询操作时，可以利用一级缓存减少数据库访问次数，提高性能。
2. 手动清除缓存：在更新、插入或删除操作后，手动清除缓存，确保查询操作能够获取到最新的数据。
3. 事务管理：在事务提交后，确保查询操作能够获取到最新的数据。可以通过手动清除缓存或在事务提交后重新打开一个新的SqlSession。

案例分析：一级缓存提升查询性能

假设我们有一个用户管理系统，其中包含了用户的基本信息，如用户名、年龄和邮箱。在该系统中，我们经常需要查询用户列表。下面是一个具体的案例分析，展示如何通过Mybatis的一级缓存提升查询性能。

首先，我们定义了一个用户的映射文件UserMapper.xml，其中包含了一个查询所有用户的SQL语句。

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

接下来，我们编写了一个简单的Java程序，用于测试一级缓存的效果。在这个程序中，我们首先查询用户列表，然后更新一个用户的姓名，并再次查询用户列表。为了确保查询操作能够获取到最新的数据，我们在更新操作后手动清除了缓存。

import org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactoryBuilder;

import java.io.InputStream;
import java.util.List;

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

        // 获取SqlSession
        SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

        try {
            // 执行查询操作
            List<User> users = session.selectList("com.example.mapper.UserMapper.findAll");

            // 打印查询结果
            for (User user : users) {
                System.out.println(user.getName());
            }

            // 更新用户信息
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("New Name");
            session.update("com.example.mapper.UserMapper.updateUser", user);

            // 手动清除缓存
            session.clearCache();

            // 再次执行查询操作
            users = session.selectList("com.example.mapper.UserMapper.findAll");
            for (User user1 : users) {
                System.out.println(user1.getName());
            }
        } finally {
            // 提交事务
            session.commit();
            // 关闭SqlSession
            session.close();
        }
    }
}

在这个示例中，我们首先执行了一次查询操作，然后执行了一个更新操作，并手动清除了缓存。再次执行查询操作时，Mybatis会重新从数据库中获取数据，而不是使用缓存中的旧数据。

通过这种方式，我们可以利用一级缓存来提高查询性能，同时确保查询操作能够获取到最新的数据。