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Mybatis一级缓存详解与应用教程

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概述

Mybatis缓存机制能够显著提升应用性能，分为一级缓存和二级缓存。一级缓存是SqlSession级别的缓存，只在当前SqlSession内有效，能够减少数据库访问次数并提高数据读取速度。本文将详细介绍Mybatis一级缓存的工作原理、启用与禁用方法以及最佳实践。

Mybatis缓存简介

Mybatis缓存机制是Mybatis提供的一个重要的功能，它能够显著提升应用的性能和响应速度。Mybatis缓存分为一级缓存和二级缓存。缓存的主要作用在于减少数据库访问次数，从而加快数据的读取速度，减少服务器负担。

Mybatis缓存的作用

缓存的主要作用在于减少数据库访问次数，从而加快数据的读取速度，减少服务器负担。具体到Mybatis，其缓存机制能够有效提高系统性能。具体来说：

减少数据库访问：缓存可以存储查询结果，避免每一次请求都通过数据库获取数据。
提高响应速度：当数据被缓存后，后续请求可以直接从缓存中获取，大大减少了响应时间。
减轻服务器负载：通过减少数据库访问，可以减轻服务器的负载，从而提高系统的整体性能。

Mybatis缓存的级别

Mybatis的缓存分为两个级别，分别是一级缓存和二级缓存：

一级缓存：也称为会话级缓存。每个Mybatis的SqlSession实例都有一个与之关联的缓存，这个缓存只在当前的SqlSession内有效。这意味着在同一个SqlSession中进行多次相同的查询时，Mybatis会从缓存中直接返回结果，而不会再次执行SQL语句。
二级缓存：也称为全局缓存。它是在一个Mapper（映射器）级别上共享的，也就是说所有SqlSession共享一个二级缓存实例。二级缓存的生命周期比一级缓存长，一般与整个应用的生命周期相同，当SqlSession关闭后，缓存数据仍然存在。二级缓存需要手动配置，并且只对具有相同namespace的Mapper有效。

Mybatis一级缓存概述

一级缓存的工作原理

一级缓存是SqlSession级别的缓存，每个SqlSession实例都有自己的缓存，这个缓存只在当前的SqlSession内有效。当执行查询时，Mybatis会先检查缓存中是否有该查询的结果。如果有，Mybatis会直接返回缓存中的结果，而不会执行SQL语句；如果没有，则会执行SQL语句，并将结果存入缓存。每次查询的结果都会存入缓存，直到该SqlSession关闭。

工作流程

执行查询：当执行查询时，Mybatis会先检查缓存中是否有该查询的结果。
缓存命中：如果有，Mybatis会直接返回缓存中的结果。
缓存未命中：如果没有，Mybatis会执行SQL语句，并将结果存入缓存。

示例代码

下面是一个简单的示例代码，展示了如何在同一个SqlSession中进行多次相同的查询。注意，这个示例需要一个已配置好的Mybatis环境，包括SqlSessionFactory和SqlSession。

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

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

        // 获取SqlSession
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
            // 第一次查询
            User user1 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user1);

            // 第二次查询
            User user2 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }

    private static SqlSessionFactory buildSessionFactory() {
        // 创建SqlSessionFactory
        String resource = "mybatis-config.xml";
        try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource)) {
            return new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        }
    }
}

在这个示例中，我们注意到，第二次查询的结果直接从缓存中获取，因此不需要再次执行SQL语句。

一级缓存的作用范围

一级缓存的作用范围是SqlSession级别的，也就是说，缓存数据只在当前的SqlSession内有效。当SqlSession关闭后，一级缓存中的数据会失效。

Mybatis一级缓存的启用与禁用

默认情况下的一级缓存启用

默认情况下，Mybatis的一级缓存是启用的。每个SqlSession实例都有一个与之关联的缓存。当调用SqlSession的查询方法时，Mybatis会自动检查缓存，如果缓存中有该查询的结果，则直接返回缓存中的结果。

示例代码

下面是一个简单的示例代码，展示了如何在同一个SqlSession中进行相同查询，以验证默认情况下的一级缓存是否启用。

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

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

        // 获取SqlSession
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
            // 第一次查询
            User user1 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user1);

            // 第二次查询
            User user2 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }

    private static SqlSessionFactory buildSessionFactory() {
        // 创建SqlSessionFactory
        String resource = "mybatis-config.xml";
        try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource)) {
            return new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        }
    }
}

在这个示例中，第二次查询会直接返回缓存中的结果，验证了一级缓存默认是启用的。

如何手动禁用一级缓存

虽然默认情况下Mybatis的一级缓存是启用的，但也可以手动禁用它。手动禁用一级缓存可以通过关闭SqlSession的缓存功能来实现。具体方法是调用SqlSession的clearCache()方法或者在查询时传递FlushCache参数。

示例代码

下面是一个示例代码，展示了如何手动禁用一级缓存。

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

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

        // 获取SqlSession
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
            // 第一次查询
            User user1 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user1);

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

            // 第二次查询
            User user2 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }

    private static SqlSessionFactory buildSessionFactory() {
        // 创建SqlSessionFactory
        String resource = "mybatis-config.xml";
        try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource)) {
            return new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        }
    }
}

在这个示例中，第二次查询会重新执行SQL语句，因为第一次查询的结果已经被清除出缓存。

Mybatis一级缓存的使用场景

何时使用一级缓存

一级缓存适用于以下场景：

频繁查询相同的数据：如果应用程序中有大量的重复查询，使用一级缓存可以显著提高性能。
小范围的数据缓存：一级缓存只在当前SqlSession内有效，对于需要在单次会话内缓存的数据是合适的。
低并发场景：一级缓存只在单个SqlSession内有效，对于低并发场景非常适合。

示例代码

下面是一个简单的示例代码，展示了如何在同一个SqlSession中进行多次相同的查询，以验证一级缓存的使用场景。

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

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

        // 获取SqlSession
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
            // 第一次查询
            User user1 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user1);

            // 第二次查询
            User user2 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }

    private static SqlSessionFactory buildSessionFactory() {
        // 创建SqlSessionFactory
        String resource = "mybatis-config.xml";
        try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource)) {
            return new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        }
    }
}

在这个示例中，第二次查询直接返回缓存中的结果，验证了一级缓存在频繁查询相同数据场景下的适用性。

如何合理利用一级缓存提高性能

合理利用一级缓存可以显著提高应用程序的性能。以下是一些提高性能的方法：

缓存策略：选择合适的缓存策略，例如LRU（最近最少使用）或LFU（最不经常使用）策略。
缓存清除：根据应用程序的实际情况，合理地清除缓存。例如在事务提交后清除缓存。
查询优化：优化查询语句，减少不必要的查询，合理利用缓存。

示例代码

下面是一个简单的示例代码，展示了如何在事务提交后清除缓存。

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

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

        // 获取SqlSession
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession(true)) {
            // 开始事务
            sqlSession.beginTransaction();

            // 第一次查询
            User user1 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user1);

            // 更新数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("张三");
            sqlSession.update("updateUserById", user);

            // 提交事务
            sqlSession.commit();

            // 第二次查询
            User user2 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }

    private static SqlSessionFactory buildSessionFactory() {
        // 创建SqlSessionFactory
        String resource = "mybatis-config.xml";
        try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource)) {
            return new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        }
    }
}

在这个示例中，第二次查询会重新执行SQL语句，因为第一次查询的结果已经被清除出缓存。这验证了在事务提交后清除缓存的合理性。

Mybatis一级缓存的常见问题

常见问题及解决方法

缓存失效：有时候缓存数据会失效，导致性能下降。
并发问题：在多线程环境下，如何处理缓存的并发访问问题。
缓存更新：如何确保缓存中的数据与数据库中的数据一致。

示例代码

下面是一个简单的示例代码，展示了如何解决缓存更新的问题。

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

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

        // 获取SqlSession
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession(true)) {
            // 开始事务
            sqlSession.beginTransaction();

            // 第一次查询
            User user1 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user1);

            // 更新数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("张三");
            sqlSession.update("updateUserById", user);

            // 提交事务
            sqlSession.commit();

            // 第二次查询
            User user2 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }

    private static SqlSessionFactory buildSessionFactory() {
        // 创建SqlSessionFactory
        String resource = "mybatis-config.xml";
        try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource)) {
            return new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        }
    }
}

在这个示例中，第二次查询会重新执行SQL语句，因为第一次查询的结果已经被清除出缓存。这验证了在事务提交后清除缓存的合理性。

一级缓存失效的原因与解决

一级缓存失效的常见原因包括：

SqlSession关闭：当SqlSession关闭后，缓存中的数据会被清除。
刷新缓存：通过调用SqlSession的clearCache()方法，可以手动清除缓存。
更新或删除操作：当进行更新或删除操作时，缓存中的数据会被清除，因为这些操作可能会改变数据库中的数据。

解决方法

显式关闭SqlSession：在不需要使用SqlSession时，显式关闭它。
刷新缓存：在需要清除缓存的场景下，手动调用clearCache()方法。
事务管理：在事务提交后清除缓存，确保缓存中的数据与数据库中的数据一致。

示例代码

下面是一个简单的示例代码，展示了如何在事务提交后清除缓存。

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

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

        // 获取SqlSession
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession(true)) {
            // 开始事务
            sqlSession.beginTransaction();

            // 第一次查询
            User user1 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user1);

            // 更新数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("张三");
            sqlSession.update("updateUserById", user);

            // 提交事务
            sqlSession.commit();

            // 第二次查询
            User user2 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }

    private static SqlSessionFactory buildSessionFactory() {
        // 创建SqlSessionFactory
        String resource = "mybatis-config.xml";
        try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource)) {
            return new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        }
    }
}

在这个示例中，第二次查询会重新执行SQL语句，因为第一次查询的结果已经被清除出缓存。这验证了在事务提交后清除缓存的合理性。

Mybatis一级缓存的实践案例

一级缓存的最佳实践

缓存策略选择：根据应用程序的具体需求，选择合适的缓存策略。
缓存清除策略：使用合理的缓存清除策略，例如事务提交后清除缓存，或者在更新数据后清除缓存。
查询优化：优化查询语句，避免不必要的查询。
并发控制：在多线程环境下，确保缓存的一致性和正确性。

示例代码

下面是一个简单的示例代码，展示了如何在事务提交后清除缓存。

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

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

        // 获取SqlSession
        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession(true)) {
            // 开始事务
            sqlSession.beginTransaction();

            // 第一次查询
            User user1 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user1);

            // 更新数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("张三");
            sqlSession.update("updateUserById", user);

            // 提交事务
            sqlSession.commit();

            // 第二次查询
            User user2 = sqlSession.selectOne("getUserById", 1);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }

    private static SqlSessionFactory buildSessionFactory() {
        // 创建SqlSessionFactory
        String resource = "mybatis-config.xml";
        try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource)) {
            return new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        }
    }
}

在这个示例中，第二次查询会重新执行SQL语句，因为第一次查询的结果已经被清除出缓存。这验证了在事务提交后清除缓存的合理性。

小案例演示如何使用一级缓存

案例背景

假设我们有一个简单的用户管理系统，需要频繁查询用户的个人信息，并更新用户的个人信息。

实现步骤

配置Mybatis：配置Mybatis的环境，包括SqlSessionFactory和SqlSession。
编写Mapper接口：定义Mapper接口，包括查询和更新用户信息的方法。
编写测试代码：测试一级缓存的使用情况。

示例代码

下面是一个完整的示例代码，展示了如何使用一级缓存。

Mybatis配置文件（mybatis-config.xml）

<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/mydb"/>
                <property name="username" value="root"/>
                <property name="password" value="password"/>
            </dataSource>
        </environment>
    </environments>
    <mappers>
        <mapper resource="UserMapper.xml"/>
    </mappers>
</configuration>

UserMapper.xml

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <select id="getUserById" resultType="com.example.model.User">
        SELECT * FROM users WHERE id = #{id}
    </select>
    <update id="updateUserById">
        UPDATE users SET name = #{name} WHERE id = #{id}
    </update>
</mapper>

UserMapper.java

public interface UserMapper {
    User getUserById(int id);
    void updateUserById(User user);
}

User.java

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

    // getters and setters
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

测试代码

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

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

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

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

            // 更新数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("张三");
            userMapper.updateUserById(user);

            // 第二次查询
            User user2 = userMapper.getUserById(1);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }

    private static SqlSessionFactory buildSessionFactory() {
        // 创建SqlSessionFactory
        String resource = "mybatis-config.xml";
        try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource)) {
            return new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        }
    }
}

在这个示例中，第二次查询会重新执行SQL语句，因为第一次查询的结果已经被清除出缓存。这验证了在事务提交后清除缓存的合理性。

通过以上示例代码，我们可以看到如何在实际应用中使用Mybatis的一级缓存，从而提高系统的性能和响应速度。

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UserMapper.xml

UserMapper.java

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