Mybatis二级缓存学习：新手教程

本文详细介绍了Mybatis二级缓存的学习，涵盖了缓存的基本概念、启用方法、工作原理以及配置详解。通过理解一级和二级缓存的区别和使用场景，可以有效提高查询性能和减少数据库访问次数。文中还探讨了二级缓存的优缺点及常见问题的解决方法，帮助读者全面掌握Mybatis二级缓存学习。

Mybatis缓存简介

Mybatis 是一个优秀的持久层框架，它支持定制化 SQL、存储过程以及高级映射。Mybatis 的缓存机制分为一级缓存和二级缓存。理解这两者的区别和工作原理是掌握 Mybatis 缓存机制的基础。

Mybatis缓存的基本概念

Mybatis 具有两种级别的缓存：一级缓存和二级缓存。一级缓存也称为本地缓存，它是 Mybatis 的默认缓存机制，每个 SqlSession 都有一个与之相关联的本地缓存，用来存储从数据库获取的数据。二级缓存也称为全局缓存，它是由所有 SqlSession 共享的缓存，其目的在于提高查询性能，减少数据库访问次数。

一级缓存和二级缓存的区别

一级缓存是每个 SqlSession 的本地缓存，其生命周期与 SqlSession 相同。当 SqlSession 执行查询操作后，数据会缓存到本地缓存中，如果后续相同的查询会从本地缓存中获取，不必再次从数据库中获取。

二级缓存是所有 SqlSession 共享的缓存，其生命周期通常与整个应用的生命周期相同。二级缓存可以提高查询性能，特别是对于重复查询相同的 SQL 和参数，可以通过二级缓存直接获取结果，避免多次数据库访问。

二级缓存的启用

了解了缓存的基本概念和区别之后，接下来将详细介绍如何启用二级缓存。

如何开启全局二级缓存

要全局开启二级缓存，需要在 Mybatis 的配置文件（如 mybatis-config.xml）中设置全局性的缓存配置。全局二级缓存的启用通过设置 <setting> 标签来实现。

<configuration>
  <settings>
    <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
  </settings>
</configuration>

在这个配置中，<setting name="cacheEnabled" value="true"/> 表示全局启用二级缓存。设置为 true 后，Mybatis 将启用默认的全局二级缓存。

通过 Java 注解也可以全局启用二级缓存：

@CacheEnabled
public interface UserMapper {
  List<User> selectUsers();
}

如何开启特定Mapper的二级缓存

开启全局二级缓存后，还可以针对特定的 Mapper（即映射器）启用二级缓存。这可以通过在 Mapper XML 文件中添加 <cache> 标签来实现。

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
  <cache />
  <!-- 映射器中的 SQL 语句 -->
</mapper>

在这个配置中，<cache /> 标签表示启用该 Mapper 的二级缓存。只要在对应的 Mapper XML 文件中添加该标签，对应的 Mapper 就可以使用二级缓存。

通过 Java 注解也可以针对特定 Mapper 启用二级缓存：

@Mapper
public interface UserMapper {
  @CacheConfig(cacheNames = "userCache")
  List<User> selectUsers();
}

二级缓存的工作原理

理解了如何启用二级缓存后，接下来我们将深入探讨二级缓存的工作原理。

二级缓存的缓存机制

二级缓存的工作原理如下：

1. 当 SqlSession 执行查询操作时，首先会检查本地缓存（一级缓存）是否存在对应的缓存数据。
2. 如果本地缓存中没有数据，则会检查全局缓存（二级缓存）是否存在对应的缓存数据。
3. 如果全局缓存中也没有数据，则会执行 SQL 语句，从数据库中获取数据。
4. 执行完 SQL 语句后，会将结果缓存到本地缓存和全局缓存中。
5. 如果执行的是更新或删除操作，会先清空本地缓存中的对应数据，然后执行 SQL 语句，最后清空全局缓存中的对应数据。

通过这种方式，二级缓存可以减少数据库访问的次数，提高查询性能。

缓存的存储方式

二级缓存的存储方式是由 Mybatis 自动管理的，默认使用 LRUHashMap 作为缓存存储方式，也可以自定义缓存存储方式。

默认情况下，Mybatis 使用 LRUHashMap 作为缓存存储方式。LRUHashMap 是一个基于 LinkedHashMap 实现的缓存存储方式，支持缓存的淘汰机制，当缓存容量达到上限时，会自动淘汰最近最少使用的缓存数据。

二级缓存的配置详解

二级缓存的配置可以通过 XML 配置文件和注解两种方式进行。下面将详细介绍这两种方式的配置方法。

使用XML配置文件配置二级缓存

通过 XML 配置文件可以灵活地配置二级缓存，以下是一些常见的配置项：

1. <cache> 标签：启用二级缓存。
2. <cache-ref> 标签：引用其他 Mapper 的二级缓存。
3. <flushCache> 标签：清空缓存。
4. <sql> 标签：指定需要刷新缓存的 SQL 语句。

示例配置：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
  <cache />
  <select id="selectUsers" resultType="com.example.model.User">
    SELECT * FROM users
  </select>
  <insert id="insertUser">
    INSERT INTO users (name, age) VALUES (#{name}, #{age})
  </insert>
  <update id="updateUser">
    UPDATE users SET name=#{name}, age=#{age} WHERE id=#{id}
  </update>
  <delete id="deleteUser">
    DELETE FROM users WHERE id=#{id}
  </delete>
</mapper>

在这个配置中，<cache /> 标签表示启用该 Mapper 的二级缓存。<select>、<insert>、<update> 和 <delete> 标签分别表示查询、插入、更新和删除操作。

使用注解配置二级缓存

除了 XML 配置文件，还可以通过注解来配置二级缓存。Mybatis 提供了 @CacheConfig 和 @CacheNamespace 注解来启用二级缓存。

示例配置：

package com.example.mapper;

import org.apache.ibatis.cache.Cache;
import org.apache.ibatis.annotations.CacheConfig;
import org.apache.ibatis.annotations.CacheNamespace;
import org.apache.ibatis.annotations.Select;

@CacheConfig(cacheNames = "userCache")
public interface UserMapper {

  @Select("SELECT * FROM users")
  List<User> selectUsers();

  @Insert("INSERT INTO users (name, age) VALUES (#{name}, #{age})")
  int insertUser(User user);

  @Update("UPDATE users SET name=#{name}, age=#{age} WHERE id=#{id}")
  int updateUser(User user);

  @Delete("DELETE FROM users WHERE id=#{id}")
  int deleteUser(int id);
}

在这个配置中，@CacheConfig(cacheNames = "userCache") 注解表示启用该 Mapper 的二级缓存，并指定缓存的名称为 "userCache"。@Select、@Insert、@Update 和 @Delete 注解分别表示查询、插入、更新和删除操作。

二级缓存的使用场景

了解了二级缓存的配置方法后，接下来将探讨二级缓存的使用场景和优缺点。

何时使用二级缓存

二级缓存适用于以下几种场景：

1. 高并发查询：当应用的查询操作频繁且数据量较大时，启用二级缓存可以显著提高查询性能。
2. 减少数据库访问次数：对于静态数据或不经常变化的数据，启用二级缓存可以避免多次数据库访问。
3. 读多写少的场景：在读多写少的场景下，启用二级缓存可以有效减少数据库压力，提高性能。

二级缓存的优缺点分析

二级缓存的优点如下：

1. 提高查询性能：二级缓存可以减少数据库访问次数，提高查询性能。
2. 减轻数据库压力：通过减少数据库访问次数，可以减轻数据库的压力，提高系统的整体性能。

二级缓存的缺点如下：

1. 缓存不一致的问题：当数据更新时，缓存中的数据可能会与数据库中的数据不一致，需要通过刷新缓存来保持一致性。
2. 缓存击穿的问题：当热点数据更新时，缓存中的数据可能会被击穿，导致后续查询无法命中缓存，需要重新从数据库中获取数据。
3. 缓存穿透的问题：当查询的数据不存在时，缓存中也不会存在，导致每次查询都需要从数据库中获取数据，降低了缓存的作用。

二级缓存的常见问题与解决方法

在实际使用二级缓存的过程中，可能会遇到一些常见的问题。下面将介绍这些常见问题及其解决方法，并提供一些优化二级缓存性能的建议。

常见的缓存问题及解决方法

1. 缓存不一致的问题

   缓存不一致的问题主要发生在数据更新操作时，更新数据后缓存中的数据可能与数据库中的数据不一致。解决方法是刷新缓存，确保缓存中的数据与数据库中的数据一致。

   <mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <update id="updateUser">
      UPDATE users SET name=#{name}, age=#{age} WHERE id=#{id}
      <flushCache level="ALL"/>
    </update>
   </mapper>

   在更新操作中使用 <flushCache level="ALL"/> 标签，可以清空所有级别的缓存，确保缓存中的数据与数据库中的数据一致。

2. 缓存击穿的问题

   缓存击穿的问题主要发生在热点数据更新时，缓存中的数据被击穿后，后续查询无法命中缓存，需要重新从数据库中获取数据。解决方法是使用缓存失效机制，确保缓存中的数据不会被击穿。

   sqlSession.clearCache();
   sqlSession.selectList("com.example.mapper.UserMapper.selectUsers");
   sqlSession.delete("com.example.mapper.UserMapper.deleteUser", userId);
   sqlSession.commit();

   在更新操作中手动刷新缓存，可以避免缓存中的数据被击穿。

3. 缓存穿透的问题

   缓存穿透的问题主要发生在查询的数据不存在时，缓存中也不会存在，导致每次查询都需要从数据库中获取数据。解决方法是使用缓存失效机制，确保缓存中的数据不会被穿透。

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

   在查询操作中使用 <cache-ref namespace="com.example.mapper.UserMapper"/> 标签，引用其他 Mapper 的二级缓存，确保缓存中的数据不会被穿透。

如何优化二级缓存性能

1. 合理设置缓存有效期

   缓存的有效期可以根据实际业务需求进行设置，避免缓存中的数据过期导致不必要的数据库访问。

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

   在缓存配置中设置 eviction="FIFO" 表示使用 FIFO（先进先出）淘汰机制，flushInterval="60000" 表示缓存的刷新间隔为 60 秒，size="512" 表示缓存的最大容量为 510 个条目，readOnly="true" 表示缓存为只读。

2. 使用缓存失效机制

   缓存失效机制可以确保缓存中的数据不会被击穿或穿透。例如，使用 <flushCache> 标签在更新操作中刷新缓存，避免缓存中的数据被击穿；在查询操作中使用 <cache-ref> 标签引用其他 Mapper 的二级缓存，避免缓存中的数据被穿透。

3. 合理选择缓存存储方式

   缓存的存储方式可以根据实际需求进行选择。例如，使用 LRUHashMap 作为缓存存储方式，支持缓存的淘汰机制，当缓存容量达到上限时，会自动淘汰最近最少使用的缓存数据。