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Mybatis一级缓存学习：从入门到实践

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Java 数据库

概述

Mybatis一级缓存学习主要探讨了Mybatis中一级缓存的概念、工作原理及其在实际应用中的使用方法。通过缓存机制，Mybatis能够减少数据库访问次数，提高系统性能和响应速度。文章详细介绍了如何手动清除缓存以及在实际开发中需要注意的事项，帮助开发者更好地理解和应用Mybatis一级缓存。

Mybatis缓存简介

Mybatis 是一个优秀的持久层框架，它支持自定义 SQL、存储过程和高级映射。Mybatis 通过 Mybatis Generator 等工具可以简化数据库操作，并提供强大的对象关系映射（ORM）能力。在实际开发中，Mybatis 的缓存机制是提高系统性能和效率的重要手段之一。缓存机制通过减少数据库访问次数来提升数据访问效率，从而提高系统的整体性能。

什么是 Mybatis 缓存

Mybatis 缓存分为一级缓存和二级缓存，其中一级缓存是 Session 级别缓存，而二级缓存则是全局缓存。一级缓存存在于 SqlSession 中，当同一个 SqlSession 对象被执行时，它会检查缓存中是否存在相同的数据，如果存在，则直接从缓存中返回数据，从而避免了数据库的访问。二级缓存则存在于多个 SqlSession 之间，它允许不同 SqlSession 之间共享缓存数据。

缓存的意义及作用

Mybatis 缓存可以减少数据库访问次数，提高系统响应速度。在一个频繁访问数据库的应用中，数据库负载会增大，进而影响系统性能。因此，通过引入缓存机制，可以有效减轻数据库的压力，提高应用系统的整体性能。缓存技术可以提高数据的读取速度，减少 IO 操作，提高数据处理的效率。

示例代码展示缓存的实际应用

以下是一个简单的 Mybatis 配置文件 mybatis-config.xml 示例，展示了如何启用 Mybatis 的二级缓存。虽然这里主要讨论一级缓存，但了解二级缓存的配置有助于全面理解 Mybatis 的缓存机制。

<configuration>
    <settings>
        <!-- 开启二级缓存 -->
        <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
    </settings>

    <typeAliases>
        <typeAlias type="com.example.model.User" alias="User"/>
    </typeAliases>

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

    <cache>
        <type>PERPETUAL</type>
        <flushInterval>60000</flushInterval>
        <size>100</size>
        <blocking>true</blocking>
    </cache>
</configuration>

Mybatis 一级缓存的概念

一级缓存的定义

Mybatis 的一级缓存是 SqlSession 级别缓存，它是 Mybatis 缓存系统中最基础的部分。当执行数据库查询操作时，Mybatis 会将查询结果缓存在当前 SqlSession 对象中。当再次执行相同 SQL 语句时，Mybatis 会首先检查缓存，如果缓存中存在相应数据，那么将直接返回缓存中的数据，而不需要再访问数据库。

一级缓存的范围

一级缓存的范围是单个 SqlSession 对象。这意味着，每个 SqlSession 对象都有自己的缓存，不同的 SqlSession 对象之间不能共享缓存数据。然而，同一个 SqlSession 对象内部的查询操作之间可以共享缓存数据。这使得一级缓存机制在一定程度上降低了数据库的访问次数，提高了应用性能。

示例代码展示不同 SqlSession 之间的缓存隔离

以下是一个简单的 Java 代码示例，展示了如何使用 Mybatis 进行数据库操作，并展示了缓存的使用。

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

public class MybatisExample {
    public static void main(String[] args) {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

        try {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 第一次查询
            User user1 = mapper.selectUserById(1);
            System.out.println("First query: " + user1.getName());

            // 第二次查询，同一 SqlSession 内
            User user2 = mapper.selectUserById(1);
            System.out.println("Second query: " + user2.getName());

            // 提交事务
            session.commit();
        } finally {
            session.close();
        }
    }
}

在这个示例中，session.getMapper(UserMapper.class) 获取到的 UserMapper 接口实例对应同一个 SqlSession 对象，因此第二次查询时可以命中缓存，从而提高性能。

Mybatis 一级缓存的工作原理

一级缓存的触发条件

Mybatis 一级缓存的触发条件包括：

同一个 SqlSession 对象内进行相同 SQL 语句的多次查询。
当 SqlSession 对象进行一次查询后，再次执行相同 SQL 语句，缓存会被命中。
当 SqlSession 对象执行插入、更新或删除操作后，缓存会被刷新。

一级缓存的工作流程

SqlSession 创建时，会创建一个本地缓存（即一级缓存）。
当 SqlSession 执行查询操作时，首先检查缓存中是否存在相同 SQL 语句的查询结果。
如果缓存中存在该查询结果，则直接返回缓存中的数据，不再执行 SQL 语句。
如果缓存中不存在该查询结果，则执行 SQL 语句，将查询结果存储到缓存中，然后返回查询结果。
当 SqlSession 执行插入、更新或删除操作时，会将缓存中的数据标记为无效，以便下次查询时重新从数据库中读取数据。
当 SqlSession 关闭时，缓存中的数据会被清除。

示例代码展示一级缓存的工作流程

以下是一个更详细的 Java 代码示例，展示了 Mybatis 一级缓存的工作原理。

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) {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

        try {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 第一次查询
            User user1 = mapper.selectUserById(1);
            System.out.println("First query: " + user1.getName());

            // 更新数据
            User userToUpdate = mapper.selectUserById(1);
            userToUpdate.setName("Updated Name");
            mapper.updateUser(userToUpdate);

            // 第二次查询，同一 SqlSession 内，数据应该来自缓存
            User user2 = mapper.selectUserById(1);
            System.out.println("Second query: " + user2.getName());

            // 提交事务，刷新缓存
            session.commit();
        } finally {
            session.close();
        }
    }
}

在这个示例中，当 mapper.updateUser(userToUpdate) 被调用时，缓存中的数据会被标记为无效。因此，第二次查询 mapper.selectUserById(1) 会直接从数据库中读取数据，而不是从缓存中读取。

如何控制 Mybatis 一级缓存

一级缓存的默认行为

Mybatis 一级缓存的默认行为是在同一个 SqlSession 对象内，重复执行相同的 SQL 语句时，会从缓存中读取数据，而不是每次都访问数据库。这在大多数情况下能够提高应用性能。然而，当数据发生变化时，缓存中的数据可能会过时，因此需要手动刷新缓存。

手动清除缓存的方法

Mybatis 提供了多种方法来手动清除缓存，包括：

使用 SqlSession.clearCache() 方法清除当前 SqlSession 对象的缓存。
执行插入、更新或删除操作后，缓存中的数据会被自动刷新。

例如，假设你有一个 UserMapper 接口，其中包含 selectUserById 和 updateUser 方法，如下所示：

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

在实际的应用中，当需要更新数据时，可以先清除缓存，然后再执行更新操作，如下所示：

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

public class CacheControlExample {
    public static void main(String[] args) {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

        try {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 第一次查询
            User user1 = mapper.selectUserById(1);
            System.out.println("First query: " + user1.getName());

            // 清除缓存
            session.clearCache();

            // 更新数据
            User userToUpdate = mapper.selectUserById(1);
            userToUpdate.setName("Updated Name");
            mapper.updateUser(userToUpdate);

            // 第二次查询，清除缓存后，数据应该从数据库中读取
            User user2 = mapper.selectUserById(1);
            System.out.println("Second query: " + user2.getName());

            // 提交事务
            session.commit();
        } finally {
            session.close();
        }
    }
}

在这个示例中，session.clearCache() 方法被用来清除当前 SqlSession 对象中的缓存。这样，当执行第二次查询时，数据将从数据库中读取，而非缓存中读取。

Mybatis 一级缓存的实际应用

示例代码展示如何在实际应用中使用缓存

以下是一个更详细的 Java 代码示例，展示了如何在实际应用中使用 Mybatis 一级缓存。

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

public class MybatisCacheApplication {
    public static void main(String[] args) {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

        try {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 第一次查询
            User user1 = mapper.selectUserById(1);
            System.out.println("First query: " + user1.getName());

            // 更新数据
            User userToUpdate = mapper.selectUserById(1);
            userToUpdate.setName("Updated Name");
            mapper.updateUser(userToUpdate);

            // 清除缓存
            session.clearCache();

            // 第二次查询，清除缓存后，数据应该从数据库中读取
            User user2 = mapper.selectUserById(1);
            System.out.println("Second query: " + user2.getName());

            // 提交事务
            session.commit();
        } finally {
            session.close();
        }
    }
}

在这个示例中，通过 session.clearCache() 清除缓存，确保数据的最新性。这在实际应用中非常重要，尤其是在并发环境中，确保缓存中数据的一致性。

实际开发中的注意事项

在实际开发中使用 Mybatis 一级缓存时，需要注意以下几点：

缓存一致性：确保缓存中数据的一致性。特别是在多线程或多 SqlSession 环境中，需要合理设计缓存策略以避免数据不一致的问题。
缓存刷新时机：合理设置缓存刷新时机，确保缓存中的数据与数据库数据保持一致。例如，在执行插入、更新或删除操作后，缓存中的数据会被自动刷新。
缓存失效策略：合理设置缓存失效策略，避免缓存中的数据过时或占用过多内存。例如，可以设置缓存的过期时间或缓存容量。
性能测试：在实际应用中，需要进行性能测试，以确保缓存策略能够有效提升系统性能，而不会引入新的性能瓶颈。

示例代码展示如何设置缓存失效策略

以下是一个更详细的 Java 代码示例，展示了如何合理设置缓存失效策略。

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

public class CacheExpirationExample {
    public static void main(String[] args) {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

        try {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 第一次查询
            User user1 = mapper.selectUserById(1);
            System.out.println("First query: " + user1.getName());

            // 更新数据
            User userToUpdate = mapper.selectUserById(1);
            userToUpdate.setName("Updated Name");
            mapper.updateUser(userToUpdate);

            // 清除缓存
            session.clearCache();

            // 第二次查询，清除缓存后，数据应该从数据库中读取
            User user2 = mapper.selectUserById(1);
            System.out.println("Second query: " + user2.getName());

            // 设置缓存过期时间
            session.getConfiguration().setCacheEnabled(true);
            session.getConfiguration().setCacheSpan(10); // 10 秒后缓存失效

            // 提交事务
            session.commit();
        } finally {
            session.close();
        }
    }
}

在这个示例中，通过 session.getConfiguration().setCacheSpan(10) 设置了缓存的过期时间，确保缓存中的数据不会过时太久。

常见问题及解答

一级缓存失效的常见原因

一级缓存失效的常见原因包括：

数据更新：当数据库中的数据被更新后，缓存中的数据会过时。
缓存清除：手动调用 session.clearCache() 方法清除缓存。
SqlSession 重新创建：每次创建新的 SqlSession 对象时，都会重新创建缓存。
缓存过期：如果设置了缓存的过期时间，缓存中的数据会在过期后失效。

如何调试缓存相关问题

调试缓存相关问题时，可以采取以下步骤：

打印缓存状态：在代码中添加日志，打印每次查询或更新操作时缓存的状态。
使用 Mybatis 的 Debug 日志：在 Mybatis 配置文件中启用 Debug 日志，观察缓存的更新和查询过程。
单元测试：编写单元测试，模拟不同场景下的查询和更新操作，观察缓存的行为。
性能分析工具：使用性能分析工具（如 JProfiler 或 VisualVM）来分析缓存命中率和数据库访问次数。

以下是一个简单的 Java 代码示例，展示了如何在代码中添加日志来调试缓存相关问题。

import org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactoryBuilder;
import org.apache.ibatis.logging.Log;
import org.apache.ibatis.logging.LogFactory;

public class CacheDebugExample {
    private static final Log log = LogFactory.getLog(CacheDebugExample.class);

    public static void main(String[] args) {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();

        try {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 第一次查询
            User user1 = mapper.selectUserById(1);
            log.info("First query: " + user1.getName());

            // 更新数据
            User userToUpdate = mapper.selectUserById(1);
            userToUpdate.setName("Updated Name");
            mapper.updateUser(userToUpdate);

            // 清除缓存
            session.clearCache();
            log.info("Cache cleared");

            // 第二次查询，清除缓存后，数据应该从数据库中读取
            User user2 = mapper.selectUserById(1);
            log.info("Second query: " + user2.getName());

            // 提交事务
            session.commit();
        } finally {
            session.close();
        }
    }
}

在这个示例中，通过在代码中添加日志，可以轻松地观察到每次查询或更新操作时缓存的状态，从而更好地调试缓存相关问题。

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