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Mybatis一级缓存项目实战：入门与实践指南

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Java 数据库

概述

本文深入讲解了Mybatis一级缓存的工作机制和应用场景，通过实例介绍了如何在项目中开启和关闭缓存，以及手动清除缓存的方法。文章还探讨了缓存带来的性能提升和可能引发的问题，并提供了相应的解决策略。此外，文中分享了实战项目中的最佳实践，帮助开发者更好地理解和应用Mybatis一级缓存项目实战。

Mybatis基础概念介绍

Mybatis简介

Mybatis是一个强大的持久层框架，它支持自定义SQL查询，存储过程调用，高级映射器等功能。Mybatis简化了数据库操作，使得开发人员可以专注于业务逻辑，而无需关心底层数据库访问的细节。Mybatis通过XML配置文件或注解来实现数据库的操作映射。

Mybatis工作原理

Mybatis的工作原理主要是通过XML配置文件或注解来配置SQL语句，然后执行SQL语句，并将结果映射为Java对象。Mybatis的执行流程如下：

配置文件解析：Mybatis通过解析XML配置文件或注解，获取SQL语句和映射规则。
SQL语句执行：Mybatis使用JDBC执行SQL语句，获取数据库连接和结果集。
结果集处理：Mybatis根据映射规则处理结果集，将其转换为Java对象。
对象返回：Mybatis将转换后的Java对象返回给调用者。

Mybatis工作流程代码示例

下面是一个简单的Mybatis配置和使用示例：

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>

Mapper XML文件 UserMapper.xml

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <select id="getUserById" resultType="com.example.model.User">
        SELECT id, name, email FROM users WHERE id = #{id}
    </select>
</mapper>

Java代码示例

import org.apache.ibatis.io.Resources;
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) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);
            User user = mapper.getUserById(1);
            System.out.println(user.getName());
        }
    }
}

Mybatis与Spring集成简介

Mybatis与Spring集成可以简化数据库操作，通过Spring的事务管理、依赖注入等功能，使得Mybatis的使用更加方便。通常，集成步骤包括：

配置Mybatis和Spring的整合：在Spring的配置文件中，配置数据源和SqlSessionFactory。
使用Spring管理SqlSession：通过Spring的Template或FactoryBean来简化SqlSession的使用。
使用注解或XML配置Mapper：在Spring配置文件中配置Mapper，使其能够通过Spring的依赖注入机制被注入到需要的地方。

Mybatis与Spring集成代码示例

下面是一个简单的Mybatis与Spring集成示例：

Spring配置文件 applicationContext.xml

<bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean">
    <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
</bean>

<bean id="userMapper" class="org.mybatis.spring.mapper.MapperScannerConfigurer">
    <property name="basePackage" value="com.example.mapper"/>
</bean>

Mapper接口 UserMapper.java

package com.example.mapper;

import com.example.model.User;
import org.apache.ibatis.annotations.Select;

public interface UserMapper {
    @Select("SELECT id, name, email FROM users WHERE id = #{id}")
    User getUserById(int id);
}

Spring管理的SqlSession示例

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {
    @Autowired
    private UserMapper userMapper;

    public User getUserById(int id) {
        return userMapper.getUserById(id);
    }
}

Mybatis一级缓存的概述

一级缓存的定义

Mybatis一级缓存是指SqlSession级别的缓存。每个SqlSession都有一个独立的一级缓存，它用于存储当前SqlSession中执行的SQL语句的结果。一级缓存默认是开启的，且在同一个SqlSession中是线程独占的。

一级缓存的作用

一级缓存的主要作用是提高查询效率，减少数据库访问次数。当应用程序请求查询数据时，Mybatis会先从一级缓存中查找数据，如果缓存中存在，则直接返回缓存中的数据，避免了数据库的访问，从而提高了查询的效率。

一级缓存的默认行为

一级缓存的默认行为是自动开启的，当SqlSession关闭时，一级缓存会自动清空。如果需要手动控制缓存的行为，可以通过SqlSession的方法来操作。

一级缓存的默认行为代码示例

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) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);
            User user1 = mapper.getUserById(1);
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user1: " + user1.getName());
            System.out.println("user2: " + user2.getName());
        }
    }
}

在上述代码中，两次调用getUserById方法，由于第一次查询的结果缓存到了SqlSession的一级缓存中，第二次调用时直接从缓存中获取结果，避免了再次查询数据库。

Mybatis一级缓存的工作机制

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，一级缓存会自动清空。如果SqlSession还在使用中，缓存中的数据会一直存在，直到下次查询时再进行缓存刷新或清空。

一级缓存的存储方式

一级缓存采用的是ConcurrentHashMap作为存储结构，可以保证缓存数据的线程安全。每个SqlSession都有自己独立的一级缓存，不会出现缓存数据的冲突问题。

一级缓存的存储方式代码示例

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class MybatisCacheStorage {
    private ConcurrentHashMap<String, Object> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    public void put(String key, Object value) {
        cache.put(key, value);
    }

    public Object get(String key) {
        return cache.get(key);
    }

    public void clear() {
        cache.clear();
    }
}

一级缓存的刷新机制

当执行以下操作时，一级缓存会进行刷新：

执行更新、删除或插入操作：执行更新、删除或插入操作后，缓存中的旧数据会被标记为无效，下次查询时需要重新从数据库获取数据。
执行查询操作且查询条件不同：如果查询条件不同，即使查询的表和字段相同，也会重新查询数据库，不会从缓存中获取数据。
SqlSession关闭：当SqlSession关闭时，缓存中的数据会被清空。

一级缓存的刷新机制代码示例

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

public class CacheRefreshExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);
            User user1 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user1 before update: " + user1.getName());

            // 更新用户数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("UpdatedUser");
            mapper.updateUser(user);
            session.commit();

            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user2 after update: " + user2.getName());
        }
    }
}

在上述代码中，先查询用户数据，然后更新用户数据并提交事务，最后再次查询用户数据。由于更新操作后缓存中的数据被标记为无效，第二次查询时会从数据库重新获取数据。

Mybatis一级缓存的实战操作

开启和关闭一级缓存

默认情况下，一级缓存是开启的。如果需要关闭一级缓存，可以通过SqlSession的clearCache()方法手动清除缓存，或者在配置文件中关闭缓存功能。

开启和关闭一级缓存代码示例

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) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

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

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

            // 第二次查询，会从数据库重新获取数据
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user2: " + user2.getName());
        }
    }
}

手动清除缓存

通过调用SqlSession的clearCache()方法可以手动清除缓存中的数据，确保下次查询时从数据库获取最新数据。

手动清除缓存代码示例

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

public class ClearCacheExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

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

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

            // 第二次查询，会从数据库重新获取数据
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user2: " + user2.getName());
        }
    }
}

实际项目中的缓存策略选择

在实际项目中，选择合适的缓存策略是很重要的。一级缓存默认开启，适用于简单的查询场景。对于复杂查询或多线程环境下，可以考虑使用二级缓存或其他缓存方案，以更好地利用缓存带来的性能提升。

实际项目中的缓存策略选择示例

在项目中，可以通过以下方式选择合适的缓存策略：

一级缓存：适用于简单查询，查询结果不会频繁变化。
二级缓存：适用于查询结果变化较少，且多个SqlSession需要共享缓存数据的场景。
Redis等外部缓存：适用于需要跨服务共享缓存数据的场景。

一级缓存和二级缓存对比

一级缓存：每个SqlSession都有独立的一级缓存，数据不会跨SqlSession共享。
二级缓存：可以配置为共享多个SqlSession的缓存数据，适用于查询结果变化较少的场景。

Mybatis一级缓存的注意事项

缓存失效的情况

以下情况下，缓存数据会失效：

执行插入、更新或删除操作：执行这些操作后，缓存中的旧数据会被标记为无效。
查询条件发生变化：如果查询条件不同，即使查询的表和字段相同，也会重新查询数据库。
SqlSession关闭：当SqlSession关闭时，缓存中的数据会被清空。

缓存失效的情况代码示例

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) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

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

            // 更新用户数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("UpdatedUser");
            mapper.updateUser(user);
            session.commit();

            // 第二次查询，缓存失效，从数据库获取最新数据
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user2 after update: " + user2.getName());
        }
    }
}

缓存带来的性能提升

启用缓存可以显著提升查询性能，减少数据库访问次数。对于查询操作较多且数据不频繁变化的场景，缓存可以极大地提高应用的响应速度。

缓存带来的性能提升示例

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

public class CachePerformanceExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

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

            // 第二次查询，从缓存获取数据
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user2: " + user2.getName());
        }
    }
}

缓存引起的问题及解决方法

缓存带来的问题主要包括缓存数据不一致、缓存击穿和缓存雪崩等问题。解决这些问题的方法包括：

数据一致性问题：可以通过缓存更新策略（比如双写或异步更新）来保证缓存和数据库的一致性。
缓存击穿问题：可以设置缓存过期时间或采用热点数据预加载的方式。
缓存雪崩问题：可以采用缓存失效策略，如设置缓存过期时间、缓存预热等。

缓存引起的问题及解决方法代码示例

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

public class CacheConsistencyExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

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

            // 更新用户数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("UpdatedUser");
            mapper.updateUser(user);
            session.commit();

            // 第二次查询，缓存失效，从数据库获取最新数据
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user2 after update: " + user2.getName());
        }
    }
}

Mybatis一级缓存的优化技巧

性能优化策略

合理配置缓存过期时间：根据数据的特点设置合适的缓存过期时间。
使用缓存预热：在系统启动时预先加载热点数据到缓存中。
缓存数据异步更新：在数据更新后，通过异步任务更新缓存数据。

性能优化策略代码示例

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) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

            // 预加载热点数据到缓存中
            User hotData = mapper.getHotData();
            System.out.println("Hot data: " + hotData.getName());

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

            // 更新用户数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("UpdatedUser");
            mapper.updateUser(user);
            session.commit();

            // 第二次查询，缓存失效，从数据库获取最新数据
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user2 after update: " + user2.getName());
        }
    }
}

代码示例与常见问题解答

常见问题解答

问题1：为什么我执行查询后，缓存中没有数据？

答：请检查是否执行了插入、更新或删除操作，这些操作会使得缓存中的数据失效。

问题2：为什么我的缓存数据不一致？

答：请检查是否使用了正确的缓存更新策略，如双写或异步更新。

常见问题代码示例

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

public class CacheCommonIssuesExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

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

            // 更新用户数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("UpdatedUser");
            mapper.updateUser(user);
            session.commit();

            // 第二次查询，缓存失效，从数据库获取最新数据
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user2 after update: " + user2.getName());
        }
    }
}

实战项目中的最佳实践

在实际项目中，可以按照以下步骤进行缓存的使用和优化：

分析业务场景：根据业务需求选择合适的缓存策略。
配置缓存：在配置文件中配置缓存相关参数。
监控和调优：通过日志和性能监控工具监控缓存的使用情况，根据实际情况进行调优。

实战项目中的最佳实践代码示例

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

public class CacheBestPracticesExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        SqlSessionFactory factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsReader(resource));
        try (SqlSession session = factory.openSession()) {
            UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);

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

            // 更新用户数据
            User user = new User();
            user.setId(1);
            user.setName("UpdatedUser");
            mapper.updateUser(user);
            session.commit();

            // 第二次查询，缓存失效，从数据库获取最新数据
            User user2 = mapper.getUserById(1);
            System.out.println("user2 after update: " + user2.getName());
        }
    }
}

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