MyBatis二级缓存资料详解与实战教程

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它提供了SqlSessionFactory级别的二级缓存，可以被所有SqlSession共享，从而提高读取性能并减少数据库负载。本文将详细介绍MyBatis二级缓存的工作原理、优势、应用场景以及如何启用和自定义二级缓存。此外，本文还会介绍二级缓存的适用场景限制和常见问题解决方案。

MyBatis二级缓存简介

什么是MyBatis二级缓存

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除了提供一级缓存（SqlSession级别的缓存）外，还提供了二级缓存（全局缓存）。二级缓存是SqlSessionFactory级别的缓存，可以被所有SqlSession共享。

二级缓存的工作原理

二级缓存的工作原理主要包括数据存储、数据查询和数据更新。当查询数据时，MyBatis会先从二级缓存中查找，如果找到，直接返回缓存中的数据；如果没有找到，则会从数据库查询数据，并将查询结果放入二级缓存中。当数据发生变化时，相应的缓存数据会失效，以便下次查询时能够获取到最新的数据。

二级缓存的优势和应用场景

1. 优势：

   • 提高读取性能：通过缓存，减少对数据库的直接查询，提高读取性能。
   • 减少数据库负载：缓存机制可以减少对数据库的直接访问，降低数据库的负载。
   • 简化数据一致性问题：在读写分离的场景下，二级缓存可以减少对主库的直接访问，简化数据一致性问题。
2. 应用场景：
   • 读多写少的场景：如查询操作频繁，而更新操作较少的场景。
   • 热点数据：对于一些热点数据，如排行榜等，二级缓存可以有效提升性能。

启用MyBatis二级缓存

如何在全局配置启用二级缓存

在MyBatis的全局配置文件mybatis-config.xml中，可以通过配置cacheEnabled属性来启用二级缓存。默认情况下，cacheEnabled的值为true，表示启用二级缓存。

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

通过Java代码，可以在配置文件中启用二级缓存：

SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(reader, settings);
SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();

如何在Mapper配置文件中启用二级缓存

在Mapper配置文件（如UserMapper.xml）中，可以通过<cache>标签来启用二级缓存。

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <cache />

    <select id="selectUserById" resultType="User">
        SELECT * FROM user WHERE id = #{id}
    </select>
</mapper>

MyBatis二级缓存的默认实现

二级缓存的默认缓存策略

MyBatis的二级缓存默认使用LRUCache策略（Least Recently Used，最近最少使用），即当缓存达到最大容量时，会移除最近最少使用的数据。

缓存中的数据存储方式

默认情况下，二级缓存中的数据是通过HashMap进行存储的。每个Mapper中的SQL语句映射到一个键值对，键通常是查询的主键，值是查询到的数据。

缓存数据的刷新机制

当数据发生变化时，二级缓存中的数据会失效，具体的刷新机制包括：

• 查询时刷新：每次查询数据时，如果缓存中没有数据则会从数据库中获取并刷新缓存。
• 插入、更新、删除时刷新：每次插入、更新或删除操作完成后，相应的缓存数据会失效。

如何自定义二级缓存

自定义缓存实现类

可以通过自定义实现Cache接口来实现自定义缓存。例如，可以使用ConcurrentHashMap来替代默认的缓存实现。

package com.example.cache;

import org.apache.ibatis.cache.Cache;

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class CustomCache implements Cache {
    private String id;
    private ConcurrentHashMap<String, Object> cacheMap;

    public CustomCache(String id) {
        this.id = id;
        this.cacheMap = new ConcurrentHashMap<>();
    }

    @Override
    public String getId() {
        return id;
    }

    @Override
    public void putObject(Object key, Object value) {
        cacheMap.put(key.toString(), value);
    }

    @Override
    public Object getObject(Object key) {
        return cacheMap.get(key.toString());
    }

    @Override
    public Object removeObject(Object key) {
        return cacheMap.remove(key.toString());
    }

    @Override
    public void clear() {
        cacheMap.clear();
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return cacheMap.size();
    }

    @Override
    public Collection<Object> values() {
        return cacheMap.values();
    }
}

使用第三方缓存框架集成MyBatis二级缓存

可以使用第三方缓存框架如Ehcache、Redis等集成MyBatis的二级缓存。例如，使用Redis作为缓存存储。

首先，添加Redis依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

接着，在mybatis-config.xml中配置Redis作为二级缓存：

<cache type="com.example.cache.RedisCache"/>

实现Redis的缓存类：

package com.example.cache;

import org.apache.ibatis.cache.Cache;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class RedisCache implements Cache {
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
    private String id;

    public RedisCache(String id, RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
        this.id = id;
        this.redisTemplate = redisTemplate;
    }

    @Override
    public String getId() {
        return id;
    }

    @Override
    public void putObject(Object key, Object value) {
        redisTemplate.opsForValue().set(key.toString(), value);
    }

    @Override
    public Object getObject(Object key) {
        return redisTemplate.opsForValue().get(key.toString());
    }

    @Override
    public Object removeObject(Object key) {
        return redisTemplate.delete(key.toString());
    }

    @Override
    public void clear() {
        redisTemplate.delete(getId());
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return (int) redisTemplate.opsForValue().size(getId());
    }

    @Override
    public Collection<Object> values() {
        return redisTemplate.opsForValue().multiGet(getId());
    }
}

自定义缓存策略的配置方法

自定义缓存策略可以通过实现Cache接口并配置在mybatis-config.xml中实现。例如，可以配置缓存的过期时间：

<cache type="com.example.cache.CustomCache" eviction="LRU" size="1024" flushInterval="60000"/>

MyBatis二级缓存的注意事项

二级缓存的适用场景限制

1. 并发环境：在高并发环境下，需要使用分布式锁或其他机制来保证数据的一致性。
2. 数据一致性：二级缓存适用于不需要实时更新数据的应用场景，如报表查询等。
3. 数据更新频率：二级缓存适用于数据更新频率较低的场景，否则缓存的更新会频繁失效。

常见问题及解决方案

1. 缓存失效问题：通过合理的设置缓存更新策略，如使用flushInterval属性来定期刷新缓存。
2. 内存溢出：可以通过设置缓存的最大容量来避免内存溢出。
3. 数据一致性：在并发环境下，需要确保缓存的更新操作能够正确同步到所有缓存节点。

性能优化建议

1. 合理设置缓存策略：根据业务场景选择合适的缓存策略，如LRU或FIFO等。
2. 使用分布式缓存：在高并发环境下，使用分布式缓存可以提高缓存的可靠性。
3. 缓存预热：在系统启动时提前加载热点数据到缓存中，减少初始化时的延迟。

实战演练：二级缓存的开发示例

二级缓存的简单应用案例

假设有一个用户表user，我们可以通过二级缓存来优化用户的查询操作。

CREATE TABLE `user` (
    `id` INT NOT NULL,
    `name` VARCHAR(255) NOT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`)
);

在UserMapper.xml中启用二级缓存：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <cache />

    <select id="selectUserById" resultType="User">
        SELECT * FROM user WHERE id = #{id}
    </select>
</mapper>

在用户查询时，MyBatis会先从二级缓存中查找用户数据，如果找到则直接返回缓存中的数据，否则从数据库中查询。

基于二级缓存的性能提升

通过启用二级缓存，可以显著提高查询性能。例如，可以使用JDBC Profiler工具来监控数据库的查询次数，比较启用缓存前后的查询次数。

二级缓存的测试方法

可以通过单元测试来验证二级缓存的正确性。例如，可以编写如下的JUnit测试用例：

import org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import com.example.mapper.UserMapper;
import com.example.entity.User;

import java.util.List;

public class UserMapperTest {
    private SqlSession session;

    public void setup() {
        // 初始化SqlSession
        session = SqlSessionFactoryUtil.getSessionFactory().openSession();
    }

    public void tearDown() {
        // 关闭SqlSession
        session.close();
    }

    public void testSelectUserById() {
        UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);
        User user = mapper.selectUserById(1);

        // 验证查询结果
        assertNotNull(user);
        assertEquals("John Doe", user.getName());

        // 第二次查询，验证缓存命中
        User cachedUser = mapper.selectUserById(1);
        assertNotNull(cachedUser);
        assertEquals("John Doe", cachedUser.getName());
    }
}

通过以上测试用例，可以验证二级缓存的正确性。