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Mybatis二级缓存入门指南

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Java SSM 数据库

概述

本文详细介绍了Mybatis二级缓存的工作机制和配置方法，包括一级缓存和二级缓存的区别、二级缓存的特性和应用场景。通过示例代码和配置说明，展示了如何在Mybatis中启用和优化二级缓存。

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。缓存是 MyBatis 提供的一个重要特性，旨在提高数据访问的性能与响应速度。MyBatis 提供了两种级别的缓存机制：一级缓存和二级缓存。

一级缓存详解

一级缓存是 MyBatis 默认提供的缓存机制，也被称为会话级缓存（Session Cache）。它基于 SqlSession 实例来管理，每个 SqlSession 实例都自带一个局部缓存，用于存储执行过的 SQL 语句及其结果。

特性

线程隔离性：每个 SqlSession 实例都有自己独立的缓存，因此在多线程环境下，每个线程可以独立使用自己的缓存实例，不会相互干扰。
默认开启：一级缓存默认是开启的，无需特别配置。
生命周期短：一级缓存的生命周期短，仅在当前 SqlSession 未关闭的情况下有效。一旦 SqlSession 被关闭，该缓存即被销毁。

工作原理

当执行查询操作时，MyBatis 会先检查当前 SqlSession 中是否存在缓存的结果。如果存在，则直接从缓存中返回结果，而不会执行 SQL 语句。如果缓存中没有相应的结果，则会执行 SQL 语句查询数据库，并将查询到的结果存入缓存中。

示例代码

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

import java.io.InputStream;

public class MyBatisCacheExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 读取 MyBatis 配置文件
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = MyBatisCacheExample.class.getClassLoader().getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        // 获取 SqlSession 实例
        try (SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession()) {
            // 第一次查询数据
            String sqlId = "com.example.Mapper.selectById";
            int id = 1;
            User user = session.selectOne(sqlId, id);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user);

            // 关闭 SqlSession，一级缓存失效
            session.close();

            // 重新获取 SqlSession 实例，此时缓存已经失效
            try (SqlSession session2 = sqlSessionFactory.openSession()) {
                // 第二次查询数据
                User user2 = session2.selectOne(sqlId, id);
                System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
            }
        }
    }
}

二级缓存入门

二级缓存是 MyBatis 提供的全局缓存机制（Global Cache）。与一级缓存不同，二级缓存是跨 SqlSession 的，即所有参与缓存的 SqlSession 都共享同一个缓存实例。二级缓存默认关闭，需要手动配置才能启用。

特性

全局共享：二级缓存是全局共享的，所有 SqlSession 实例可以共享同一个缓存实例，从而实现数据的全局缓存。
持久化选项：二级缓存可以配置为持久化存储，以便在应用程序重启后仍然保留缓存数据。
可配置性：可以通过配置文件来开启和关闭二级缓存，以及调整缓存的行为。

配置说明

在 MyBatis 的配置文件 mybatis-config.xml 中，可以通过 <setting> 标签来开启或关闭二级缓存。

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

此外，还需要在每个需要使用二级缓存的映射器接口（Mapper）中配置缓存。

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

工作原理

当执行查询操作时，MyBatis 会先检查二级缓存中是否存在缓存的结果。如果存在，则直接从缓存中返回结果，而不会执行 SQL 语句。如果缓存中没有相应的结果，则会执行 SQL 语句查询数据库，并将查询到的结果存入缓存中。

示例代码

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

    <select id="selectById" resultType="com.example.User">
        SELECT * FROM users WHERE id = #{id}
    </select>
</mapper>

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

import java.io.InputStream;

public class MyBatisSecondLevelCacheExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 读取 MyBatis 配置文件
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = MyBatisSecondLevelCacheExample.class.getClassLoader().getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        // 获取 SqlSession 实例1
        try (SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession()) {
            // 第一次查询数据
            String sqlId = "com.example.Mapper.selectById";
            int id = 1;
            User user1 = session1.selectOne(sqlId, id);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user1);

            // 将数据写入二级缓存
            session1.commit();
        }

        // 获取 SqlSession 实例2
        try (SqlSession session2 = sqlSessionFactory.openSession()) {
            // 第二次查询数据，从二级缓存中读取
            User user2 = session2.selectOne(sqlId, id);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }
}

配置二级缓存

在 MyBatis 中配置二级缓存主要是通过修改 mybatis-config.xml 文件和映射器配置文件（Mapper XML 文件）来实现的。以下是如何配置二级缓存的详细步骤。

编译配置文件

在 mybatis-config.xml 文件中，通过 <setting> 标签设置 cacheEnabled 为 true 来开启二级缓存。

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

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

映射器配置文件

在每个需要使用二级缓存的 Mapper XML 文件中，通过 <cache> 标签启用缓存。

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

    <select id="selectById" resultType="com.example.User">
        SELECT * FROM users WHERE id = #{id}
    </select>
</mapper>

高级配置

除了上述基本配置外，还可以对缓存进行更细粒度的控制，例如设置缓存的大小、缓存的读写策略等。例如：

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

eviction：缓存中对象的清除策略，支持 FIFO（先进先出）、LRU（最近最少使用）和 SOFT（软引用）。
flushInterval：缓存刷新间隔，单位是毫秒。
size：缓存的最大容量。
readOnly：是否禁止缓存的写操作。

示例代码

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

import java.io.InputStream;

public class MyBatisAdvancedCacheExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 读取 MyBatis 配置文件
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = MyBatisAdvancedCacheExample.class.getClassLoader().getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        // 获取 SqlSession 实例1
        try (SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession()) {
            // 第一次查询数据
            String sqlId = "com.example.Mapper.selectById";
            int id = 1;
            User user1 = session1.selectOne(sqlId, id);
            System.out.println("第一次查询结果: " + user1);

            // 将数据写入二级缓存
            session1.commit();
        }

        // 获取 SqlSession 实例2
        try (SqlSession session2 = sqlSessionFactory.openSession()) {
            // 第二次查询数据，从二级缓存中读取
            User user2 = session2.selectOne(sqlId, id);
            System.out.println("第二次查询结果: " + user2);
        }
    }
}

二级缓存的使用场景

二级缓存适用于需要全局共享缓存的应用场景。通过共享缓存，可以减少数据库的访问次数，提高系统性能和响应速度。以下是一些典型的使用场景：

少修改、多查询的场景

在某些应用中，数据的查询操作远多于更新操作。例如在一个读多写少的数据查询系统中，可以充分利用二级缓存来减少数据库的访问次数。

高并发场景

在高并发场景下，频繁的数据库访问可能会成为系统性能的瓶颈。通过启用二级缓存，可以显著减少对数据库的直接访问，提高系统的吞吐量和响应速度。

读写分离场景

在读写分离的架构中，主数据库负责写操作，而多个从数据库负责读操作。在这种场景下，二级缓存可以进一步减少对主数据库的访问次数，提高系统的整体性能。

数据一致性要求不高的场景

在数据一致性和实时性要求不高的场景中，可以通过二级缓存来实现数据的缓存，从而减少对数据库的访问次数。

常见问题与解决方案

在使用 MyBatis 的二级缓存时，可能会遇到一些常见问题。以下是一些典型的问题及其解决方案：

数据不一致问题

当数据被更新后，缓存中的数据可能仍然保留旧值，导致数据不一致。为了解决这个问题，需要确保缓存中的数据能够及时更新。

解决方案

手动更新缓存：在更新数据后，手动刷新缓存，确保缓存中的数据是最新的。
自动刷新缓存：配置 MyBatis 的二级缓存，使其在数据更新后自动刷新缓存。

// 执行更新操作后，手动刷新缓存
session.getConfiguration().getCache().clear();

缓存击穿问题

缓存击穿是指缓存失效后，大量请求直接打到数据库上，导致数据库压力过大。为了解决这个问题，可以采用缓存预热、缓存更新策略等方式。

解决方案

缓存预热：在应用启动时，预先加载一些热点数据到缓存中。
缓存更新策略：定期更新缓存，确保缓存中的数据是最新的。

// 缓存预热
session.selectList("com.example.Mapper.selectAllUsers");

缓存穿透问题

缓存穿透是指查询一个不存在的数据，由于缓存中没有命中，直接打到了数据库上。为了解决这个问题，可以采用布隆过滤器等方式来过滤掉不存在的数据。

解决方案

布隆过滤器：在查询之前，先通过布隆过滤器判断数据是否存在，避免直接查询数据库。

// 使用布隆过滤器
if (!bloomFilter.contains(id)) {
    return null;
}

缓存并发写问题

在高并发场景下，多个线程同时更新缓存可能导致数据不一致。为了解决这个问题，可以采用乐观锁或悲观锁等方式来确保数据的一致性。

解决方案

乐观锁：在更新数据时，使用版本号或时间戳来判断数据是否被其他线程修改。
悲观锁：在更新数据时，使用数据库的锁机制来确保数据的一致性。

// 使用乐观锁
String updateSql = "UPDATE users SET age = #{age} WHERE id = #{id} AND version = #{version}";
int rowsUpdated = session.update(updateSql, user);

配置问题

在配置二级缓存时，可能会因为配置不当导致缓存无法正常工作。例如，配置文件中的某些属性设置错误。

解决方案

检查配置文件：确保 <setting> 标签中的 cacheEnabled 设置为 true。
检查 Mapper XML 文件：确保每个需要使用缓存的 Mapper XML 文件中添加了 <cache> 标签。

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

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

    <select id="selectById" resultType="com.example.User">
        SELECT * FROM users WHERE id = #{id}
    </select>
</mapper>

通过以上解决方案，可以有效地解决二级缓存使用过程中遇到的各种问题，确保缓存能够正常工作，提高系统的性能和响应速度。

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