Mybatis二级缓存学习：从入门到实践详解

Mybatis二级缓存学习主要探讨了Mybatis缓存机制中的二级缓存，包括其工作原理、配置方法和适用场景。通过合理配置和使用二级缓存，可以显著提高应用程序的性能和响应速度。本文还讨论了二级缓存的一些常见问题及优化策略。

Mybatis缓存的作用

MyBatis缓存的主要作用是减少数据库的访问次数，从而提高应用的性能。缓存机制可以将频繁访问的数据存储在内存中，当应用程序再次请求这些数据时，可以直接从缓存中获取，而不需要每次都从数据库中读取。这样不仅可以减少数据库的访问压力，还可以显著提高应用程序的响应速度。

Mybatis缓存的类型

MyBatis缓存主要有两种类型，分别是一级缓存和二级缓存。

1. 一级缓存：一级缓存也称为本地缓存，存在于SqlSession对象中。当同一个SqlSession执行相同的查询时，如果查询语句和参数相同，那么MyBatis会直接从缓存中返回结果，而不会执行SQL语句。一级缓存默认开启，不需要任何配置。

2. 二级缓存：二级缓存也称为全局缓存，存在于Mapper对象中。多个SqlSession之间可以共享二级缓存，但是不同的Mapper对象之间不能共享缓存。二级缓存默认关闭，需要进行配置才能使用。

配置MyBatis缓存需要在MyBatis的配置文件中进行。在配置文件中，可以设置是否启用二级缓存，缓存的实现方式等。

<configuration>
  <settings>
    <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
  </settings>
  <mappers>
    <mapper resource="com/example/mapper/UserMapper.xml"/>
  </mappers>
</configuration>

在mapper.xml文件中，使用<cache>标签来启用二级缓存。

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

二级缓存的配置文件如下：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
  <cache
    eviction="FIFO"
    flushInterval="60000"
    size="512"
    readOnly="true"
  />
  <!-- SQL映射语句 -->
</mapper>

以上配置中，eviction属性用于设置缓存的清除策略，flushInterval表示缓存刷新的时间间隔（以毫秒为单位），size设置缓存的最大条目数量，readOnly表示是否只读。

二级缓存的概念

二级缓存是一种跨SqlSession共享的缓存机制。当一个SqlSession执行查询时，如果查询结果已经在二级缓存中存在，那么查询将直接从缓存中返回结果，而不会执行数据库查询。二级缓存默认是关闭的，需要在MyBatis配置文件中进行配置才能启用。

二级缓存的工作流程

1. 客户端请求某个Mapper对象中的查询方法，该查询可能已经被其他客户端执行过。
2. MyBatis首先检查SqlSession的一级缓存中是否存在查询结果。如果存在，直接返回查询结果，不再执行数据库查询。
3. 如果一级缓存中不存在查询结果，MyBatis会检查全局的二级缓存。
4. 如果二级缓存中存在查询结果，直接返回查询结果。
5. 如果二级缓存中不存在查询结果，MyBatis执行数据库查询并将结果存入二级缓存，然后再返回查询结果。
6. 当SqlSession执行更新、删除操作时，会将二级缓存中对应的缓存条目进行清除。
7. 如果SqlSession执行了flushCache方法，将会清空二级缓存中对应的数据。

二级缓存的适用场景

二级缓存适用于查询数据变化不频繁的场景，例如主键查询、分页查询、列表查询等。这些场景中，频繁查询相同的SQL语句可以有效利用二级缓存来提升应用的响应速度和性能。对于频繁更新的数据，使用二级缓存可能会导致数据不一致，这时应该谨慎使用二级缓存。

如何启用二级缓存

通过配置文件启用二级缓存

MyBatis中可以通过配置文件启用二级缓存。在mapper.xml文件中使用<cache>标签来启用二级缓存。

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

在mapper.xml文件中配置二级缓存时可以设置缓存的时间间隔、缓存的大小、清除策略等。

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
  <cache
    eviction="FIFO"
    flushInterval="60000"
    size="512"
    readOnly="true"
  />
  <!-- SQL映射语句 -->
</mapper>

编写Mapper接口启用二级缓存

启用二级缓存除了配置文件之外，还可以通过代码实现。在Mapper接口中使用@CacheNamespace注解来启用二级缓存。

@CacheNamespace
public interface UserMapper {
  User selectUserById(int id);
  int insertUser(User user);
  int updateUser(User user);
  int deleteUser(int id);
}

二级缓存的替代方案

如果二级缓存不能满足需求，还可以考虑使用第三方缓存解决方案，例如Redis、Memcached等。这些缓存系统可以提供更强大的缓存功能，并且可以跨越多个应用程序进行数据共享。但是，使用第三方缓存会增加系统的复杂性，需要额外的配置和维护工作。

二级缓存的使用示例

实现一个简单的二级缓存示例

创建一个简单的示例，演示如何启用和使用MyBatis的二级缓存。

首先，创建一个User对象，用于表示用户数据。

public class User {
  private int id;
  private String name;
  private String email;

  public int getId() {
    return id;
  }

  public void setId(int id) {
    this.id = id;
  }

  public String getName() {
    return name;
  }

  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }

  public String getEmail() {
    return email;
  }

  public void setEmail(String email) {
    this.email = email;
  }
}

接下来，编写UserMapper接口和对应的mapper.xml文件。

@CacheNamespace
public interface UserMapper {
  User selectUserById(int id);
  int insertUser(User user);
  int updateUser(User user);
  int deleteUser(int id);
}

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
  <cache />
  <resultMap id="UserResult" type="User">
    <id property="id" column="user_id" />
    <result property="name" column="user_name" />
    <result property="email" column="user_email" />
  </resultMap>

  <select id="selectUserById" resultMap="UserResult">
    SELECT user_id, user_name, user_email FROM users WHERE user_id = #{id}
  </select>

  <insert id="insertUser">
    INSERT INTO users (user_id, user_name, user_email) VALUES (#{id}, #{name}, #{email})
  </insert>

  <update id="updateUser">
    UPDATE users SET user_name = #{name}, user_email = #{email} WHERE user_id = #{id}
  </update>

  <delete id="deleteUser">
    DELETE FROM users WHERE user_id = #{id}
  </delete>
</mapper>

二级缓存的查询和更新操作

在上述示例中，selectUserById方法用于查询用户信息，insertUser、updateUser和deleteUser方法分别用于插入、更新和删除用户数据。

在运行应用程序时，当执行selectUserById方法时，MyBatis会首先检查二级缓存中是否存在查询结果。如果存在，直接从缓存中返回结果，而不会执行数据库查询。如果缓存中不存在查询结果，MyBatis会执行数据库查询并将结果存入缓存中。

二级缓存的删除操作

当执行更新或删除操作时，MyBatis会将二级缓存中对应的缓存条目进行清除。例如，当执行deleteUser方法时，MyBatis会清除二级缓存中与该用户对应的缓存条目。

指定缓存的超时时间

可以通过配置文件中的flushInterval属性来设置缓存的刷新时间间隔（以毫秒为单位）。

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
  <cache
    eviction="FIFO"
    flushInterval="60000"
    size="512"
    readOnly="true"
  />
  <!-- SQL映射语句 -->
</mapper>

在上述配置中，flushInterval设置为60000毫秒，即每60秒刷新一次缓存。

设置缓存的大小

可以通过配置文件中的size属性来设置缓存的最大条目数量。

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
  <cache
    eviction="FIFO"
    flushInterval="60000"
    size="512"
    readOnly="true"
  />
  <!-- SQL映射语句 -->
</mapper>

在上述配置中，size设置为512，表示缓存的最大条目数量是512个。

使用不同的缓存实现

MyBatis允许使用不同的缓存实现来替换默认的缓存实现。可以通过实现org.apache.ibatis.cache.Cache接口来实现自定义的缓存类，并在配置文件中指定自定义的缓存实现。

public class CustomCache implements Cache {
  private String id;

  public CustomCache(String id) {
    this.id = id;
  }

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

  @Override
  public void putObject(Object key, Object value) {
    // 将数据存入缓存
  }

  @Override
  public Object getObject(Object key) {
    // 从缓存中获取数据
    return null;
  }

  @Override
  public Object removeObject(Object key) {
    // 从缓存中移除数据
    return null;
  }

  @Override
  public void clear() {
    // 清空缓存
  }

  @Override
  public int getSize() {
    // 返回缓存的大小
    return 0;
  }

  @Override
  public Collection<Object> getKeys() {
    // 返回缓存中的所有键
    return null;
  }
}

在配置文件中指定自定义的缓存实现。

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
  <cache type="com.example.cache.CustomCache" />
  <!-- SQL映射语句 -->
</mapper>

通过使用自定义的缓存实现，可以实现更灵活的缓存策略。

二级缓存失效的原因

1. SqlSession刷新：当SqlSession执行flushCache方法时，将会清空二级缓存中对应的数据，导致缓存失效。
2. 事务提交：当SqlSession执行提交操作时，二级缓存中的数据会被刷新。如果在同一个SqlSession中执行了更新操作，那么在提交事务之前二级缓存中的数据将不会被刷新，从而导致缓存失效。
3. 对象序列化问题：如果查询结果中包含无法序列化的对象，那么该查询结果将无法存入二级缓存中，从而导致缓存失效。
4. 缓存机制问题：MyBatis的二级缓存机制可能会导致缓存不一致的问题。例如，当多个SqlSession同时更新了同一个数据时，其中一个SqlSession会将更新后的数据存入二级缓存中，而其他SqlSession则可能会读取到过时的数据。

解决缓存不一致的问题

在更新或删除操作后，可以使用SqlSession的clearCache方法来清除二级缓存中的数据，以确保缓存数据的一致性。

SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
try {
  UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
  userMapper.deleteUser(id);
  sqlSession.commit();
  sqlSession.clearCache();
} finally {
  sqlSession.close();
}

性能优化的策略

1. 合理设置缓存大小：根据应用程序的需求，合理设置缓存的大小，避免缓存过大导致内存溢出。
2. 使用缓存清除策略：根据应用程序的特性，选择合适的缓存清除策略，例如FIFO、LRU等。
3. 设置缓存刷新时间间隔：根据应用程序的数据更新频率，设置合适的缓存刷新时间间隔，避免缓存数据过时。
4. 使用分段缓存：对于较大的数据集，可以考虑使用分段缓存来提高缓存的命中率。
5. 避免缓存不一致：在更新或删除操作后，及时清除二级缓存中的数据，避免缓存数据不一致的问题。