前言

在計(jì)算機(jī)的世界中，緩存無處不在，操作系統(tǒng)有操作系統(tǒng)的緩存，數(shù)據(jù)庫也會(huì)有數(shù)據(jù)庫的緩存，各種中間件如Redis也是用來充當(dāng)緩存的作用，編程語言中又可以利用內(nèi)存來作為緩存。

自然的，作為一款優(yōu)秀的ORM框架，MyBatis中又豈能少得了緩存，那么本文的目的就是帶領(lǐng)大家一起探究一下MyBatis的緩存是如何實(shí)現(xiàn)的。給我五分鐘，帶你徹底掌握MyBatis的緩存工作原理。

為什么要緩存

在計(jì)算機(jī)的世界中，CPU的處理速度可謂是一馬當(dāng)先，遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩開了其他操作，尤其是I/O操作，除了那種CPU密集型的系統(tǒng)，其余大部分的業(yè)務(wù)系統(tǒng)性能瓶頸最后或多或少都會(huì)出現(xiàn)在I/O操作上，所以為了減少磁盤的I/O次數(shù)，那么緩存是必不可少的，通過緩存的使用我們可以大大減少I/O操作次數(shù)，從而在一定程度上彌補(bǔ)了I/O操作和CPU處理速度之間的鴻溝。而在我們ORM框架中引入緩存的目的就是為了減少讀取數(shù)據(jù)庫的次數(shù)，從而提升查詢的效率。

MyBatis緩存

MyBatis中的緩存相關(guān)類都在cache包下面，而且定義了一個(gè)頂級(jí)接口Cache，默認(rèn)只有一個(gè)實(shí)現(xiàn)類PerpetualCache，PerpetualCache中是內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)HashMap來實(shí)現(xiàn)緩存。

下圖就是MyBatis中緩存相關(guān)類：

需要注意的是decorators包下面的所有類也實(shí)現(xiàn)了Cache接口，那么為什么我還是要說Cache只有一個(gè)實(shí)現(xiàn)類呢？其實(shí)看名字就知道了，這個(gè)包里面全部是裝飾器，也就是說這其實(shí)是裝飾器模式的一種實(shí)現(xiàn)。

我們隨意打開一個(gè)裝飾器：

可以看到，最終都是調(diào)用了delegate來實(shí)現(xiàn)，只是將部分功能做了增強(qiáng)，其本身都需要依賴Cache的唯一實(shí)現(xiàn)類PerpetualCache(因?yàn)檠b飾器內(nèi)需要傳入Cache對(duì)象，故而只能傳入PerpetualCache對(duì)象，因?yàn)榻涌谑菬o法直接new出來傳進(jìn)去的)。

在MyBatis中存在兩種緩存，即一級(jí)緩存和二級(jí)緩存。

一級(jí)緩存

一級(jí)緩存也叫本地緩存，在MyBatis中，一級(jí)緩存是在會(huì)話(SqlSession)層面實(shí)現(xiàn)的，這就說明一級(jí)緩存作用范圍只能在同一個(gè)SqlSession中，跨SqlSession是無效的。

MyBatis中一級(jí)緩存是默認(rèn)開啟的，不需要任何配置。我們先來看一個(gè)例子驗(yàn)證一下一級(jí)緩存是不是真的存在，作用范圍又是不是真的只是對(duì)同一個(gè)SqlSession有效。

一級(jí)緩存真的存在嗎

package?com.lonelyWolf.mybatis;

import?com.lonelyWolf.mybatis.mapper.UserAddressMapper;
import?com.lonelyWolf.mybatis.mapper.UserMapper;
import?com.lonelyWolf.mybatis.model.LwUser;
import?org.apache.ibatis.io.Resources;
import?org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import?org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import?org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactoryBuilder;

import?java.io.IOException;
import?java.io.InputStream;
import?java.util.List;

public?class?TestMyBatisCache?{
????public?static?void?main(String[]?args)?throws?IOException?{
????????String?resource?=?"mybatis-config.xml";
????????//讀取mybatis-config配置文件
????????InputStream?inputStream?=?Resources.getResourceAsStream(resource);
????????//創(chuàng)建SqlSessionFactory對(duì)象
????????SqlSessionFactory?sqlSessionFactory?=?new?SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
????????//創(chuàng)建SqlSession對(duì)象
????????SqlSession?session?=?sqlSessionFactory.openSession();

????????UserMapper?userMapper?=?session.getMapper(UserMapper.class);
????????List?userList?=??userMapper.selectUserAndJob();
????????List?userList2?=??userMapper.selectUserAndJob();
????}
}

執(zhí)行后，輸出結(jié)果如下：

我們可以看到，sql語句只打印了一次，這就說明第2次用到了緩存，這也足以證明一級(jí)緩存確實(shí)是存在的而且默認(rèn)就是是開啟的。關(guān)?注公?眾號(hào)Java技術(shù)棧可以獲取 Mybatis?系列面試題，帶全部答案。

一級(jí)緩存作用范圍

現(xiàn)在我們?cè)賮眚?yàn)證一下一級(jí)緩存是否真的只對(duì)同一個(gè)SqlSession有效，我們對(duì)上面的示例代碼進(jìn)行如下改變：

?SqlSession?session1?=?sqlSessionFactory.openSession();
?SqlSession?session2?=?sqlSessionFactory.openSession();

?UserMapper?userMapper1?=?session1.getMapper(UserMapper.class);
?UserMapper?userMapper2?=?session2.getMapper(UserMapper.class);
?List?userList?=??userMapper1.selectUserAndJob();
?List?userList2?=??userMapper2.selectUserAndJob();

這時(shí)候再次運(yùn)行，輸出結(jié)果如下：

可以看到，打印了2次，沒有用到緩存，也就是不同 SqlSession 中不能共享一級(jí)緩存。

一級(jí)緩存原理分析

首先讓我們來想一想，既然一級(jí)緩存的作用域只對(duì)同一個(gè)SqlSession有效，那么一級(jí)緩存應(yīng)該存儲(chǔ)在哪里比較合適是呢？

是的，自然是存儲(chǔ)在SqlSession內(nèi)是最合適的，那我們來看看SqlSession的唯一實(shí)現(xiàn)類DefaultSqlSession：

DefaultSqlSession中只有5個(gè)成員屬性，后面3個(gè)不用說，肯定不可能用來存儲(chǔ)緩存，然后Configuration又是一個(gè)全局的配置文件，也不合適存儲(chǔ)一級(jí)緩存，這么看來就只有Executor比較合適了，因?yàn)槲覀冎溃琒qlSession只提供對(duì)外接口，實(shí)際執(zhí)行sql的就是Executor。

既然這樣，那我們就進(jìn)去看看Executor的實(shí)現(xiàn)類BaseExecutor：

看到果然有一個(gè)localCache。而上面我們有提到PerpetualCache內(nèi)緩存是用一個(gè)HashMap來存儲(chǔ)緩存的，那么接下來大家肯定就有以下問題：

• 緩存是什么時(shí)候創(chuàng)建的？
• 緩存的key是怎么定義的？
• 緩存在何時(shí)使用
• 緩存在什么時(shí)候會(huì)失效?

接下來就讓我們逐一分析

一級(jí)緩存CacheKey的構(gòu)成

既然緩存那么肯定是針對(duì)的查詢語句，一級(jí)緩存的創(chuàng)建就是在BaseExecutor中的query方法內(nèi)創(chuàng)建的：

createCacheKey這個(gè)方法的代碼就不貼了，在這里我總結(jié)了一下CacheKey的組成，CacheKey主要是由以下6部分組成

1、將Statement中的id添加到CacheKey對(duì)象中的updateList屬性

2、將offset(分頁偏移量)添加到CacheKey對(duì)象中的updateList屬性(如果沒有分頁則默認(rèn)0)

3、將limit(每頁顯示的條數(shù))添加到CacheKey對(duì)象中的updateList屬性(如果沒有分頁則默認(rèn)Integer.MAX_VALUE)

4、將sql語句(包括占位符?)添加到CacheKey對(duì)象中的updateList屬性

5、循環(huán)用戶傳入的參數(shù)，并將每個(gè)參數(shù)添加到CacheKey對(duì)象中的updateList屬性

6、如果有配置Environment，則將Environment中的id添加到CacheKey對(duì)象中的updateList屬性

一級(jí)緩存的使用

創(chuàng)建完CacheKey之后，我們繼續(xù)進(jìn)入query方法：

可以看到，在查詢之前就會(huì)去localCache中根據(jù)CacheKey對(duì)象來獲取緩存，獲取不到才會(huì)調(diào)用后面的queryFromDatabase方法。關(guān) 注公 眾號(hào)Java技術(shù)棧可以獲取 Mybatis 系列面試題，帶全部答案。

一級(jí)緩存的創(chuàng)建

queryFromDatabase方法中會(huì)將查詢得到的結(jié)果存儲(chǔ)到localCache中

一級(jí)緩存什么時(shí)候會(huì)被清除

一級(jí)緩存的清除主要有以下兩個(gè)地方：

1、就是獲取緩存之前會(huì)先進(jìn)行判斷用戶是否配置了flushCache=true屬性（參考一級(jí)緩存的創(chuàng)建代碼截圖），如果配置了則會(huì)清除一級(jí)緩存。

2、MyBatis全局配置屬性localCacheScope配置為Statement時(shí)，那么完成一次查詢就會(huì)清除緩存。

3、在執(zhí)行commit，rollback，update方法時(shí)會(huì)清空一級(jí)緩存。

PS：利用插件我們也可以自己去將緩存清除，后面我們會(huì)介紹插件相關(guān)知識(shí)。

二級(jí)緩存

一級(jí)緩存因?yàn)橹荒茉谕粋€(gè)SqlSession中共享，所以會(huì)存在一個(gè)問題，在分布式或者多線程的環(huán)境下，不同會(huì)話之間對(duì)于相同的數(shù)據(jù)可能會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，因?yàn)榭鐣?huì)話修改了數(shù)據(jù)是不能互相感知的，所以就有可能存在臟數(shù)據(jù)的問題，正因?yàn)橐患?jí)緩存存在這種不足，所以我們需要一種作用域更大的緩存，這就是二級(jí)緩存。

二級(jí)緩存的作用范圍

一級(jí)緩存作用域是SqlSession級(jí)別，所以它存儲(chǔ)的SqlSession中的BaseExecutor之中，但是二級(jí)緩存目的就是要實(shí)現(xiàn)作用范圍更廣，那肯定是要實(shí)現(xiàn)跨會(huì)話共享的，在MyBatis中二級(jí)緩存的作用域是namespace，也就是作用范圍是同一個(gè)命名空間，所以很顯然二級(jí)緩存是需要存儲(chǔ)在SqlSession之外的，那么二級(jí)緩存應(yīng)該存儲(chǔ)在哪里合適呢？

在MyBatis中為了實(shí)現(xiàn)二級(jí)緩存，專門用了一個(gè)裝飾器來維護(hù)，這就是：CachingExecutor。

如何開啟二級(jí)緩存

二級(jí)緩存相關(guān)的配置有三個(gè)地方：

1、mybatis-config中有一個(gè)全局配置屬性，這個(gè)不配置也行，因?yàn)槟J(rèn)就是true。

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

想詳細(xì)了解mybatis-config的可以點(diǎn)擊這里。

2、在Mapper映射文件內(nèi)需要配置緩存標(biāo)簽：

<cache/>
或
<cache-ref?namespace="com.lonelyWolf.mybatis.mapper.UserAddressMapper"/>

想詳細(xì)了解Mapper映射的所有標(biāo)簽屬性配置可以點(diǎn)擊這里。

3、在select查詢語句標(biāo)簽上配置useCache屬性，如下：

<select?id="selectUserAndJob"?resultMap="JobResultMap2"?useCache="true">
????select?*?from?lw_user
select>

以上配置第1點(diǎn)是默認(rèn)開啟的，也就是說我們只要配置第2點(diǎn)就可以打開二級(jí)緩存了，而第3點(diǎn)是當(dāng)我們需要針對(duì)某一條語句來配置二級(jí)緩存時(shí)候則可以使用。

不過開啟二級(jí)緩存的時(shí)候有兩點(diǎn)需要注意：

1、需要commit事務(wù)之后才會(huì)生效

2、如果使用的是默認(rèn)緩存，那么結(jié)果集對(duì)象需要實(shí)現(xiàn)序列化接口(Serializable)

如果不實(shí)現(xiàn)序列化接口則會(huì)報(bào)如下錯(cuò)誤：

接下來我們通過一個(gè)例子來驗(yàn)證一下二級(jí)緩存的存在，還是用上面一級(jí)緩存的例子進(jìn)行如下改造：

SqlSession?session1?=?sqlSessionFactory.openSession();
UserMapper?userMapper1?=?session1.getMapper(UserMapper.class);
List?userList?=??userMapper1.selectUserAndJob();
session1.commit();//注意這里需要commit,否則緩存不會(huì)生效

SqlSession?session2?=?sqlSessionFactory.openSession();
UserMapper?userMapper2?=?session2.getMapper(UserMapper.class);
List?userList2?=??userMapper2.selectUserAndJob();

然后UserMapper.xml映射文件中，新增如下配置：

<cache/>

運(yùn)行代碼，輸出如下結(jié)果:

上面輸出結(jié)果中只輸出了一次sql，說明用到了緩存，而因?yàn)槲覀兪强鐣?huì)話的，所以肯定就是二級(jí)緩存生效了。

二級(jí)緩存原理分析

上面我們提到二級(jí)緩存是通過CachingExecutor對(duì)象來實(shí)現(xiàn)的，那么就讓我們先來看看這個(gè)對(duì)象：

我們看到CachingExecutor中只有2個(gè)屬性，第1個(gè)屬性不用說了，因?yàn)镃achingExecutor本身就是Executor的包裝器，所以屬性TransactionalCacheManager肯定就是用來管理二級(jí)緩存的，我們?cè)龠M(jìn)去看看TransactionalCacheManager對(duì)象是如何管理緩存的：

TransactionalCacheManager內(nèi)部非常簡(jiǎn)單，也是維護(hù)了一個(gè)HashMap來存儲(chǔ)緩存。HashMap中的value是一個(gè)TransactionalCache對(duì)象，繼承了Cache。

注意上面有一個(gè)屬性是臨時(shí)存儲(chǔ)二級(jí)緩存的，為什么要有這個(gè)屬性，我們下面會(huì)解釋。

二級(jí)緩存的創(chuàng)建和使用

我們?cè)谧x取mybatis-config全局配置文件的時(shí)候會(huì)根據(jù)我們配置的Executor類型來創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的三種Executor中的一種，然后如果我們開啟了二級(jí)緩存之后，只要開啟(全局配置文件中配置為true)就會(huì)使用CachingExecutor來對(duì)我們的三種基本Executor進(jìn)行包裝，即使Mapper.xml映射文件沒有開啟也會(huì)進(jìn)行包裝。

接下來我們看看CachingExecutor中的query方法：

上面方法大致經(jīng)過如下流程：

1、創(chuàng)建一級(jí)緩存的CacheKey

2、獲取二級(jí)緩存

3、如果沒有獲取到二級(jí)緩存則執(zhí)行被包裝的Executor對(duì)象中的query方法，此時(shí)會(huì)走一級(jí)緩存中的流程。

4、查詢到結(jié)果之后將結(jié)果進(jìn)行緩存。

需要注意的是在事務(wù)提交之前，并不會(huì)真正存儲(chǔ)到二級(jí)緩存，而是先存儲(chǔ)到一個(gè)臨時(shí)屬性，等事務(wù)提交之后才會(huì)真正存儲(chǔ)到二級(jí)緩存。

這么做的目的就是防止臟讀。因?yàn)榧偃缒阍谝粋€(gè)事務(wù)中修改了數(shù)據(jù)，然后去查詢，這時(shí)候直接緩存了，那么假如事務(wù)回滾了呢？所以這里會(huì)先臨時(shí)存儲(chǔ)一下。

所以我們看一下commit方法：

二級(jí)緩存如何進(jìn)行包裝

最開始我們提到了一些緩存的包裝類，這些都到底有什么用呢？

在回答這個(gè)問題之前，我們先斷點(diǎn)一下看看獲取到的二級(jí)緩存長啥樣：

從上面可以看到，經(jīng)過了層層包裝，從內(nèi)到外一次經(jīng)過如下包裝：

1、PerpetualCache：第一層緩存，這個(gè)是緩存的唯一實(shí)現(xiàn)類，肯定需要。

2、LruCache：二級(jí)緩存淘汰機(jī)制之一。因?yàn)槲覀兣渲玫哪J(rèn)機(jī)制，而默認(rèn)就是LRU算法淘汰機(jī)制。淘汰機(jī)制總共有4中，我們可以自己進(jìn)行手動(dòng)配置。

3、SerializedCache：序列化緩存。這就是為什么開啟了默認(rèn)二級(jí)緩存我們的結(jié)果集對(duì)象需要實(shí)現(xiàn)序列化接口。

4、LoggingCache：日志緩存。

5、SynchronizedCache：同步緩存機(jī)制。這個(gè)是為了保證多線程機(jī)制下的線程安全性。

下面就是MyBatis中所有緩存的包裝匯總：

二級(jí)緩存應(yīng)該開啟嗎

既然一級(jí)緩存默認(rèn)是開啟的，而二級(jí)緩存是需要我們手動(dòng)開啟的，那么我們什么時(shí)候應(yīng)該開啟二級(jí)緩存呢？

1、因?yàn)樗械膗pdate操作(insert,delete,uptede)都會(huì)觸發(fā)緩存的刷新，從而導(dǎo)致二級(jí)緩存失效，所以二級(jí)緩存適合在讀多寫少的場(chǎng)景中開啟。

2、因?yàn)槎?jí)緩存針對(duì)的是同一個(gè)namespace，所以建議是在單表操作的Mapper中使用，或者是在相關(guān)表的Mapper文件中共享同一個(gè)緩存。

自定義緩存

一級(jí)緩存可能存在臟讀情況，那么二級(jí)緩存是否也可能存在呢？

是的，默認(rèn)的二級(jí)緩存畢竟也是存儲(chǔ)在本地緩存，所以對(duì)于微服務(wù)下是可能出現(xiàn)臟讀的情況的，所以這時(shí)候我們可能會(huì)需要自定義緩存，比如利用redis來存儲(chǔ)緩存，而不是存儲(chǔ)在本地內(nèi)存當(dāng)中。

MyBatis官方提供的第三方緩存

MyBatis官方也提供了一些第三方緩存的支持，如：encache和redis。下面我們以redis為例來演示一下：引入pom文件：

<dependency>
????<groupId>org.mybatis.cachesgroupId>
????<artifactId>mybatis-redisartifactId>
????<version>1.0.0-beta2version>
dependency>

然后緩存配置如下：

<cache?type="org.mybatis.caches.redis.RedisCache">cache>

然后在默認(rèn)的resource路徑下新建一個(gè)redis.properties文件：

host=localhost
port=6379

然后執(zhí)行上面的示例，查看Cache，已經(jīng)被Redis包裝：

自己實(shí)現(xiàn)二級(jí)緩存

如果要實(shí)現(xiàn)一個(gè)自己的緩存的話，那么我們只需要新建一個(gè)類實(shí)現(xiàn)Cache接口就好了，然后重寫其中的方法,如下：

package?com.lonelyWolf.mybatis.cache;

import?org.apache.ibatis.cache.Cache;

public?class?MyCache?implements?Cache?{
????@Override
????public?String?getId()?{
????????return?null;
????}
????@Override
????public?void?putObject(Object?o,?Object?o1)?{
????????
????}
????@Override
????public?Object?getObject(Object?o)?{
????????return?null;
????}

????@Override
????public?Object?removeObject(Object?o)?{
????????return?null;
????}

????@Override
????public?void?clear()?{
????}

????@Override
????public?int?getSize()?{
????????return?0;
????}
}

上面自定義的緩存中,我們只需要在對(duì)應(yīng)方法，如putObject方法，我們把緩存存到我們想存的地方就行了，方法全部重寫之后，然后配置的時(shí)候type配上我們自己的類就可以實(shí)現(xiàn)了，在這里我們就不做演示了

總結(jié)

本文主要分析了MyBatis的緩存是如何實(shí)現(xiàn)的，并且分別演示了一級(jí)緩存和二級(jí)緩存，并分析了一級(jí)緩存和二級(jí)緩存所存在的問題，最后也介紹了如何使用第三方緩存和如何自定義我們自己的緩存，通過本文，我想大家應(yīng)該可以徹底掌握MyBatis的緩存工作原理了。

作者：雙子孤狼
鏈接：https://blog.csdn.net/zwx900102/article/details/108696005
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