SpringCache详解

2024-03-01 18:10:02 分类：后端 热度：56 评论： 0

SpringCache详解

一、前言

        1、SpringCache是Spring提供的一个缓存框架，在Spring3.1版本开始支持将缓存添加到现有的spring应用程序中，在4.1开始，缓存已支持JSR-107注释和更多自定义的选项。

        2、Spring Cache利用了AOP，实现了基于注解的缓存功能，并且进行了合理的抽象，业务代码不用关心底层是使用了什么缓存框架，只需要简单地加一个注解，就能实现缓存功能了，做到了对代码侵入性做小。

        3、由于市面上的缓存工具实在太多，SpringCache框架还提供了CacheManager接口，可以实现降低对各种缓存框架的耦合。它不是具体的缓存实现，它只提供一整套的接口和代码规范、配置、注解等，用于整合各种缓存方案，比如Caffeine、Guava Cache、Ehcache。

二、SpringCache深入

一、SpringCache大致原理

        在SpringCache官网中，有一个缓存抽象的概念，其核心就是将缓存应用于Java方法中，从而减少基于缓存中可用信息的执行次数。换句话来说。就是每次调用目标方法前，SpringCache都会先检查该方法是否正对给定参数执行，如果已经执行过，就直接返回缓存的结果。（通俗的讲，就是查看缓存里面是否有对应的数据，如果有就返回缓存的数据），而无需执行实际方法、如果该方法上位执行。则执行该方法（缓存中没有对应的数据就执行方法获取对应数据，并进行缓存），并缓存结果并返回给用户。这样就不用多次去执行数据库操作，减少cpu和io的消耗。 

二、SpringCache为我们提供了两个接口：

1、org.springframework.cache.Cache：

        Cache接口为缓存的组件规范定义，包含缓存的各种操作集合

2、org.springframework.cache.CacheManager：

CacheManager接口下Spring提供了各种xxxCache的实现；如RedisCache、EhCacheCache、ConcurrentMapCache等；

三、SpringCache概念

1、Cache接口:缓存接口，定义缓存操作。实现有 如RedisCache、EhCacheCache、ConcurrentMapCache等

2、cacheResolver：指定获取解析器

3、CacheManager：缓存管理器，管理各种缓存（Cache）组件；如：RedisCacheManager，使用redis作为缓存。指定缓存管理器

4、@Cacheable：在方法执行前查看是否有缓存对应的数据，如果有直接返回数据，如果没有调用方法获取数据返回，并缓存起来。

5、@CacheEvict：将一条或多条数据从缓存中删除。

6、@CachePut：将方法的返回值放到缓存中

7、@EnableCaching：开启缓存注解功能

8、@Caching：组合多个缓存注解；

9、@CacheConfig：统一配置@Cacheable中的value值

四、SpringCache注解中公共的属性

1、cacheNames：每个注解中都有自己的缓存名字。该名字的缓存与方法相关联，每次调用时，都会检查缓存以查看是否有对应cacheNames名字的数据，避免重复调用方法。名字可以可以有多个，在这种情况下，在执行方法之前，如果至少命中一个缓存，则返回相关联的值。（ Springcache提供两个参数来指定缓存名：value、cacheNames，二者选其一即可，每一个需要缓存的数据都需要指定要放到哪个名字的缓存，缓存的分区，按照业务类型分 ）

@Cacheable(cacheNames = "tets")
@Cacheable({"books", "isbns"})
public Book findBook(ISBN isbn) {...}

2、KeyGenerator：key生成器

缓存的本质是key-value存储模式，每一次方法的调用都需要生成相应的Key, 才能操作缓存。

通常情况下，@Cacheable有一个属性key可以直接定义缓存key，开发者可以使用SpEL语言定义key值。若没有指定属性key，缓存抽象提供了 KeyGenerator来生成key ，具体源码如下，

由图可看出

  • 如果没有参数，则直接返回SimpleKey.EMPTY；
  • 如果只有一个参数，则直接返回该参数；
  • 若有多个参数，则返回包含多个参数的SimpleKey对象。

 当然Spring Cache也考虑到需要自定义Key生成方式，需要我们实现org.springframework.cache.interceptor.KeyGenerator 接口。

默认的 key 生成器要求参数具有有效的 hashCode() 和 equals() 方法实现。

3、key：缓存的key，如果是redis，则相当于redis的key

可以为空，如果需要可以使用spel表达式进行表写。如果为空，则缺省默认使用key表达式生成器进行生成。默认的 key 生成器要求参数具有有效的 hashCode() 和 equals() 方法实现。key的生成器。key/keyGenerator二选一使用

4、condition：缓存的条件，对入参进行判断

可以为空，如果需要指定，需要使用SPEL表达式，返回true/false，只有返回true的时候才会对数据源进行缓存/清除缓存。在方法调用之前或之后都能进行判断。

condition=false时，不读取缓存，直接执行方法体，并返回结果，同时返回结果也不放入缓存。

condition=true时，读取缓存，有缓存则直接返回。无则执行方法体，同时返回结果放入缓存（如果配置了result，且要求不为空，则不会缓存结果）。

注意：

condition 属性使用的SpEL语言只有#root和获取参数类的SpEL表达式,不能使用返回结果的#result 。 所以 condition = "#result != null" 会导致所有对象都不进入缓存,每次操作都要经过数据库。

五、Spel表达式

一、spel语法

具体语法可以参考此篇博客：SpEL表达式总结 - 简书

二、SpringCache也提供了root对象，具体功能使用如下。

三、使用spel表达式栗子

1、使用参数作为key：使用方法参数时我们可以直接使用“#参数名”或者“#p参数index”。

  1. @Cacheable(value="users", key="#id")
  2.      public User find(Integer id) {
  3.          returnnull;
  4.      }
  5.      @Cacheable(value="users", key="#p0")
  6.      public User find(Integer id) {
  7.          returnnull;
  8.      }
  9.      @Cacheable(value="users", key="#user.id")
  10.      public User find(User user) {
  11.          returnnull;
  12.      }
  13.      @Cacheable(value="users", key="#p0.id")
  14.      public User find(User user) {
  15.          returnnull;
  16.      }

2、当我们要使用root对象的属性作为key时我们也可以将“#root”省略，因为Spring默认使用的就是root对象的属性。如：

  1. @Cacheable(value={"users", "xxx"}, key="caches[1].name")
  2.      public User find(User user) {
  3.          returnnull;
  4.      }

如果要调用类里面的方法：

  1. @Cacheable(value={"TeacherAnalysis_public_chart"}, key="#root.target.getDictTableName() + '_' + #root.target.getFieldName()")
  2.      public List<Map<String, Object>> getChartList(Map<String, Object> paramMap) {
  3.      }
  4.      public String getDictTableName(){
  5.          return "";
  6.      }
  7.      public String getFieldName(){
  8.          return "";
  9.      }

3、最好使用所有参数作为key，当然，也分情况。

@Cacheable(cacheNames = "c2",key = "#id")
    public User getUserById(Long id,String username){
        User user = new User();
        user.setId(id);
        return user;
    }
    @Test
    void testGetUserById() {
        User u1 = userService.getUserById(98L, "dong");
        User u2 = userService.getUserById(98L, "lisi");
    }

以参数id作为key会出现逻辑错误，当调用第一次getUserById方法时，存入key为id，值为dong，当调用第二次getUserById方法时，因为已经存入缓存id，所以不会进入第二次getUserById方法，所以lisi不能进入缓存

4、自定义key生成器

@***ponent
public class MyKeyGenerate implements KeyGenerator {
    @Override
    public Object generate(Object target, Method method, Object... params) {
        String s = target.toString()+":"+method.getName()+":"+ Arrays.toString(params);
        return s;
    }
}

//将myKeyGenerate注入
@Cacheable(cacheNames = "test",keyGenerator = "myKeyGenerate")
    public User getUserById(Long id,String username){
        User user = new User();
        user.setId(id);
        user.setUsername(username);
        return user;
    }

五、各个注解详解

在四当中，已经把各个注解的公共属性抽了出来，这里只做一些注解的特有属性，当然，可能某些属性也是公有的。

一、@Cacheable：在方法执行前查看是否有缓存对应的数据，如果有直接返回数据，如果没有调用方法获取数据返回，并缓存起来。

1、unless：条件符合则不缓存，是对出参进行判断

        unless属性可以使用#result表达式。效果: 缓存如果有符合要求的缓存数据则直接返回，没有则去数据库查数据，查到了就返回并且存在缓存一份，没查到就不存缓存。

condition 不指定相当于 true，unless 不指定相当于 false

　　　　当 condition = false，一定不会缓存；

　　　　当 condition = true，且 unless = true，不缓存；

　　　　当 condition = true，且 unless = false，缓存；
2、sync：是否使用异步，默认是false.

        在一个多线程的环境中，某些操作可能被相同的参数并发地调用，同一个 value 值可能被多次计算（或多次访问 db），这样就达不到缓存的目的。针对这些可能高并发的操作，我们可以使用 sync 参数来告诉底层的缓存提供者将缓存的入口锁住，这样就只能有一个线程计算操作的结果值，而其它线程需要等待。当值为true，相当于同步可以有效的避免缓存击穿的问题。

@Cacheable(value="user_cache",key="#userId", unless="#result == null")
public User getUserById(Long userId) {
 User user = userMapper.getUserById(userId);
 return user;
}

二、@CachePut：缓存更新

与@Cacheable不同的是使用@CachePut标注的方法在执行前不会去检查缓存中是否存在之前执行过的结果，而是每次都会执行该方法，并将执行结果以键值对的形式存入指定的缓存中。

他所具有的属性与@Cacheable相同就不多描述。

@CachePut(value = "user_cache", key="#user.id", unless = "#result != null")
public User updateUser(User user) {
 userMapper.updateUser(user);
 return user;
}

当调用updateUser方法时，每次方法都会被执行，但是因为unless属性每次都是true，所以并没有将结果缓存。当去掉unless属性，则结果会被缓存。

三、@CacheEvict：清空缓存

注解的方法在调用时会从缓存中移除已存储的数据。

@CacheEvict(value = "user_cache", key = "#id")
public void deleteUserById(Long id) {
 userMapper.deleteUserById(id);
}

1、allEntries：是否清空左右缓存。默认为false

当指定了allEntries为true时，Spring Cache将忽略指定的key

2、beforeInvocation：是否在方法执行前就清空，默认为 false

清除操作默认是在对应方法成功执行之后触发的，即方法如果因为抛出异常而未能成功返回时也不会触发清除操作。使用beforeInvocation可以改变触发清除操作的时间，当我们指定该属性值为true时，Spring会在调用该方法之前清除缓存中的指定元素。

四、@Caching：可以让我们在一个方法或者类上同时指定多个Spring Cache相关的注解

1、其拥有三个属性：cacheable、put和evict，分别用于指定@Cacheable、@CachePut和@CacheEvict。

    @Caching(
            cacheable = {@Cacheable(value = "stu",key = "#userName")},
            put = {@CachePut(value = "stu", key = "#result.id"),
                    @CachePut(value = "stu", key = "#result.age")
            }
    )
    public Student getStuByStr(String userName) {
        StudentExample studentExample = new StudentExample();
        studentExample.createCriteria().andUserNameEqualTo(userName);
        List<Student> students = studentMapper.selectByExample(studentExample);
        return Optional.ofNullable(students).orElse(null).get(0);
    }

五、@CacheConfig 抽取缓存的公共配置 

我们每个缓存注解中 都指定 了value = "stu" / cacheNames="stu" ，可以抽离出来，在整个类上添加
@CacheConfig(cacheNames = "stu")，之后每个方法中都默认使用 cacheNames = “stu”

@CacheConfig(cacheNames = "stu")
@Service
public class StudentServiceImpl implements StudentService {

    @Resource
    private StudentMapper studentMapper;

    @CachePut(key = "#result.id")
    @Override
    public Student updateStu(Student student){
        System.out.println(student);
        studentMapper.updateByPrimaryKey(student);
        return student;
    }
    /**
     * Cacheable
     * @param id
     * @return
     *
     * key = "#root.methodName+'['+#id+']'"
     */
    @Cacheable(key = "#id")
    @Override
    public Student getStu(Integer id) {
        Student student = studentMapper.selectByPrimaryKey(id);
        System.out.println(student);
        return student;
    }

    @CacheEvict(allEntries = true, beforeInvocation = true)
    public void delSut(Integer id) {
        System.out.println(id);
        studentMapper.deleteByPrimaryKey(id);
    }

    @Caching(
            cacheable = {@Cacheable(key = "#userName")},
            put = {@CachePut(key = "#result.id"),
                    @CachePut(key = "#result.age")
            }
    )
    public Student getStuByStr(String userName) {
        StudentExample studentExample = new StudentExample();
        studentExample.createCriteria().andUserNameEqualTo(userName);
        List<Student> students = studentMapper.selectByExample(studentExample);
        return Optional.ofNullable(students).orElse(null).get(0);
    }
}

三、SpringCache使用步骤：

一、Springboot整合redis与cache ：

1、对于使用Springboot进行整合redis与cache，我们只需要引入

      <!-- Redis Client 3版本以上会报错与spring-boot-starter-data-redis冲突 -->
        <dependency>
            <groupId>redis.clients</groupId>
            <artifactId>jedis</artifactId>
            <version>3.3.0</version>
        </dependency>
 
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis-reactive</artifactId>
        </dependency>
 
     <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
        </dependency>

2、默认行为

1、如果缓存中有数据，不会调用方法从数据库中获取数据

2、key默认自动生成，缓存名字：：SimpleKey[]

3、缓存的value值默认使用jdk序列化机制，序列化后放入redis

4、默认ttl（过期时间）为-1;即永不1过期。

3、然后再yaml文件配置好redis属性,再配置缓存类型就好了

spring:
  thymeleaf:
    cache: false
  redis:
    #REDIS 数据库索引（默认为0）
    database: 1
    #redis服务地址
    host: 127.0.0.1
    #redis服务连接端口
    port: 6379
    #redis密码（没有密码默认为空）
    password:
    #连接池最大连接数（使用负值表示没有限制）
    jedis:
      pool:
        max-active: 8
    lettuce:
      pool:
        # 连接池中的最小空闲连接
        min-idle: 8
        # 连接池中的最大空闲连接
        max-idle: 500
        # 连接池最大连接数（使用负值表示没有限制）
        max-active: 2000
        # 连接池最大阻塞等待时间（使用负值表示没有限制）
        max-wait: 10000
        #连接超时时间（毫秒）
    timeout: 5000

    cache:

        type: redis

        redis:

                time-to-live: 1000

        #缓存key过期时间（毫秒）

   
 
 
#打印sql日志
logging:
  level:
    root: debug
  

4、Springboot添加启动注解

@SpringBootApplication
//扫描容器
@***ponentScan(basePackages = {"***.lwq.demo.*"})
//扫描mapper层
@MapperScan("***.lwq.demo.dao")
//启动缓存
@EnableCaching
public class DemoApplication {
 
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
    }
 
} 

5、如果不配置序列化机制，那么数据进入到redis时默认使用的是jdk序列化机制，一般系统都是使用json序列化机制，使用jdk就可能会出现不兼容问题。 

这是没有反序列化的数据，如果你项目以前用到缓存的 你反序列化以后如果不清缓存的话会报错 报500 这时清下缓存就好了 

package ***.hete.mall.pdc.config;

import org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CacheProperties;
import org.springframework.boot.context.properties.EnableConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheConfiguration;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializationContext;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;

/**
 * @Description :原理
 * 1、springcache的所有配置信息都会放到CacheAutoConfiguration这个类下。这个类绑定了@EnableConfigurationProperties({CacheProperties.class})
 * CacheProperties这个类就是接受我们配置在yaml文件上的属性
 * 2、在这个CacheAutoConfiguration配置类里面有一个静态方法CacheConfigurationImportSelector，这个方法会导入缓存的配置类，由于用的是redis，所以会导入与redis相关的配置类
 *  mappings.put(CacheType.REDIS, RedisCacheConfiguration.class.getName());也就是RedisCacheConfiguration
 * 3、RedisCacheConfiguration配置缓存管理器RedisCacheManager，在这里会按照我们在yaml文件中的配置初始化缓存，
 * 并且里面会调用determineConfiguration这个方法。
 * 4、determineConfiguration这个方法里面会判断，RedisCacheConfiguration这个配置文件是否为空，如果我们有重写这个配置文件，就会使用我们的，
 * 否者就是用默认的
 * 5、所以想改缓存配置就需要放入一个自定义的RedisCacheConfiguration
 *
 *6、由于CacheProperties这个类，没有注入容器，所以想要使用可以参考源码CacheAutoConfiguration里面的使用方式
 * 使用@EnableConfigurationProperties({CacheProperties.class})注解导入进行即可
 *
 *
 * @Author :
 * @Date : 2023/10/29 16:29
 **/

@Configuration
@EnableConfigurationProperties({CacheProperties.class})
public class SpringCacheConfig {


    @Bean
    RedisCacheConfiguration redisCacheConfiguration(CacheProperties cacheProperties){
        CacheProperties.Redis redisProperties = cacheProperties.getRedis();
        org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheConfiguration config = org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig();
        /*key为String，可以到对应方法fromSerializer里面找到RedisSerializer接口，使用快捷键ctrl+h找到RedisSerializer的实现类放入进去，
          每次改完之后都是生成一个新对象,下次再使用 config改的时候，之前改的属性才会存在
         */
        config = config.serializeKeysWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(new StringRedisSerializer()));
        // value以json格式放入redis
        config.serializeValuesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer()));

        // 如果不写一下代码，由于这里新建了RedisCacheConfiguration，，则不会使用cacheProperties里面配置好的数据，只会使用默认值
        if (redisProperties.getTimeToLive() != null) {
            config = config.entryTtl(redisProperties.getTimeToLive());
        }

        if (redisProperties.getKeyPrefix() != null) {
            config = config.prefixCacheNameWith(redisProperties.getKeyPrefix());
        }

        if (!redisProperties.isCacheNullValues()) {
            config = config.disableCachingNullValues();
        }

        if (!redisProperties.isUseKeyPrefix()) {
            config = config.disableKeyPrefix();
        }
        return config;

    }
}

总结起来就是，引入redis包和cache包，配置好redis的yaml，使用注解开启缓存就可以了

缓存分页具体可以参考一下博客：

SpringBoot整合Redis与Cache实现分页缓存_qq_38062838的博客-CSDN博客_分页查询缓存

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心舞飞扬

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