MyBatis 的一級緩存與二級緩存

一、簡述

MyBatis 的一級緩存是基于數(shù)據(jù)庫會話(SqlSession 對象)的，默認開啟。二級緩存是基于全局(nameSpace)的，開啟需要配置。

對于 JDBC 操作，如果需要連續(xù)請求 id=1 的用戶數(shù)據(jù)，那么就要進行兩次的數(shù)據(jù)庫連接，獲取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。相同的數(shù)據(jù)，進行兩次數(shù)據(jù)庫連接，這肯定會造成資源的浪費?；诿嫦?qū)ο?，可以把第一次獲取的數(shù)據(jù)保存到一個對象中，下一次直接從對象中獲取就行了，如圖：

獲取的內(nèi)容保存在對象中，在一個請求期間，直接使用或者傳遞對象就可以了。對于 JDBC 的操作，可以自己定義類或者集合來保存數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，來避免連續(xù)請求數(shù)據(jù)庫的問題。這里用來保存數(shù)據(jù)的對象或者集合，也能稱之為緩存。

但是使用了三層架構(gòu)之后，Dao 層和 Dao 層之間有可能互相是不清楚的。如果有一個復雜的業(yè)務要在 Service 層中進行處理，需要分別調(diào)用不同 Dao 層中的數(shù)據(jù)，那這樣簡單的緩存還是不夠看。

此時，要再去處理緩存問題，就會花費過多的精力，得不償失。在這種層面上的緩存處理 MyBatis 框架已經(jīng)做好了，就叫做一級緩存。

二、MyBatis 的主要層次結(jié)構(gòu)

使用 MyBatis 對數(shù)據(jù)庫操作的代碼，能夠看見的就是這個 SqlSession 對象。實際上，這只是 MyBatis 對外暴露的接口，整個 MyBatis 核心部件是下面的這么一堆接口和類：

1??SqlSession：MyBatis 工作的主要頂層 API，表示和數(shù)據(jù)庫交互的會話，完成必要數(shù)據(jù)庫增刪改查功能。
2??Executor：MyBatis 執(zhí)行器，整個 MyBatis 調(diào)度的核心，負責 QL 語句的生成和查詢緩存的維護。
3??StatementHandler：封裝了 JDBC Statement 操作，負責對 JDBC statement 的操作，如設(shè)置參數(shù)、將 Statement 結(jié)果集轉(zhuǎn)換成 List 集合。
4??ParameterHandler：負責對用戶傳遞的參數(shù)轉(zhuǎn)換成 JDBC Statement 所需要的參數(shù)。
5??ResultSetHandler：負責將 JDBC 返回的 ResultSet 結(jié)果集對象轉(zhuǎn)換成 List 類型的集合。
6??TypeHandler：負責 Java 數(shù)據(jù)類型和 jdbc 數(shù)據(jù)類型之間的映射和轉(zhuǎn)換。
7??MappedStatement：MappedStatement 維護了一條節(jié)點的封裝。
8??SqlSource：負責根據(jù)用戶傳遞的 parameterObject，動態(tài)地生成 SQL 語句，將信息封裝到 BoundSql 對象中，并返回。
9??BoundSql：表示動態(tài)生成的 SQL 語句以及相應的參數(shù)信息。
1??0??Configuration：MyBatis 所有的配置信息都維持在 Configuration 對象之中。

上面這堆接口和類的層次關(guān)系如圖：

MyBatis 對外暴露的接口是 SqlSession，而最重要的是 Executor 接口。Executor 的實現(xiàn)類 BaseExecutor 中擁有一個 Cache 接口的實現(xiàn)類 PerpetualCache：

PerpetualCache 中則有一個 HashMap 屬性：

總結(jié)：

MyBatis 封裝了 JDBC 操作，對外暴露了 SqlSession 接口進行數(shù)據(jù)庫的操作。但是實際 MyBatis 最核心的接口是 Executor，它負責 SQL 語句的生成和查詢緩存的維護。如果沒有緩存就查數(shù)據(jù)庫，有緩存就使用的是 PerpetualCache 中的 HashMap 保存的數(shù)據(jù)緩存。MyBatis 的一級緩存其實就保存在一個 HashMap 中。HashMap 如何判斷查詢方法是否相同？其實主要是通過 HashMap 的 key 值。

BaseExecutor：

...

public CacheKey createCacheKey(MappedStatement ms, 
                               Object parameterObject, 
                               RowBounds rowBounds, 
                               BoundSql boundSql) {
        if (this.closed) {
            throw new ExecutorException("Executor was closed.");
        } else {
            CacheKey cacheKey = new CacheKey();
            cacheKey.update(ms.getId());
            cacheKey.update(rowBounds.getOffset());
            cacheKey.update(rowBounds.getLimit());
            cacheKey.update(boundSql.getSql());
            List<ParameterMapping> parameterMappings = boundSql.getParameterMappings();
            TypeHandlerRegistry typeHandlerRegistry = ms.getConfiguration().getTypeHandlerRegistry();
            Iterator var8 = parameterMappings.iterator();
            while(var8.hasNext()) {
                ParameterMapping parameterMapping = (ParameterMapping)var8.next();
                if (parameterMapping.getMode() != ParameterMode.OUT) {
                    String propertyName = parameterMapping.getProperty();
                    Object value;
                    if (boundSql.hasAdditionalParameter(propertyName)) {
                        value = boundSql.getAdditionalParameter(propertyName);
                    } else if (parameterObject == null) {
                        value = null;
                    } else if (typeHandlerRegistry.hasTypeHandler(parameterObject.getClass())) {
                        value = parameterObject;
                    } else {
                        MetaObject metaObject = this.configuration.newMetaObject(parameterObject);
                        value = metaObject.getValue(propertyName);
                    }
                    cacheKey.update(value);
                }
            }
            if (this.configuration.getEnvironment() != null) {
                cacheKey.update(this.configuration.getEnvironment().getId());
            }
            return cacheKey;
        }
    }
...

從代碼中可以看出，如果下面條件一樣，就可以判斷為兩個查詢相同：

1??statementId
2??RowBounds 的 offset、limit 的結(jié)果集分頁屬性
3??SQL 語句
4??傳給 JDBC 的參數(shù)值

三、MyBatis 的一級緩存

1??一級緩存最簡單的組織形式

MyBatis 在一次會話的表示——一個 SqlSession 對象中創(chuàng)建一個本地緩存(local cache)，對于每一次查詢，都會嘗試根據(jù)查詢的條件去本地緩存中查找是否在緩存中，如果在，就直接從緩存中取出，然后返回給用戶；否則，從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，將查詢結(jié)果存入緩存并返回給用戶。

類似于最開始保存的方式，只是從一個簡單的對象，換成了封裝好了的更加復雜的 Local Cache 對象。

實際上，SqlSession 只是一個 MyBatis 對外的接口，SqlSession 將它的工作交給了 Executor 執(zhí)行器這個角色來完成，負責完成對數(shù)據(jù)庫的各種操作。當創(chuàng)建了一個 SqlSession 對象時，MyBatis 會為這個 SqlSession 對象創(chuàng)建一個新的 Executor 執(zhí)行器，而緩存信息就被維護在這個 Executor 執(zhí)行器中，MyBatis 將緩存和對緩存相關(guān)的操作封裝在 Cache 接口中。它們之間的組織關(guān)系，大概如下圖：

2??一級緩存的生命周期

  1. MyBatis 在開啟一個數(shù)據(jù)庫會話時，會創(chuàng)建一個新的 SqlSession 對象，SqlSession 對象中會有一個新的 Executor 對象，Executor 對象中持有一個新的 PerpetualCache 對象(Cache 接口的實現(xiàn)類)；當會話結(jié)束時，SqlSession 對象及其內(nèi)部的 Executor 對象還有 PerpetualCache 對象也一并釋放掉。
  2. 如果 SqlSession 調(diào)用了 close()，會釋放掉一級緩存 PerpetualCache 對象，一級緩存將不可用。
  3. 如果 SqlSession 調(diào)用了 clearCache()，會清空 PerpetualCache 對象中的數(shù)據(jù)，但是 SqlSession 對象仍可使用。
  4. SqlSession 中執(zhí)行任何一個增/刪/改操作之后執(zhí)行事務提交 commit() ，都會清空PerpetualCache 對象的數(shù)據(jù)，但是 SqlSession 對象可以繼續(xù)使用。

四、MyBatis 的二級緩存

1??二級緩存使用場景

類似于統(tǒng)計排行榜的查詢，可能會涉及到多張表很多字段的查詢統(tǒng)計排序，是非常費時費力的。如果每次都去數(shù)據(jù)庫查詢顯示一次排行榜數(shù)據(jù)，那到排行榜這里，必定會卡頓很久，而且這種卡頓是用戶不能忍受的。做成一級緩存也是不可行的，每次 SqlSession 請求，每個客戶上來難道都要卡頓一次嗎？所以，這種查詢肯定要做成全局的緩存，當應用啟動的時候就緩存這種查詢數(shù)據(jù)，然后每一周刷新一次這種數(shù)據(jù)就可以了。

由此，簡單總結(jié)二級緩存的特點和使用場景：二級緩存作用于全局，對于一些相當消耗性能的，并且對于時效性不敏感的查詢可以使用二級緩存。注意，如果開啟了二級緩存，查詢的順序是二級緩存 → 一級緩存 → 數(shù)據(jù)庫。

2??MyBatis 二級緩存的配置

在 MyBatis 中使用二級緩存就必須要進行配置了，必須要有下面的步驟才能正常使用二級緩存：

  1. 在全局設(shè)置中開啟二級緩存
<settings>...
  <!-- 開啟二級緩存 -->
  <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
  ...
</settings>
  1. 在 xxxMapper.xml 中開啟 <cache> 標簽
<cache eviction="FIFO" flushInterval="60000" readOnly="false" size="1024">
</cache>

可以簡寫為：

<cache/>

這樣就表示在 xxxMapper.xml 中開啟二級緩存了，因為 <cache/> 標簽的每個屬性都有默認值。cache 標簽屬性：

eviction：緩存回收策略，這個屬性又有下面幾個值
LRU – 最近最少使用的。移除最長時間不被使用的對象。
FIFO – 先進先出。按對象進入緩存的順序來移除它們。
SOFT – 軟引用。移除基于垃圾回收器狀態(tài)和軟引用規(guī)則的對象。
WEAK – 弱引用。更積極地移除基于垃圾收集器狀態(tài)和弱引用規(guī)則的對象。
默認是LRU
flushInterval：刷新間隔，可以被設(shè)置為任意的正整數(shù),而且它們代表一個合理的毫秒 形式的時間段。默認情況是不設(shè)置,也就是沒有刷新間隔,緩存僅僅調(diào)用語句時刷新。
size：引用數(shù)目，可以被設(shè)置為任意正整數(shù)，要記住你緩存的對象數(shù)目和你運行環(huán)境的 可用內(nèi)存資源數(shù)目。默認值是 1024。
readOnly：只讀屬性可以被設(shè)置為 true 或 false。只讀的緩存會給所有調(diào)用者返回緩 存對象的相同實例。因此這些對象不能被修改。這提供了很重要的性能優(yōu)勢?？勺x寫的緩存會返回緩存對象的拷貝(通過序列化) 。這會慢一些，但是安全，因此默認是 false。

  1. 相關(guān)實體類需要序列化

放入二級緩存中保存的 JavaBean 需要實現(xiàn) Serializable 接口。序列化的意思就是從內(nèi)存中的數(shù)據(jù)傳到硬盤中。反序列化意思相反。MyBatis 的二級緩存，實際上就是將數(shù)據(jù)放進了硬盤文件中去了。

如果要使用 MyBatis 的二級緩存，除了要在需要緩存的 mapper.xml 中開啟以外，還需要目標實體類實現(xiàn)序列化的接口。當實體類有父類或級聯(lián)屬性，也必須實現(xiàn)序列化。

  1. useCache 和 flushCache

這一步不是必須的。這兩個都是屬于查詢標簽 <select> 的屬性

userCache 是用來設(shè)置是否禁用二級緩存的，在 statement 中設(shè)置 useCache=false 可以禁用當前 select 語句的二級緩存，即每次查詢都會發(fā)出 sql 去查詢，默認情況是 true，即該 sql 使用二級緩存。

flushCache 屬性，默認情況下為 true，即刷新緩存，如果改成 false 則不會刷新。使用緩存時如果手動修改數(shù)據(jù)庫表中的查詢數(shù)據(jù)會出現(xiàn)臟讀。

五、Mybatis 涉及的設(shè)計模式

1??Builder模式，例如 SqlSessionFactoryBuilder、XMLConfigBuilder、XMLMapperBuilder、XMLStatementBuilder、CacheBuilder
2??工廠模式，例如 SqlSessionFactory、ObjectFactory、MapperProxyFactory
3??單例模式，例如 ErrorContext 和 LogFactory
4??代理模式，Mybatis 實現(xiàn)的核心，比如 MapperProxy、ConnectionLogger，用的 jdk 的動態(tài)代理；還有 executor.loader 包使用了 cglib 或者 javassist 達到延遲加載的效果
5??組合模式，例如 SqlNode 和各個子類 ChooseSqlNode 等
6??模板方法模式，例如 BaseExecutor 和 SimpleExecutor，還有 BaseTypeHandler 和所有的子類例如 IntegerTypeHandler
7??適配器模式，例如 Log 的 Mybatis 接口和它對 jdbc、log4j 等各種日志框架的適配實現(xiàn)
8??裝飾者模式，例如 Cache 包中的 cache.decorators 子包中等各個裝飾者的實現(xiàn)
9??迭代器模式，例如迭代器模式 PropertyTokenizer

六、總結(jié)

  1. 進行 select 后，調(diào)用SqlSession.close()，會將其一級緩存的數(shù)據(jù)放進二級緩存中，此時一級緩存隨著 SqlSession 的關(guān)閉也就不存在了。
  2. 進行 select 后，調(diào)用SqlSession.commit()，會將其一級緩存的數(shù)據(jù)放進二級緩存中，并清空一級緩存。
  3. 對 SqlSession 執(zhí)行更新(insert、delete、update)后，同時不調(diào)用SqlSession.commit/SqlSession.close()，這時只會清空其自身的一級緩存，對二級緩存沒有影響。
  4. 對 SqlSession 執(zhí)行更新(insert、delete、update)后，執(zhí)行SqlSession.commit()，不僅清空其自身的一級緩存(執(zhí)行更新操作的結(jié)果)，也清空二級緩存(執(zhí)行 commit() 的效果)。
  5. 對 SqlSession 執(zhí)行更新(insert、delete、update)后，執(zhí)行SqlSession.close()(沒有執(zhí)行 SqlSession.commit())，需分兩類情況。當 autoCommit 為 false 時，只會清空其自身的一級緩存(執(zhí)行更新操作的效果)，對二級緩存沒有影響。當 autoCommit 為 true 時，會清空二級緩存。
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