Spring Cache快取框架

Java知識圖譜發表於2022-03-29
Spring快取框架

一、序言

Spring Cache是Spring體系下標準化快取框架。Spring Cache有如下優勢：

  • 快取品種多

支援快取品種多，常見快取Redis、EhCache、Caffeine均支援。它們之間既能獨立使用，也能組合使用。

  • 平滑遷移

Spring內部支援的快取，可實現無縫平滑遷移，無需修改業務邏輯。註解快取的實現依賴於動態代理。

大多數情況下使用的是註解版、少數情況下也能使用程式設計版。註解版與業務程式碼高度解藕，因其依託動態代理技術實現，使用場景上有一定的限制。程式設計版嵌入業務程式碼，程式碼順序執行，無前置使用條件。

二、基本概念

（一）核心概念

一個應用可以有多個快取管理器，每個快取管理器可以有多個快取，每個快取可以儲存多條記錄。

1、快取管理器

快取的儲存介質不同、快取連線不同的資料庫、快取值序列化等由快取管理器配置。快取管理器有主次之分，預設情況下使用主（首要）快取管理器。

當服務內只有一個CacheManager時，預設使用此快取管理器；當超過一個快取管理器時，需要使用Primary註解指定預設快取管理器。

2、快取

Cache是一組配置相同快取的集合，可以理解為名稱空間，Spring Cache體系下的快取生命時間是以Cache為單位的，不支援以Key為單位設定生存時間。不同的業務對應不同的快取配置，應在快取處予以區分。

CacheName應具有顯著的業務區分度以及過期時間區分度，並且以全域性常量的方式提供，採取集中化管理的方式，禁止採用魔術變數的方式指定CacheName。

（二）補充內容

一般來說快取的Key與Value均是String型別，特別是Value通常序列化成JSON串。

三、註解版

用於基於註解的方式來管理快取資料。註解快取有如下優勢：

  • 高度解藕

使用註解來實現快取，與業務高度解藕。

  • 靈活管理

通過全域性配置，不修改快取邏輯，可實現如下效果：

開發環境下，可禁用快取，將流量打入資料庫，儘早的暴露可能存在的效能瓶頸；測試環境開啟快取，進行壓力測試等。

（一）動態代理

Spring Cache快取註解版的原理以及快取配置失敗的典型案例。

1、CGLib動態代理

快取的實現底層技術支援是CGLib動態代理，在目標方法呼叫前、後分別追加相應的快取操作，以達到新增快取、更新快取、刪除快取的操作。

如果註解快取配置未生效，檢查目標呼叫方法是否被動態代理。

2、配置失效

配置失效是指儘管配置了快取註解，但快取仍然未生效。

  • final類與final方法

final類與final方法不滿足CGLib動態代理的條件，因此快取配置會失效。

  • 內部呼叫

使用依賴注入的方式呼叫配置快取的方法生效，方法間內部呼叫不生效。

  • 非public方法

非public方法配置快取不生效。

（二）常用註解

1、配置註解

（1）EnableCaching

標註於SpringBoot應用啟動類上，新增此註解表示開啟Spring Cache快取；移除表示關閉快取。如果在全域性配置檔案中新增如下配置，即使在啟動類上標註EnableCaching註解，Spring Cache快取然後是關閉狀態。

spring:
  cache:
    type: none

如果應用中自定義獨立於Spring容器的快取，則不受此配置影響。

（2）CacheConfig

標註於類上，更具體的說是標註於業務服務類上。統一配置如下引數資訊：

引數 含義 使用說明
cacheManager 快取管理器 預設指首要的CacheManager
cacheNames 快取名
keyGenerator key值生成器

在類上統一進行配置，類下的方法自動繼承相應的配置。

2、快取註解

（1）Cacheable

新增快取的核心註解，分兩種情況：一是對應key值未有快取資料，先執行方法，然後根據condition和unless條件決定是否新增快取；二是對應key值已有快取，不執行方法體，直接返回資料。

引數keyGenerator與key是互斥的，當key存在時keyGenerator配置自動失效。

  • 基礎引數
引數 含義 使用說明
cacheManager 快取管理器 預設指首要的CacheManager
cacheNames 快取名
keyGenerator key值生成器
key key值
  • 高階引數
引數 含義 預設值 使用說明
condition 快取條件 指示滿足條件方執行快取操作，一般使用引數作為條件
unless 否定快取 當條件為 true ，方法的返回值不會被快取
sync 同步狀態 false 表示將方法執行結果以何種方式存入快取

（2）CachePut

更新快取註解。不管對應key值是否有快取資料，都執行。

  • 基礎引數
引數 含義 使用說明
cacheManager 快取管理器 預設指首要的CacheManager
cacheNames 快取名
keyGenerator key值生成器
key key值
  • 高階引數
引數 含義 使用說明
condition 快取條件 指示滿足條件方執行快取操作，一般使用引數作為條件
unless 否定快取 當條件為 true ，方法的返回值不會被快取

（3）CacheEvict

主動清除快取註解。

  • 基礎引數
引數 含義 使用說明
cacheManager 快取管理器 預設指首要的CacheManager
cacheNames 快取名
keyGenerator key值生成器
key key值
  • 高階引數
引數 含義 預設值 使用說明
condition 快取條件 指示滿足條件方執行快取操作，一般使用引數作為條件
allEntries 所有快取 false 表示是否清空當前CacheName對應的所有快取
beforeInvocation 呼叫前 false 表示是否在方法呼叫前清空快取
3、KeyGenerator

預設情況下使用SimpleKeyGenerator鍵值生成器，當不指定key值時，根據生成器規則，將方法引數轉化為快取Key值。

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