陶邦仁发布于 2015/12/28 14:19

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系列目录

深入浅出MyBatis系列
【深入浅出MyBatis系列一】MyBatis入门
【深入浅出MyBatis系列二】配置简介（MyBatis源码篇）
【深入浅出MyBatis系列三】Mapper映射文件配置
【深入浅出MyBatis系列四】强大的动态SQL
【深入浅出MyBatis系列五】SQL执行流程分析（源码篇）
【深入浅出MyBatis系列六】插件原理
【深入浅出MyBatis系列七】分页插件
【深入浅出MyBatis系列八】SQL自动生成插件
【深入浅出MyBatis系列九】改造Cache插件
【深入浅出MyBatis系列十】与Spring集成
【深入浅出MyBatis系列十一】缓存源码分析
【深入浅出MyBatis系列十二】终结篇：MyBatis原理深入解析

1 缓存介绍

MyBatis支持声明式数据缓存（declarative data caching）。当一条SQL语句被标记为“可缓存”后，首次执行它时从数据库获取的所有数据会被存储在一段高速缓存中，今后执行这条语句时就会从高速缓存中读取结果，而不是再次命中数据库。MyBatis提供了默认下基于Java HashMap的缓存实现，以及用于与OSCache、Ehcache、Hazelcast和Memcached连接的默认连接器。MyBatis还提供API供其他缓存实现使用。

重点的那句话就是：MyBatis执行SQL语句之后，这条语句就是被缓存，以后再执行这条语句的时候，会直接从缓存中拿结果，而不是再次执行SQL。

这也就是大家常说的MyBatis一级缓存，一级缓存的作用域scope是SqlSession。MyBatis同时还提供了一种全局作用域global scope的缓存，这也叫做二级缓存，也称作全局缓存。

MyBatis将数据缓存设计成两级结构，分为一级缓存、二级缓存：

一级缓存是Session会话级别的缓存，位于表示一次数据库会话的SqlSession对象之中，又被称之为本地缓存。一级缓存是MyBatis内部实现的一个特性，用户不能配置，默认情况下自动支持的缓存，用户没有定制它的权利（不过这也不是绝对的，可以通过开发插件对它进行修改）；

二级缓存是Application应用级别的缓存，它的是生命周期很长，跟Application的声明周期一样，也就是说它的作用范围是整个Application应用。

MyBatis中一级缓存和二级缓存的组织如下图所示：

输入图片说明

2 一级缓存

一级缓存的工作机制：

一级缓存是Session会话级别的，一般而言，一个SqlSession对象会使用一个Executor对象来完成会话操作，Executor对象会维护一个Cache缓存，以提高查询性能。关于一级缓存的详细实现，可参见MyBatis一级缓存实现。

2.1 缓存测试

同个session进行两次相同查询：

@Test
public void test() {
    SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
    try {
        User user = (User)sqlSession.selectOne("org.format.mybatis.cache.UserMapper.getById", 1);
        log.debug(user);
        User user2 = (User)sqlSession.selectOne("org.format.mybatis.cache.UserMapper.getById", 1);
        log.debug(user2);
    } finally {
        sqlSession.close();
    }
}

MyBatis只进行1次数据库查询：

==>  Preparing: select * from USERS WHERE ID = ?
==> Parameters: 1(Integer)
<==      Total: 1
User{id=1, name='format', age=23, birthday=Sun Oct 12 23:20:13 CST 2014}
User{id=1, name='format', age=23, birthday=Sun Oct 12 23:20:13 CST 2014}

同个session进行两次不同的查询：

@Test
public void test() {
    SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
    try {
        User user = (User)sqlSession.selectOne("org.format.mybatis.cache.UserMapper.getById", 1);
        log.debug(user);
        User user2 = (User)sqlSession.selectOne("org.format.mybatis.cache.UserMapper.getById", 2);
        log.debug(user2);
    } finally {
        sqlSession.close();
    }
}

MyBatis进行两次数据库查询：

==>  Preparing: select * from USERS WHERE ID = ?
==> Parameters: 1(Integer)
<==      Total: 1
User{id=1, name='format', age=23, birthday=Sun Oct 12 23:20:13 CST 2014}
==>  Preparing: select * from USERS WHERE ID = ?
==> Parameters: 2(Integer)
<==      Total: 1
User{id=2, name='FFF', age=50, birthday=Sat Dec 06 17:12:01 CST 2014}

不同session，进行相同查询：

@Test
public void test() {
    SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
    SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession();
    try {
        User user = (User)sqlSession.selectOne("org.format.mybatis.cache.UserMapper.getById", 1);
        log.debug(user);
        User user2 = (User)sqlSession2.selectOne("org.format.mybatis.cache.UserMapper.getById", 1);
        log.debug(user2);
    } finally {
        sqlSession.close();
        sqlSession2.close();
    }
}

MyBatis进行了两次数据库查询：

==>  Preparing: select * from USERS WHERE ID = ?
==> Parameters: 1(Integer)
<==      Total: 1
User{id=1, name='format', age=23, birthday=Sun Oct 12 23:20:13 CST 2014}
==>  Preparing: select * from USERS WHERE ID = ?
==> Parameters: 1(Integer)
<==      Total: 1
User{id=1, name='format', age=23, birthday=Sun Oct 12 23:20:13 CST 2014}

同个session,查询之后更新数据，再次查询相同的语句：

@Test
public void test() {
    SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
    try {
        User user = (User)sqlSession.selectOne("org.format.mybatis.cache.UserMapper.getById", 1);
        log.debug(user);
        user.setAge(100);
        sqlSession.update("org.format.mybatis.cache.UserMapper.update", user);
        User user2 = (User)sqlSession.selectOne("org.format.mybatis.cache.UserMapper.getById", 1);
        log.debug(user2);
        sqlSession.commit();
    } finally {
        sqlSession.close();
    }
}

更新操作之后缓存会被清除：

==>  Preparing: select * from USERS WHERE ID = ?
==> Parameters: 1(Integer)
<==      Total: 1
User{id=1, name='format', age=23, birthday=Sun Oct 12 23:20:13 CST 2014}
==>  Preparing: update USERS SET NAME = ? , AGE = ? , BIRTHDAY = ? where ID = ?
==> Parameters: format(String), 23(Integer), 2014-10-12 23:20:13.0(Timestamp), 1(Integer)
<==    Updates: 1
==>  Preparing: select * from USERS WHERE ID = ?
==> Parameters: 1(Integer)
<==      Total: 1
User{id=1, name='format', age=23, birthday=Sun Oct 12 23:20:13 CST 2014}

很明显，结果验证了一级缓存的概念，在同个SqlSession中，查询语句相同的sql会被缓存，但是一旦执行新增或更新或删除操作，缓存就会被清除。

2.2 源码分析

在分析MyBatis的一级缓存之前，我们先简单看下MyBatis中几个重要的类和接口：

org.apache.ibatis.session.Configuration类：MyBatis全局配置信息类

org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory接口：操作SqlSession的工厂接口，具体的实现类是DefaultSqlSessionFactory

org.apache.ibatis.session.SqlSession接口：执行sql，管理事务的接口，具体的实现类是DefaultSqlSession

org.apache.ibatis.executor.Executor接口：sql执行器，SqlSession执行sql最终是通过该接口实现的，常用的实现类有SimpleExecutor和CachingExecutor,这些实现类都使用了装饰者设计模式

一级缓存的作用域是SqlSession，那么我们就先看一下SqlSession的select过程：

这是DefaultSqlSession（SqlSession接口实现类，MyBatis默认使用这个类）的selectList源码（我们例子上使用的是selectOne方法，调用selectOne方法最终会执行selectList方法）：

public  List selectList(String statement, Object parameter, RowBounds rowBounds) {
   try {
     MappedStatement ms = configuration.getMappedStatement(statement);
     List result = executor.query(ms, wrapCollection(parameter), rowBounds, Executor.NO_RESULT_HANDLER);
     return result;
   } catch (Exception e) {
     throw ExceptionFactory.wrapException("Error querying database.  Cause: " + e, e);
   } finally {
     ErrorContext.instance().reset();
   }
}

我们看到SqlSession最终会调用Executor接口的方法。接下来我们看下DefaultSqlSession中的executor接口属性具体是哪个实现类。DefaultSqlSession的构造过程（DefaultSqlSessionFactory内部）：

private SqlSession openSessionFromDataSource(ExecutorType execType, TransactionIsolationLevel level, boolean autoCommit) {
   Transaction tx = null;
   try {
     final Environment environment = configuration.getEnvironment();
     final TransactionFactory transactionFactory = getTransactionFactoryFromEnvironment(environment);
     tx = transactionFactory.newTransaction(environment.getDataSource(), level, autoCommit);
     final Executor executor = configuration.newExecutor(tx, execType, autoCommit);
     return new DefaultSqlSession(configuration, executor);
   } catch (Exception e) {
     closeTransaction(tx); // may have fetched a connection so lets call close()
     throw ExceptionFactory.wrapException("Error opening session.  Cause: " + e, e);
   } finally {
     ErrorContext.instance().reset();
   }
}

我们看到DefaultSqlSessionFactory构造DefaultSqlSession的时候，Executor接口的实现类是由Configuration构造的：

public Executor newExecutor(Transaction transaction, ExecutorType executorType, boolean autoCommit) {
   executorType = executorType == null ? defaultExecutorType : executorType;
   executorType = executorType == null ? ExecutorType.SIMPLE : executorType;
   Executor executor;
   if (ExecutorType.BATCH == executorType) {
     executor = new BatchExecutor(this, transaction);
   } else if (ExecutorType.REUSE == executorType) {
     executor = new ReuseExecutor(this, transaction);
   } else {
     executor = new SimpleExecutor(this, transaction);
   }
   if (cacheEnabled) {
     executor = new CachingExecutor(executor, autoCommit);
   }
   executor = (Executor) interceptorChain.pluginAll(executor);
   return executor;
}

Executor根据ExecutorType的不同而创建，最常用的是SimpleExecutor，本文的例子也是创建这个实现类。最后我们发现如果cacheEnabled这个属性为true的话，那么executor会被包一层装饰器，这个装饰器是 CachingExecutor。其中cacheEnabled这个属性是mybatis总配置文件中settings节点中cacheEnabled子节点的值，默认就是true，也就是说我们在mybatis总配置文件中不配cacheEnabled的话，它也是默认为打开的。

现在，问题就剩下一个了，CachingExecutor执行sql的时候到底做了什么？带着这个问题，我们继续走下去（CachingExecutor的query方法）：

public  List query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {
   Cache cache = ms.getCache();
   if (cache != null) {
     flushCacheIfRequired(ms);
     if (ms.isUseCache() && resultHandler == null) {
       ensureNoOutParams(ms, parameterObject, boundSql);
       if (!dirty) {
         cache.getReadWriteLock().readLock().lock();
         try {
           @SuppressWarnings("unchecked")
           List cachedList = (List) cache.getObject(key);
           if (cachedList != null) return cachedList;
         } finally {
           cache.getReadWriteLock().readLock().unlock();
         }
       }
       List list = delegate. query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
       tcm.putObject(cache, key, list); // issue #578\. Query must be not synchronized to prevent deadlocks
       return list;
     }
   }
   return delegate.query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
}

其中Cache cache = ms.getCache();这句代码中，这个cache实际上就是个二级缓存，由于我们没有开启二级缓存(二级缓存的内容下面会分析)，因此这里执行了最后一句话。这里的delegate也就是SimpleExecutor,SimpleExecutor没有Override父类的query方法，因此最终执行了SimpleExecutor的父类BaseExecutor的query方法。

所以一级缓存最重要的代码就是BaseExecutor的query方法!

public  List query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {
   ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing a query").object(ms.getId());
   if (closed) throw new ExecutorException("Executor was closed.");
   if (queryStack == 0 && ms.isFlushCacheRequired()) {
     clearLocalCache();
   }
   List list;
   try {
     queryStack++;
     list = resultHandler == null ? (List) localCache.getObject(key) : null;
     if (list != null) {
       handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);
     } else {
       list = queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
     }
   } finally {
     queryStack--;
   }
   if (queryStack == 0) {
     for (DeferredLoad deferredLoad : deferredLoads) {
       deferredLoad.load();
     }
     deferredLoads.clear(); // issue #601
     if (configuration.getLocalCacheScope() == LocalCacheScope.STATEMENT) {
       clearLocalCache(); // issue #482
     }
   }
   return list;
}

BaseExecutor的属性localCache是个PerpetualCache类型的实例，PerpetualCache 类是实现了MyBatis的Cache缓存接口的实现类之一，内部有个Map 类型的属性用来存储缓存数据。 这个localCache的类型在BaseExecutor内部是写死的。这个localCache就是一级缓存！

接下来我们看下为何执行新增或更新或删除操作，一级缓存就会被清除这个问题。首先MyBatis处理新增或删除的时候，最终都是调用update方法，也就是说新增或者删除操作在MyBatis眼里都是一个更新操作。我们看下DefaultSqlSession的update方法：

public int update(String statement, Object parameter) {
   try {
     dirty = true;
     MappedStatement ms = configuration.getMappedStatement(statement);
     return executor.update(ms, wrapCollection(parameter));
   } catch (Exception e) {
     throw ExceptionFactory.wrapException("Error updating database.  Cause: " + e, e);
   } finally {
     ErrorContext.instance().reset();
   }
}

很明显，这里调用了CachingExecutor的update方法：

public int update(MappedStatement ms, Object parameterObject) throws SQLException {
   flushCacheIfRequired(ms);
   return delegate.update(ms, parameterObject);
}

这里的flushCacheIfRequired方法清除的是二级缓存，我们之后会分析。 CachingExecutor委托给了(之前已经分析过)SimpleExecutor的update方法，SimpleExecutor没有 Override父类BaseExecutor的update方法，因此我们看BaseExecutor的update方法：

public int update(MappedStatement ms, Object parameter) throws SQLException {
   ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing an update").object(ms.getId());
   if (closed) throw new ExecutorException("Executor was closed.");
   clearLocalCache();
   return doUpdate(ms, parameter);
}

我们看到了关键的一句代码： clearLocalCache(); 进去看看：

public void clearLocalCache() {
   if (!closed) {
     localCache.clear();
     localOutputParameterCache.clear();
   }
}

没错，就是这条，sqlsession没有关闭的话，进行新增、删除、修改操作的话就是清除一级缓存，也就是SqlSession的缓存。

3 二级缓存

二级缓存的作用域是全局，换句话说，二级缓存已经脱离SqlSession的控制了。二级缓存的作用域是全局的，二级缓存在SqlSession关闭或提交之后才会生效。

在分析MyBatis的二级缓存之前，我们先简单看下MyBatis中一个关于二级缓存的类(其他相关的类和接口之前已经分析过)：