SpringBoot 下 mybatis 的缓存

背景：

说起 mybatis，作为 Java 程序员应该是无人不知，它是常用的数据库访问框架。与 Spring 和 Struts 组成了 Java Web 开发的三剑客--- SSM。当然随着 Spring Boot 的发展，现在越来越多的企业采用的是 SpringBoot + mybatis 的模式开发，我们公司也不例外。而 mybatis 对于我也仅仅停留在会用而已，没想过怎么去了解它，更不知道它的缓存机制了，直到那个生死难忘的 BUG。故事的背景比较长，但并不是啰嗦，只是让读者知道这个 BUG 触发的场景，加深记忆。在遇到类似问题时，可以迅速定位。

先说下故事的前提，为了防止用户在动态中输入特殊字符，用户的动态都是编码后发到后台，而后台在存入到 DB 表之前会解码以方便在 DB 中查看以及上报到搜索引擎。而在查询用户动态的时候先从 DB 表中读取并在后台做一次编码再传到前端，前端再解码既可以正常展示了。流程如下图：

有一天后端预发环境发布完毕后，用户的动态页面有的动态显示正常，而有的动态却是被编码过的。看到现象后的第一个反应就是部分被编码了两次，但是编码操作只会在 service 层的 findById 中有。理论不会在上层犯这种低级错误，于是开始排查新增加的代码。发现只要进入了新增加代码中的某个 if 分支则被编码了两次。分支中除了再次调用 findById（必要性不讨论），也无其他特殊代码了。百思不得其解后请教了旁边的老司机，老司机说可能是 mybatis 缓存。于是看了下我代码，将编码的操作从 findById 中移出来后再次发布到预发，正常了，心想老司机不愧是老司机。本次 BUG 触发的有两个条件需要注意：

•  整个操作过程都在一个函数中，而函数上面加了 @Transactional 的注解（对 mybatis 来说是在同一个 SESSION 中）
•  一般只会调用 findByIdy 一次，如果进入分支则会调用两次 （第一次调用后做了编码后被缓存，第二次从缓存读后继续被编码）

于是，便开始谷歌 mybatis 的缓存机制，搜到了一篇非常不错的文章《聊聊 mybatis 的缓存机制》，推荐大家看一下，特别是里面的流程图。同时关注下美团技术官方公众号，上面有很多干货（这不是广告）。但是这篇文章讲到了源码，涉及的比较深。而且并没讲 SpringBoot 下 mybatis 下的一些缓存知识点，遂作此篇，以作补充。

缓存的配置

SpringBoot + mybatis 环境搭建很简单而且网上一堆教程，这里不班门弄斧了，记得在项目中将 mytatis 的源码下载下来即可。mybaits 一共有两级缓存：一级缓存的配置 key 是 localCacheScope，而二级缓存的配置 key 是 cacheEnabled，从名字上可以得出以下信息：

•  一级缓存是本地或者说局部缓存，它不能被关闭，只能配置缓存范围。SESSION 或者 STATEMENT。
•  二级缓存才是 mybatis 的正统，功能应该会更强大些。

先来看下在 SpringBoot中 如何配置 mybatis 缓存的相关信息。默认情况下 SpringBoot 下的 mybatis 一级缓存为 SESSION 级别，二级缓存也是打开的，可以在 mybatis 源码中的 org.apache.ibatis.session.Configuration.class 文件中看到（idea中打开），如下图：

也可以通过以下测试程序查看缓存开启情况

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class LearnApplicationTests {
    private SqlSessionFactory factory;
    @Before
    public void setUp() throws Exception {

        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis/mybatis-config.xml");
        factory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
    }
    @Test
    public void showDefaultCacheConfiguration() {
        System.out.println("一级缓存范围: " + factory.getConfiguration().getLocalCacheScope());
        System.out.println("二级缓存是否被启用: " + factory.getConfiguration().isCacheEnabled());
    }
}

如果要设置一级缓存的缓存级别和开关二级缓存，在 mybatis-config.xml （当然也可以在 application.xml/yml 中配置）加入如下配置即可：

但需要注意的是二级缓存 cacheEnabled 只是个总开关，如果要让二级缓存真正生效还需要在 mapper xml 文件中加入 。一级缓存只在同一 SESSION 或者 STATEMENT 之间共享，二级缓存可以跨 SESSION，开启后它们默认具有如下特性：

•  映射文件中所有的select语句将被缓存
•  映射文件中所有的insert、update和delete语句将刷新缓存 

一二级缓存同时开启的情况下，数据的查询顺序是 二级缓存 -> 一级缓存 -> 数据库。一级缓存比较简单，而二级缓存可以设置更多的属性，只需要在 mapper 的 xml 文件中的 配置即可，具体如下：

触发 mybatis 缓存

（1）配置一级缓存为 SESSION 级别

Controller 中做两次调用，代码如下：

@RequestMapping("/getUser")
public UserEntity getUser(Long id) {
    //第一次调用
    UserEntity user1=userMapper.getOne(id);
    //第二次调用
    UserEntity user2=userMapper.getOne(id);
    return user1;
}

调用：http://localhost:8080/getUser?id=1，打印结果如下：

从图中的 1/2/3/4 可以看出每次 mapper 层的一次接口调用如 getOne 就会创建一个 session，并且在执行完毕后关闭 session。所以两次调用并不在一个 session 中，一级缓存并没有发生作用。开启事务，Controller 层代码如下：

@RequestMapping("/getUser")
@Transactional(rollbackFor = Throwable.class)
public UserEntity getUser(Long id) {
    //第一次调用
    UserEntity user1=userMapper.getOne(id);
    //第二次调用
    UserEntity user2=userMapper.getOne(id);
    return user1;
}

打印结果如下：

由于在同一个事务中，虽然调用了 select 操作两次但是只执行了一次 sql ，缓存发挥了作用。这就跟一开始我遇到的那个 BUG 场景一样：同一 session 且 select 调用 > 1 次。如果在两次调用中间插入 update 操作，缓存会立即失效。只要 session 中有 insert、update 和 delete 语句，该 session 中的缓存会立即被刷新。但是注意这只是在同一 session 之间。不同 session 之间如 session1 和 session2，session1 里的 insert/update/delete 并不会影响 session 2 下的缓存，这在高并发或者分布式的情况下会产生脏数据。所以建议将一级缓存级别调成 statement。

（2）配置一级缓存为 STATEMENT 级别

再次将（1）中的无事务和有事务的代码分别执行一遍，打印结果始终如下：

配置成 SATEMENT 后，一级缓存相当于被关闭了。STATEMENT 级别暂时不好模拟，但是我猜测 STATEMENT 级别即在同一执行 sql 的接口中（如上面的 getOne 中）缓存，出了 getOne 缓存即失效。

（3）二级缓存，同时为了避免一级缓存的干扰，将一级缓存设置为 STATEMENT

Controller 中去掉 @Transactional 注解代码如下：

@RequestMapping("/getUser")
public UserEntity getUser(Long id) {
    UserEntity user1=userMapper.getOne(id);
    UserEntity user2=userMapper.getOne(id);
    return user1;
}

二级缓存开关保证打开，在 mapper xml 文件中加入 ，整个文件代码如下：

    
    
    


        id, name, sex


    SELECT
    
    FROM users
    WHERE id = #{id};

执行 http://localhost:8080/getUser?id=1，打印结果如下：

从图中红框可以看出第二次查询命中缓存，0.5 是命中率，

再次执行 http://localhost:8080/getUser?id=1 打印结果如下：

这次一次 sql 也没执行了，所以说二级缓存全局缓存。但它的缓存范围也是有限的，一级缓存在同一个 session 中。二级缓存可以跨 session 但也只能在同一 namespace 中，所谓 namespace 即 mapper xml 文件中。具体实验请看《聊聊 mybatis 的缓存机制》中的关于二级缓存的实验 4 和 5。再看下二级缓存配置对二级缓存的影响，为了明显的看出效果，只改如下配置：

controller 代码：

@RequestMapping("/getUser")
public UserEntity getUser(Long id, Long id2) {
    //第一个对象 1
    System.out.println("================缓存对象 1=================");
    UserEntity user1 = userMapper.getOne(id);

    //另一个对象 2
    System.out.println("========缓存对象 2，剔除缓存中的对象 1=======");
    UserEntity user2=userMapper.getOne(id2);
    user2 = userMapper.getOne(id2);

    //再次读取第一个对象
    System.out.println("==========缓存被剔除，执行查询 sql===========");
    user1 = userMapper.getOne(id);

    //暂停 5s
    try {
        sleep(5000);
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    }

    System.out.println("============5s 后再次查询对象 2=============");
    user2 = userMapper.getOne(id2);

    return user1;
}

最后打印的结果如下：

 

太长了，拼接下：

可以看出二级缓存只能缓存一个对象且 5s 后就失效了，缓存失效。

总结：

我推荐的文章中总结的已经非常好了，直接引用下：

1、MyBatis一级缓存的生命周期和SqlSession一致。

2、MyBatis一级缓存内部设计简单，只是一个没有容量限定的HashMap，在缓存的功能性上有所欠缺。

3、MyBatis的一级缓存最大范围是SqlSession内部，有多个SqlSession或者分布式的环境下，数据库写操作会引起脏数据，建议设定缓存级别为Statement。

4、MyBatis的二级缓存相对于一级缓存来说，实现了SqlSession之间缓存数据的共享，同时粒度更加的细，能够到namespace级别，通过Cache接口实现类不同的组合，对Cache的可控性也更强。

5、MyBatis在多表查询时，极大可能会出现脏数据，有设计上的缺陷，安全使用二级缓存的条件比较苛刻。

6、在分布式环境下，由于默认的MyBatis Cache实现都是基于本地的，分布式环境下必然会出现读取到脏数据，需要使用集中式缓存将MyBatis的Cache接口实现，有一定的开发成本，直接使用Redis、Memcached等分布式缓存可能成本更低，安全性也更高。

7. 个人建议MyBatis缓存特性在生产环境中进行关闭，单纯作为一个ORM框架使用可能更为合适。