谷粒商城微服务分布式高级篇十——缓存-SpringCache
文章目录
- SpringCache
- 概述
- 基本概念
- 简单示例
- 注解
- 基本原理
- 整合SpringCache简化缓存开发
- 总结
SpringCache
概述
Spring 3.1 引入了激动人心的基于注释（annotation）的缓存（cache）技术，它本质上不是一个具体的缓存实现方案（例如 EHCache 或者 OSCache），而是一个对缓存使用的抽象，通过在既有代码中添加少量它定义的各种 annotation，即能够达到缓存方法的返回对象的效果。
Spring 的缓存技术还具备相当的灵活性，不仅能够使用 SpEL（Spring Expression Language）来定义缓存的 key 和各种 condition，还提供开箱即用的缓存临时存储方案，也支持和主流的专业缓存例如 EHCache 集成。
其特点总结如下：
- 通过少量的配置 annotation 注释即可使得既有代码支持缓存
- 支持开箱即用 Out-Of-The-Box，即不用安装和部署额外第三方组件即可使用缓存
- 支持 Spring Express Language，能使用对象的任何属性或者方法来定义缓存的 key 和 condition
- 支持 AspectJ，并通过其实现任何方法的缓存支持
- 支持自定义 key 和自定义缓存管理者，具有相当的灵活性和扩展性
一句话解释Spring Cache: 通过注解的方式，利用AOP的思想来解放缓存的管理。
基本概念
SpringCache
简单示例
创建Spring 项目
pom.xml
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0modelVersion>
<parent>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parentartifactId>
<version>2.3.1.RELEASEversion>
<relativePath/>
parent>
<groupId>com.demo.cachegroupId>
<artifactId>cacheartifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
<name>cachename>
<description>Demo project for Spring Bootdescription>
<properties>
<java.version>1.8java.version>
properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-cacheartifactId>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
<scope>testscope>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.junit.vintagegroupId>
<artifactId>junit-vintage-engineartifactId>
exclusion>
exclusions>
dependency>
dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-maven-pluginartifactId>
plugin>
plugins>
build>
project>
创建书籍模型
public class Book {
private String isbn;
private String title;
public Book(String isbn, String title) {
this.isbn = isbn;
this.title = title;
}
public String getIsbn() {
return isbn;
}
public void setIsbn(String isbn) {
this.isbn = isbn;
}
public String getTitle() {
return title;
}
public void setTitle(String title) {
this.title = title;
}
@Override
public String toString() {
return "Book{" + "isbn='" + isbn + '\'' + ", title='" + title + '\'' + '}';
}
}
创建书库
public interface BookRepository {
Book getByIsbn(String isbn);
}
模拟延迟存储库
@Component
public class SimpleBookRepository implements BookRepository {
@Override
public Book getByIsbn(String isbn) {
simulateSlowService();
return new Book(isbn, "Some book");
}
//simulateSlowService故意在每个getByIsbn中插入三秒钟的延迟。稍后，将通过缓存来加速该示例。
private void simulateSlowService() {
try {
long time = 3000L;
Thread.sleep(time);
} catch (InterruptedException e) {
throw new IllegalStateException(e);
}
}
}
使用书库
CommandLineRunner注入BookRepository并使用不同参数多次调用
@Component
public class AppRunner implements CommandLineRunner {
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AppRunner.class);
private final BookRepository bookRepository;
public AppRunner(BookRepository bookRepository) {
this.bookRepository = bookRepository;
}
@Override
public void run(String... args) throws Exception {
logger.info(".... Fetching books");
logger.info("isbn-1234 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-1234"));
logger.info("isbn-4567 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-4567"));
logger.info("isbn-1234 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-1234"));
logger.info("isbn-4567 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-4567"));
logger.info("isbn-1234 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-1234"));
logger.info("isbn-1234 -->" + bookRepository.getByIsbn("isbn-1234"));
}
}
此时尝试运行该应用程序，则即使您多次检索完全相同的书，也是非常的慢。以下示例输出显示了我们的（故意延迟）代码创建的三秒延迟：
接下来给获取书方法加上缓存@Cacheable
@Component
public class SimpleBookRepository implements BookRepository {
@Override
@Cacheable("books")
public Book getByIsbn(String isbn) {
simulateSlowService();
return new Book(isbn, "Some book");
}
// simulateSlowService故意在每个getByIsbn中插入三秒钟的延迟。稍后，您将通过缓存来加速该示例。
private void simulateSlowService() {
try {
long time = 3000L;
Thread.sleep(time);
} catch (InterruptedException e) {
throw new IllegalStateException(e);
}
}
}
第二步给启动类加上注解@EnableCaching开启缓存
@SpringBootApplication
//@EnableCaching注释触发后处理器检查每个的Spring bean的公共方法缓存注释的存在。如果找到了这样的注释，则会自动创建一个代理来拦截方法调用并相应地处理缓存行为。
@EnableCaching
public class CacheApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(CacheApplication.class, args);
}
}
启动服务发现第一次检索书仍然需要三秒钟。但是，同一本书的第二次和后续时间要快得多，这表明缓存正在完成其工作。
恭喜你！您刚刚在Spring托管的bean上启用了缓存。
注解
@Cacheable 的作用
- 主要针对方法配置，能够根据方法的请求参数对其结果进行缓存
@Cacheable 主要的参数
-
value 缓存的名称，在 spring 配置文件中定义，必须指定至少一个 例如：
@Cacheable(value=”mycache”) 或者@Cacheable(value={”cache1”,”cache2”} -
key 缓存的 key，可以为空，如果指定要按照 SpEL 表达式编写，如果不指定，则缺省按照方法的所有参数进行组合 例如：@Cacheable(value=”testcache”,key=”#userName”)
-
condition 缓存的条件，可以为空，使用 SpEL 编写，返回 true 或者 false，只有为 true 才进行缓存 例如：@Cacheable(value=”testcache”,condition=”#userName.length()>2”)
@CachePut 的作用
- 主要针对方法配置，能够根据方法的请求参数对其结果进行缓存，和 @Cacheable 不同的是，它每次都会触发真实方法的调用
@CachePut 主要的参数
-
value 缓存的名称，在 spring 配置文件中定义，必须指定至少一个 例如：
@Cacheable(value=”mycache”) 或者@Cacheable(value={”cache1”,”cache2”} -
key 缓存的 key，可以为空，如果指定要按照 SpEL 表达式编写，如果不指定，则缺省按照方法的所有参数进行组合 例如：@Cacheable(value=”testcache”,key=”#userName”)
-
condition 缓存的条件，可以为空，使用 SpEL 编写，返回 true 或者 false，只有为 true 才进行缓存 例如：@Cacheable(value=”testcache”,condition=”#userName.length()>2”)
@CachEvict 的作用
- 主要针对方法配置，能够根据一定的条件对缓存进行清空（修改数据后对缓存删除）
@CacheEvict 主要的参数
-
value 缓存的名称，在 spring 配置文件中定义，必须指定至少一个 例如：
@CachEvict(value=”mycache”) 或者@CachEvict(value={”cache1”,”cache2”} -
key 缓存的 key，可以为空，如果指定要按照 SpEL 表达式编写，如果不指定，则缺省按照方法的所有参数进行组合 例如：@CachEvict(value=”testcache”,key=”#userName”)
-
condition 缓存的条件，可以为空，使用 SpEL 编写，返回 true 或者 false，只有为 true 才清空缓存 例如：@CachEvict(value=”testcache”,condition=”#userName.length()>2”)
-
allEntries 是否清空所有缓存内容，缺省为 false，如果指定为 true，则方法调用后将立即清空所有缓存 例如：@CachEvict(value=”testcache”,allEntries=true)
-
beforeInvocation 是否在方法执行前就清空，缺省为 false，如果指定为 true，则在方法还没有执行的时候就清空缓存，缺省情况下，如果方法执行抛出异常，则不会清空缓存
@Caching
- @Caching注解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。其拥有三个属性：cacheable、put和evict，分别用于指定@Cacheable、@CachePut和@CacheEvict。
基本原理
和 spring 的事务管理类似，spring cache 的关键原理就是 spring AOP，通过 spring AOP，其实现了在方法调用前、调用后获取方法的入参和返回值，进而实现了缓存的逻辑。我们来看一下下面这个图：
上图显示，当客户端“Calling code”调用一个普通类 Plain Object 的 foo() 方法的时候，是直接作用在 pojo 类自身对象上的，客户端拥有的是被调用者的直接的引用。
而 Spring cache 利用了 Spring AOP 的动态代理技术，即当客户端尝试调用 pojo 的 foo（）方法的时候，给他的不是 pojo 自身的引用，而是一个动态生成的代理类
如上图所示，这个时候，实际客户端拥有的是一个代理的引用，那么在调用 foo() 方法的时候，会首先调用 proxy 的 foo() 方法，这个时候 proxy 可以整体控制实际的 pojo.foo() 方法的入参和返回值，比如缓存结果，比如直接略过执行实际的 foo() 方法等，都是可以轻松做到的。
整合SpringCache简化缓存开发
1)、引入依赖
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-cacheartifactId>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId> spring-boot-starter-data-redisartifactId>
dependency>
2)、写配置
- 自动配置了哪些
CacheAuroConfiguration会导入RedisCacheConfiguration;自动配好了缓存管理器RedisCacheManager
- 配置使用redis作为缓存
spring.cache.type=redis
3)、启动类加注解打开缓存
@EnableCaching
4)、方法加注解 @Cacheable(“categorys”)
/**
* 查询所有一级分类
*
* @return
*/
@Override
@Cacheable("categorys")
public List<CategoryEntity> getLevel1Categorys() {
System.out.println("查询所有一级分类");
List<CategoryEntity> categoryEntities = baseMapper.selectList(new QueryWrapper<CategoryEntity>().eq("parent_cid", 0));
return categoryEntities;
}
- 每一个需要缓存的数据我们都来指定要放到那个名字的缓存.【缓存的分区(按照业务类型分)】
- @Cacheable(“categorys”)
- 代表当前方法的结果需要缓存,如果缓存中有,方法不用调用.
- 如果缓存中没有,会调用方法，最后务方法的结果放入缓存
默认行为
- 如果缓存中有,方法不用调用
- key默认自动生成,缓存的名字:SimpleKey[] (自主生成的key值)
- 缓存的value值,默认使用jdk序列化机制,将序列化后的数据存到redis
- 默认ttL时间 -1
5）、生成的缓存
自定义
- 指定生成的缓存使用的key
@Cacheable(value = “categorys”, key = “#root.method.name”)
- 指定缓存的数据的存活时间
配置文件中修改ttl，单位为毫秒spring.cache.redis.time-to-live=3600000
- 将数据保存为json格式
需要修改缓存管理器，spring cache缓存管理器原理：
CacheAutoConfiguration缓存配置类会导入RedisCacheConfiguration；
RedisCacheConfiguration自动配置了RedisdCacheManager；
RedisCacheConfiguration初始化所有的缓存；
每个缓存决定使用什么配置；
如果redisCacheConfiguration有就用已有的,没有就用默认配置；
想改缓存的配置,只需要给容器中放一个RedisCacheConfiguration即可，就会应用到当前RedisCacheManager管理的所有缓存中；
编写MyCacheConfig 注入容器
@EnableConfigurationProperties(CacheProperties.class)
@EnableCaching
@Configuration
public class MyCacheConfig {
// @Autowired
// CacheProperties properties;
//1、原来和配置文件绑定的配置类是这样子的
//@ConfigurationProperties(prefix = "spring.cache")
//public class CachePropertiesT
//2、要让他生效
//@EnableConfigurationProperties(CacheProperties.class)
@Bean
RedisCacheConfiguration redisCacheConfiguration(CacheProperties cacheProperties) {
RedisCacheConfiguration config = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig();
config = config.serializeKeysWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(new StringRedisSerializer()));
config = config.serializeValuesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(new GenericFastJsonRedisSerializer()));
//将配置文件中的配置生效
CacheProperties.Redis redisProperties = cacheProperties.getRedis();
if (redisProperties.getTimeToLive() != null) {
config = config.entryTtl(redisProperties.getTimeToLive());
}
if (redisProperties.getKeyPrefix() != null) {
config = config.prefixKeysWith(redisProperties.getKeyPrefix());
}
if (!redisProperties.isCacheNullValues()) {
config = config.disableCachingNullValues();
}
if (!redisProperties.isUseKeyPrefix()) {
config = config.disableKeyPrefix();
}
return config;
}
}
application.properties
spring.cache.type=redis
spring.cache.redis.time-to-live=3600000
#如果指定了前缀就用我们指定的前缀,如果没有就默认使用缓存的名字作为前缀
spring.cache.redis.key-prefix=CACHE_
#是否开启key前缀
spring.cache.redis.use-key-prefix=true
#是否缓存空值。防止缓存穿透
spring.cache.redis.cache-null-values=true
ok
总结
Spirng-Cache的不足
1）读模式：
- 缓存穿透：查询一个null数据。解决：缓存空数据：cache-null-values=true
- 缓存击穿：大量并发进来同时查询一个正好过期的数据。解决：加锁，默认无锁，sync=true
- 缓存雪崩：大量的key同时过期。解决：加随机时间。加上过期时间 spring.cache.redis.time-to-live=3600000
2）写模式：（缓存与数据库一致）
- 1：写入加锁
- 2：引入canal，感受到mysql的变化
- 3：读多写多，直接去数据库查询就行
常规数据（读多写少，即时性，一致性要求不高的数据，完全可以使用spring-cache）
特殊数据：特殊设计