第07篇:Mybatis缓存装饰器

MyBatis 对缓存的设计是非常巧妙的。花样很多,但却不是真的花样。因为Mybatis只是对 Map数据结构的封装, 但是却实现了很多挺好用的能力。
如果单单从设计模式上的角度来,其实就是典型的装饰器模式, 装饰器模式其实并不难,所以我们不讲设计模式, 本篇文章我们来看看Mybatils 缓存设计巧妙的点。

官方文档

下面通过简单的代码review来分析下这11个缓存类设计的巧妙点。（因为是对博客重构,历史图片就没有补充,图上只有10个）

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一、模式分析

从目录就很清晰看出,核心就是impl 包下面只有一个,其他都是装饰器模式，在
decorators 包下

:::tip

其实上面就是Mybatis 关于 Cache 的核心实现,其实看到这里还没有很多知识点. 那么我们从中能学到什么呢? 如果真要找一条学习的点,那么就是:

设计要面向接口设计，而不是具体实现。 这样当我们要重写 Cache ，比如说我们不想底层用 HashMap 来实现了,其实我们只要实现一下 Cache 接口，然后替换掉PerpetualCache就可以了。对于使用者其实并不感知。

:::

1.1 Cache

接口设计没有什么好讲的，提供获取和添加方法，跟Map接口一样。 本篇我们要一起Review的类都会实现该接口的。

(这句话简直就是废话,大佬勿喷,就是简单提醒。意思就是其实代码不难)

public interface Cache {

  String getId();
  
  void putObject(Object key, Object value);
  
  Object getObject(Object key);

  Object removeObject(Object key);

  void clear();

  int getSize();
  
  ReadWriteLock getReadWriteLock();

}

1.2 PerpetualCache

这个类就是 Mybatis 缓存最底层的设计, 看一下就知道其实是对 Map 的封装。
其实我们只要知道他是简单的 HashMap 的封装就可以了。因为代码实战是太简单了,没啥分析的。

public class PerpetualCache implements Cache {
  // 唯一标识
  private final String id;
  // 就是一个HashMap结构
  private Map cache = new HashMap();

  public PerpetualCache(String id) {
    this.id = id;
  }

  @Override
  public String getId() {
    return id;
  }

  @Override
  public int getSize() {
    return cache.size();
  }

  @Override
  public void putObject(Object key, Object value) {
    cache.put(key, value);
  }

  @Override
  public Object getObject(Object key) {
    return cache.get(key);
  }

  @Override
  public Object removeObject(Object key) {
    return cache.remove(key);
  }

  @Override
  public void clear() {
    cache.clear();
  }
  // 基本没啥用,外层谁要用,谁重写
  @Override
  public ReadWriteLock getReadWriteLock() {
    return null;
  }

  @Override
  public boolean equals(Object o) {
    if (getId() == null) {
      throw new CacheException("Cache instances require an ID.");
    }
    if (this == o) {
      return true;
    }
    if (!(o instanceof Cache)) {
      return false;
    }

    Cache otherCache = (Cache) o;
    return getId().equals(otherCache.getId());
  }

  @Override
  public int hashCode() {
    if (getId() == null) {
      throw new CacheException("Cache instances require an ID.");
    }
    return getId().hashCode();
  }

}

二、开始重头戏

从这里我们主要一起看下,代码设计的巧妙之处,一个一个研究下,以下这10个类。看 Mybatis 是如何巧妙设计的。

2.1 BlockingCache

BlockingCache是一个简单和低效的Cache的装饰器,我们主要看几个重要方法。

public class BlockingCache implements Cache {

  private long timeout;
  //实现Cache接口的缓存对象
  private final Cache delegate;
  //对每个key生成一个锁对象
  private final ConcurrentHashMap locks;

  public BlockingCache(Cache delegate) {
    this.delegate = delegate;
    this.locks = new ConcurrentHashMap();
  }

  @Override
  public String getId() {
    return delegate.getId();
  }

  @Override
  public int getSize() {
    return delegate.getSize();
  }

  @Override
  public void putObject(Object key, Object value) {
    try {
      delegate.putObject(key, value);
    } finally {
      //释放锁。 为什么不加锁? 所以get和put是组合使用的，当get加锁,如果没有就查询数据库然后put释放锁，然后其他线程就可以直接用缓存数据了。
      releaseLock(key);
    }
  }

  @Override
  public Object getObject(Object key) {
    //1. 当要获取一个key,首先对key进行加锁操作,如果没有锁就加一个锁,有锁就直接锁
    acquireLock(key);
    Object value = delegate.getObject(key);
    if (value != null) {
      //2. 如果缓存命中,就直接解锁
      releaseLock(key);
    }
    //3. 当value=null, 就是说没有命中缓存,那么这个key就会被锁住,其他线程进来都要等待
    return value;
  }

  @Override
  public Object removeObject(Object key) {
    // 移除key的时候,顺便清楚缓存key的锁对象
    releaseLock(key);
    return null;
  }

  @Override
  public void clear() {
    delegate.clear();
  }

  @Override
  public ReadWriteLock getReadWriteLock() {
    return null;
  }
  
  private ReentrantLock getLockForKey(Object key) {
    ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    ReentrantLock previous = locks.putIfAbsent(key, lock);
    //如果key对应的锁存在就返回,没有就创建一个新的
    return previous == null ? lock : previous;
  }
  
  private void acquireLock(Object key) {
    Lock lock = getLockForKey(key);
    //1. 如果设置超时时间,就可以等待timeout时间(如果超时了报错)
    if (timeout > 0) {
      try {
        boolean acquired = lock.tryLock(timeout, TimeUnit.MILLISECONDS);
        if (!acquired) {
          throw new CacheException("Couldn't get a lock in " + timeout + " for the key " +  key + " at the cache " + delegate.getId());  
        }
      } catch (InterruptedException e) {
        throw new CacheException("Got interrupted while trying to acquire lock for key " + key, e);
      }
    } else {
      //2. 如果没有设置,直接就加锁(如果这个锁已经被人用了,那么就一直阻塞这里。等待上一个释放锁)
      lock.lock();
    }
  }
  
  private void releaseLock(Object key) {
    ReentrantLock lock = locks.get(key);
    if (lock.isHeldByCurrentThread()) {
      lock.unlock();
    }
  }

  public long getTimeout() {
    return timeout;
  }

  public void setTimeout(long timeout) {
    this.timeout = timeout;
  }  
}

建议看代码注释

方法	解释
acquireLock	加锁操作
getObject	进来加锁,如果缓存存在就释放锁,不存在就不释放锁。
putObject	添加元素并释放锁
removeObject	移除key的时候,顺便清楚缓存key的锁对象
getLockForKey	如果key对应的锁存在就返回,没有就创建一个新的

思考

1. 这个因为每次key请求都会加lock真的会很慢吗? 我们举两种场景。

注意这个加lock并不是对get方法加lock,而是对每个要get的key来加lock。

场景一: 试想一种场景,当有10个线程同时从数据库查询一个key为123的数据时候，当第一个线程来首先从cache中读取时候，这个时候其他九个线程是会阻塞的，因为这个key已经被加lock了。当第一个线程get这个key完成时候，其他线程才能继续走。这种场景来说是不好的，

场景二: 但是当第一个线程来发现cache里面没有数据这个时候其他线程会阻塞，而第一个线程会从db中查询，然后在put到cache里面。这样其他9个线程就不需要在去查询db了,就减少了9次db查询。

2.2 FifoCache

FIFO( First Input First Output),简单说就是指先进先出

如何实现先进先出呢? 其实非常简单,当put时候,先判断是否需要执行淘汰策略,如果要执行淘汰,就 移除先进来的。 直接通过 Deque API 来实现先进先出。

  private final Cache delegate;
  private final Deque