【springboot整合】Spring缓存抽象

JSR-107简介

为了统一缓存开发规范，以及提升缓存开发的扩展性，J2EE发布了JSR-107缓存开发规范。

Java Caching定义了5个核心接口，分别是CachingProvider、CacheManger、Cache、Entry和Expiry

• CachingProvider：定义了创建、配置、获取、管理和控制多个CacheManger。一个应用可以再运行期间访问多个CachingProvider
• CacheManger：定义了创建、配置、获取、管理和控制多个唯一命名Cache，这些Cache存在于CacheManger的上下文中
• Cache：是一个类似Map的数据结构并临时存储以Key为索引的值
• Entry：key-value键值对
• Expiry：每一个存储在Cache中的条目有一个定义的有效期。一旦超过这个时间，条目为过期状态。过期状态的条目不可访问、更新和删除。可通过该ExpiryPolicy设置

大概可以用这样的数据结构表示:

Map>

Spring缓存抽象

Spring从3.1开始定义了org.springframework.cache.Cache和org.springframework.cache.CacheManger接口来统一不同的缓存技术；并支持使用Cache（JSR-107）注解简化开发

• Cache接口为换出的组件规范定义，包含缓存的各种操作集合
• Cache接口下Spring提供了个xxxCache的实现；如RedisCache、EhCacheCache、ConcurrentMapCache等；

缓存注解

缓存SpEL表达式

缓存工作原理

1. 自动配置类：CacheAutoConfiguration 他的作用主要是通过Import注解引入各个缓存配置类
   • org.springframework.boot.autoconfigure.cache.GenericCacheConfiguration
   • org.springframework.boot.autoconfigure.cache.JCacheCacheConfiguration
   • org.springframework.boot.autoconfigure.cache.EhCacheCacheConfiguration
   • org.springframework.boot.autoconfigure.cache.HazelcastCacheConfiguration
   • org.springframework.boot.autoconfigure.cache.InfinispanCacheConfiguration
   • org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CouchbaseCacheConfiguration
   • org.springframework.boot.autoconfigure.cache.RedisCacheConfiguration
   • org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CaffeineCacheConfiguration
   • org.springframework.boot.autoconfigure.cache.SimpleCacheConfiguration
   • org.springframework.boot.autoconfigure.cache.NoOpCacheConfiguration
2. 然后按顺序根据配置类上的Conditional条件判断，是哪个配置类生效，默认生效为SimpleCacheConfiguration配置类
3. SimpleCacheConfiguration只做了一件事，那就是向容器中注入了一个ConcurrentMapCacheManager

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnMissingBean(CacheManager.class)
@Conditional(CacheCondition.class)
class SimpleCacheConfiguration {

    @Bean
    ConcurrentMapCacheManager cacheManager(CacheProperties cacheProperties,
                                           CacheManagerCustomizers cacheManagerCustomizers) {
        ConcurrentMapCacheManager cacheManager = new ConcurrentMapCacheManager();
        List<String> cacheNames = cacheProperties.getCacheNames();
        if (!cacheNames.isEmpty()) {
            cacheManager.setCacheNames(cacheNames);
        }
        return cacheManagerCustomizers.customize(cacheManager);
    }

}

4. 通过ConcurrentMapCacheManager获取和创建ConcurrentMapCache缓存组件。使用ConcurrentMap进行管理缓存组件，可以看出实现的数据结构其实就是ConcurrentHashMap

public class ConcurrentMapCacheManager {

    private final ConcurrentMap<String, Cache> cacheMap = new ConcurrentHashMap<>(16);

    /**
     * 通过name获取缓存组件，如果没有就创建一个
     */
    @Override
    @Nullable
    public Cache getCache(String name) {
        Cache cache = this.cacheMap.get(name);
        if (cache == null && this.dynamic) {
            synchronized (this.cacheMap) {
                cache = this.cacheMap.get(name);
                if (cache == null) {
                    // 获取缓存组件为空时进行创建
                    cache = createConcurrentMapCache(name);
                    this.cacheMap.put(name, cache);
                }
            }
        }
        return cache;
    }

    /**
     * 创建一个ConcurrentMapCache缓存组件
     */
    protected Cache createConcurrentMapCache(String name) {
        SerializationDelegate actualSerialization = (isStoreByValue() ? this.serialization : null);
        return new ConcurrentMapCache(name, new ConcurrentHashMap<>(256),
                isAllowNullValues(), actualSerialization);

    }
}

5. ConcurrentMapCache将数据保存在ConcurrentMap中，也是使用ConcurrentHashMap进行缓存数据的操作

public class ConcurrentMapCache extends AbstractValueAdaptingCache {
    // 组件的名称
    private final String name;
    // 数据存放在这里
    private final ConcurrentMap<Object, Object> store;

    // 使用ConcurrentHashMap进行数据操作
    public ConcurrentMapCache(String name) {
        this(name, new ConcurrentHashMap<>(256), true);
    }

    /**
     * 查询缓存
     */
    @Override
    @Nullable
    protected Object lookup(Object key) {
        return this.store.get(key);
    }

    @Override
    @Nullable
    public <T> T get(Object key, Callable<T> valueLoader) {
        return (T) fromStoreValue(this.store.computeIfAbsent(key, k -> {
            try {
                return toStoreValue(valueLoader.call());
            } catch (Throwable ex) {
                throw new ValueRetrievalException(key, valueLoader, ex);
            }
        }));
    }

    // 存放缓存数据，实际就是map.put(key,value)
    @Override
    public void put(Object key, @Nullable Object value) {
        this.store.put(key, toStoreValue(value));
    }
}

运行流程

@Cacheable:

1. 方法运行前，按照cacheNames查询缓存组件，第一次获取如果没有会自动创建缓存组件；
2. 去Cache中查找缓存的内容，使用一个key，默认为方法的参数；key是通过keyGenerator生成的,SimpleCacheConfiguration默认使用SimpleKeyGenerator生成

public class SimpleKeyGenerator implements KeyGenerator {

    public static Object generateKey(Object... params) {
        if (params.length == 0) {
            return SimpleKey.EMPTY;
        }
        if (params.length == 1) {
            Object param = params[0];
            if (param != null && !param.getClass().isArray()) {
                return param;
            }
        }
        return new SimpleKey(params);
    }
}

3. 没有查询到缓存就调用目标方法
4. 将目标方法返回的结果，放进缓存中

public class ConcurrentMapCache extends AbstractValueAdaptingCache {

    @Override
    public void put(Object key, @Nullable Object value) {
        this.store.put(key, toStoreValue(value));
    }
}

Gitee源码