为什么使用缓存

前几天我在文章《我是如何把一个15分钟的程序优化到了10秒的》中，提到了一些在代码层面优化性能的方法。其中第一个就是使用缓存。

使用缓存是一个很“高性价比”的性能优化方式，尤其是对于有大量重复查询的程序来说。通常来说，在WEB后端应用程序来说，耗时比较大的往往有两个地方：一个是查数据库，一个是调用其它服务的API（因为其它服务最终也要去做查数据库等耗时操作）。

重复查询也有两种。一种是我们在应用程序中代码写得不好，写的for循环，可能每次循环都用重复的参数去查询了。这种情况，比较聪明一点的程序员都会对这段代码进行重构，用Map来把查出来的东西暂时放在内存里，后续去查询之前先看看Map里面有没有，没有再去查数据库，其实这就是一种缓存的思想。

另一种重复查询是大量的相同或相似请求造成的。比如资讯网站首页的文章列表、电商网站首页的商品列表、微博等社交媒体热搜的文章等等，当大量的用户都去请求同样的接口，同样的数据，如果每次都去查数据库，那对数据库来说是一个不可承受的压力。所以我们通常会把高频的查询进行缓存，我们称它为“热点”。

为什么使用Spring Cache

前面提到了缓存有诸多的好处，于是大家就摩拳擦掌准备给自己的应用加上缓存的功能。但是网上一搜却发现缓存的框架太多了，各有各的优势，比如Redis、Memcached、Guava、Caffeine等等。

如果我们的程序想要使用缓存，就要与这些框架耦合。聪明的架构师已经在利用接口来降低耦合了，利用面向对象的抽象和多态的特性，做到业务代码与具体的框架分离。

但我们仍然需要显式地在代码中去调用与缓存有关的接口和方法，在合适的时候插入数据到缓存里，在合适的时候从缓存中读取数据。

想一想「AOP」的适用场景，这不就是天生就应该AOP去做的吗？

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关于Spring AOP，可以参考我之前的文章《关于Spring AOP的灵魂十问》

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是的，Spring Cache就是一个这个框架。它利用了AOP，实现了基于注解的缓存功能，并且进行了合理的抽象，业务代码不用关心底层是使用了什么缓存框架，只需要简单地加一个注解，就能实现缓存功能了。而且Spring Cache也提供了很多默认的配置，用户可以3秒钟就使用上一个很不错的缓存功能。

既然有这么好的轮子，干嘛不用呢？

如何使用Spring Cache

上面的3秒钟，绝对不夸张。使用SpringCache分为很简单的三步：加依赖，开启缓存，加缓存注解。

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本文示例代码使用的是官方的示例代码，git地址：https://github.com/spring-guides/gs-caching.git

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1 加依赖

gradle：

implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-cache'

maven:


    org.springframework.boot
    spring-boot-starter-cache

2 开启缓存

在启动类加上@EnableCaching注解即可开启使用缓存。

@SpringBootApplication
@EnableCaching
public class CachingApplication {
 public static void main(String[] args) {
  SpringApplication.run(CachingApplication.class, args);
 }}

3 加缓存注解

在要缓存的方法上面添加@Cacheable注解，即可缓存这个方法的返回值。

@Override
@Cacheable("books")
public Book getByIsbn(String isbn) {   
    simulateSlowService();
    return new Book(isbn, "Some book");
}// Don't do this at home
private void simulateSlowService() {
    try {
        long time = 3000L;
        Thread.sleep(time);
    } catch (InterruptedException e) {
        throw new IllegalStateException(e);
    }
}

测试

@Override
public void run(String... args) {
    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"));
}

测试一下，可以发现。第一次和第二次（第二次参数和第一次不同）调用getByIsbn方法，会等待3秒，而后面四个调用，都会立即返回。

常用注解

Spring Cache有几个常用注解，分别为@Cacheable、@CachePut、@CacheEvict、@Caching、 @CacheConfig。除了最后一个CacheConfig外，其余四个都可以用在类上或者方法级别上，如果用在类上，就是对该类的所有public方法生效，下面分别介绍一下这几个注解。

@Cacheable

@Cacheble注解表示这个方法有了缓存的功能，方法的返回值会被缓存下来，下一次调用该方法前，会去检查是否缓存中已经有值，如果有就直接返回，不调用方法。如果没有，就调用方法，然后把结果缓存起来。这个注解「一般用在查询方法上」。

@CachePut

加了@CachePut注解的方法，会把方法的返回值put到缓存里面缓存起来，供其它地方使用。它「通常用在新增方法上」。

@CacheEvict

使用了CacheEvict注解的方法，会清空指定缓存。「一般用在更新或者删除的方法上」。

@Caching

Java注解的机制决定了，一个方法上只能有一个相同的注解生效。那有时候可能一个方法会操作多个缓存（这个在删除缓存操作中比较常见，在添加操作中不太常见）。

Spring Cache当然也考虑到了这种情况，@Caching注解就是用来解决这类情况的，大家一看它的源码就明白了。

public @interface Caching {
 Cacheable[] cacheable() default {};
 CachePut[] put() default {};
 CacheEvict[] evict() default {};
}

@CacheConfig

前面提到的四个注解，都是Spring Cache常用的注解。每个注解都有很多可以配置的属性，这个我们在下一节再详细解释。但这几个注解通常都是作用在方法上的，而有些配置可能又是一个类通用的，这种情况就可以使用@CacheConfig了，它是一个类级别的注解，可以在类级别上配置cacheNames、keyGenerator、cacheManager、cacheResolver等。

Spring @Cacheable指定失效时间

interface CacheNames{
    String CACHE_15MINS = "sssss:cache:15m";
        /** 30分钟缓存组 */
    String CACHE_30MINS = "sssss:cache:30m";
        /** 60分钟缓存组 */
    String CACHE_60MINS = "sssss:cache:60m";
        /** 180分钟缓存组 */
    String CACHE_180MINS = "sssss:cache:180m";
}

@Component
 public class RedisCacheCustomizer
            implements CacheManagerCustomizer {
        /** CacheManager缓存自定义初始化比较早，尽量不要@autowired 其他spring 组件 */
        @Override
        public void customize(RedisCacheManager cacheManager) {
            // 自定义缓存名对应的过期时间
            Map expires = ImmutableMap.builder()
                    .put(CacheNames.CACHE_15MINS, TimeUnit.MINUTES.toSeconds(15))
                    .put(CacheNames.CACHE_30MINS, TimeUnit.MINUTES.toSeconds(30))
                    .put(CacheNames.CACHE_60MINS, TimeUnit.MINUTES.toSeconds(60))
                    .put(CacheNames.CACHE_180MINS, TimeUnit.MINUTES.toSeconds(180)).build();
            // spring cache是根据cache name查找缓存过期时长的，如果找不到，则使用默认值
            cacheManager.setDefaultExpiration(TimeUnit.MINUTES.toSeconds(30));
            cacheManager.setExpires(expires);
        }
    }

  @Cacheable(key = "key", cacheNames = CacheNames.CACHE_15MINS)
    public String demo2(String key) {
        return "abc" + key;
  }

Spring Cache 缓存技术