Mybatis缓存机制详解

时间  2021-08-15 标签 git github redis 算法 sql 数据库 apache 缓存 安全 session

什么是mybatis？

MyBatis 本是apache的一个开源项目iBatis, 2010年这个项目由apache software foundation 迁移到了google code，而且更名为MyBatis 。2013年11月迁移到Github。 iBATIS一词来源于“internet”和“abatis”的组合，是一个基于Java的持久层框架。git

iBATIS提供的持久层框架包括SQL Maps和Data Access Objects（DAOs）github

整理了一些mybatis的学习资料redis

MyBatis 缓存详解

　　缓存是通常的ORM 框架都会提供的功能，目的就是提高查询的效率和减小数据库的压力。跟Hibernate 同样，MyBatis 也有一级缓存和二级缓存，而且预留了集成第三方缓存的接口。算法

　　缓存体系结构：sql

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　　MyBatis 跟缓存相关的类都在cache 包里面，其中有一个Cache 接口，只有一个默认的实现类 PerpetualCache，它是用HashMap 实现的。咱们能够经过 如下类找到这个缓存的庐山真面目数据库

DefaultSqlSessionapache

BaseExecutor缓存

PerpetualCache localCache安全

private Map<Object, Object> cache = new HashMap();session

　　除此以外，还有不少的装饰器，经过这些装饰器能够额外实现不少的功能：回收策略、日志记录、定时刷新等等。可是不管怎么装饰，通过多少层装饰，最后使用的仍是基本的实现类（默认PerpetualCache）。能够经过 CachingExecutor 类 Debug 去查看。

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　　全部的缓存实现类整体上可分为三类：基本缓存、淘汰算法缓存、装饰器缓存。

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一级缓存（本地缓存）：

　　一级缓存也叫本地缓存，MyBatis 的一级缓存是在会话（SqlSession）层面进行缓存的。MyBatis 的一级缓存是默认开启的，不须要任何的配置。首先咱们必须去弄清楚一个问题，在MyBatis 执行的流程里面，涉及到这么多的对象，那么缓存PerpetualCache 应该放在哪一个对象里面去维护？若是要在同一个会话里面共享一级缓存，这个对象确定是在SqlSession 里面建立的，做为SqlSession 的一个属性。

　　DefaultSqlSession 里面只有两个属性，Configuration 是全局的，因此缓存只可能放在Executor 里面维护——SimpleExecutor/ReuseExecutor/BatchExecutor 的父类BaseExecutor 的构造函数中持有了PerpetualCache。在同一个会话里面，屡次执行相同的SQL 语句，会直接从内存取到缓存的结果，不会再发送SQL 到数据库。可是不一样的会话里面，即便执行的SQL 如出一辙（经过一个Mapper 的同一个方法的相同参数调用），也不能使用到一级缓存。

　　每当咱们使用MyBatis开启一次和数据库的会话，MyBatis会建立出一个SqlSession对象表示一次数据库会话。

　　在对数据库的一次会话中，咱们有可能会反复地执行彻底相同的查询语句，若是不采起一些措施的话，每一次查询都会查询一次数据库,而咱们在极短的时间内作了彻底相同的查询，那么它们的结果极有可能彻底相同，因为查询一次数据库的代价很大，这有可能形成很大的资源浪费。

　　为了解决这一问题，减小资源的浪费，MyBatis会在表示会话的SqlSession对象中创建一个简单的缓存，将每次查询到的结果结果缓存起来，当下次查询的时候，若是判断先前有个彻底同样的查询，会直接从缓存中直接将结果取出，返回给用户，不须要再进行一次数据库查询了。

　　以下图所示，MyBatis会在一次会话的表示----一个SqlSession对象中建立一个本地缓存(local cache)，对于每一次查询，都会尝试根据查询的条件去本地缓存中查找是否在缓存中，若是在缓存中，就直接从缓存中取出，而后返回给用户；不然，从数据库读取数据，将查询结果存入缓存并返回给用户。

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一级缓存的生命周期有多长？

  1. MyBatis在开启一个数据库会话时，会 建立一个新的SqlSession对象，SqlSession对象中会有一个新的Executor对象，Executor对象中持有一个新的PerpetualCache对象；当会话结束时，SqlSession对象及其内部的Executor对象还有PerpetualCache对象也一并释放掉。
  2. 若是SqlSession调用了close()方法，会释放掉一级缓存PerpetualCache对象，一级缓存将不可用；
  3. 若是SqlSession调用了clearCache()，会清空PerpetualCache对象中的数据，可是该对象仍可以使用；
  4. SqlSession中执行了任何一个update操做(update()、delete()、insert()) ，都会清空PerpetualCache对象的数据，可是该对象能够继续使用；

SqlSession 一级缓存的工做流程：

  1. 对于某个查询，根据statementId,params,rowBounds来构建一个key值，根据这个key值去缓存Cache中取出对应的key值存储的缓存结果​

  2. 判断从Cache中根据特定的key值取的数据数据是否为空，便是否命中；​

  3. 若是命中，则直接将缓存结果返回；​

  4. 若是没命中：

    1. 去数据库中查询数据，获得查询结果；
    2. 将key和查询到的结果分别做为key,value对存储到Cache中；
    3. 将查询结果返回；

　　接下来咱们来验证一下，MyBatis 的一级缓存究竟是不是只能在一个会话里面共享，以及跨会话（不一样session）操做相同的数据会产生什么问题。判断是否命中缓存：若是再次发送SQL 到数据库执行，说明没有命中缓存；若是直接打印对象，说明是从内存缓存中取到告终果。

一、在同一个session 中共享（不一样session 不能共享）

//同Session
SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession();
BlogMapper mapper1 = session1.getMapper(BlogMapper.class);
System.out.println(mapper1.selectBlogById(1002));
System.out.println(mapper1.selectBlogById(1002));
复制代码

　　执行以上sql咱们能够看到控制台打印以下信息（需配置mybatis.configuration.log-impl=org.apache.ibatis.logging.stdout.StdOutImpl），会发现咱们两次的查询就发送了一次查询数据库的操做，这说明了缓存在发生做用：

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　　PS：一级缓存在BaseExecutor 的query()——queryFromDatabase()中存入。在queryFromDatabase()以前会get()。

public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {
        ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing a query").object(ms.getId());
　　　　。。。。。。try {
                ++this.queryStack;//从缓存中获取
                list = resultHandler == null ? (List)this.localCache.getObject(key) : null;
                if (list != null) {
                    this.handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);
                } else {//缓存中获取不到，查询数据库
                    list = this.queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
                }
　　　　。。。。。。
    }
复制代码

2.同一个会话中，update（包括delete）会致使一级缓存被清空

//同Session
SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession();
BlogMapper mapper1 = session1.getMapper(BlogMapper.class);
System.out.println(mapper1.selectBlogById(1002));
Blog blog3 = new Blog();
blog3.setBid(1002);
blog3.setName("mybatis缓存机制修改");
mapper1.updateBlog(blog3);
session1.commit();// 注意要提交事务，不然不会清除缓存
System.out.println(mapper1.selectBlogById(1002));
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　　一级缓存是在BaseExecutor 中的update()方法中调用clearLocalCache()清空的（无条件），query 中会判断。

public int update(MappedStatement ms, Object parameter) throws SQLException {
        ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing an update").object(ms.getId());
        if (this.closed) {
            throw new ExecutorException("Executor was closed.");
        } else {　　　　　　  //清除本地缓存
            this.clearLocalCache();
            return this.doUpdate(ms, parameter);
        }
}
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3.其余会话更新了数据，致使读取到脏数据（一级缓存不能跨会话共享）

SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession();
BlogMapper mapper1 = session1.getMapper(BlogMapper.class);
SqlSession session2 = sqlSessionFactory.openSession();
BlogMapper mapper2 = session2.getMapper(BlogMapper.class);
System.out.println(mapper2.selectBlogById(1002));
Blog blog3 = new Blog();
blog3.setBid(1002);
blog3.setName("mybatis缓存机制1");
mapper1.updateBlog(blog3);
session1.commit();
System.out.println(mapper2.selectBlogById(1002));
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一级缓存的不足：

　　使用一级缓存的时候，由于缓存不能跨会话共享，不一样的会话之间对于相同的数据可能有不同的缓存。在有多个会话或者分布式环境下，会存在脏数据的问题。若是要解决这个问题，就要用到二级缓存。MyBatis 一级缓存（MyBaits 称其为 Local Cache）没法关闭，可是有两种级别可选：

  1. session 级别的缓存，在同一个 sqlSession 内，对一样的查询将再也不查询数据库，直接从缓存中。
  2. statement 级别的缓存，避坑： 为了不这个问题，能够将一级缓存的级别设为 statement 级别的，这样每次查询结束都会清掉一级缓存。

二级缓存：

　　二级缓存是用来解决一级缓存不能跨会话共享的问题的，范围是namespace 级别的，能够被多个SqlSession 共享（只要是同一个接口里面的相同方法，均可以共享），生命周期和应用同步。若是你的MyBatis使用了二级缓存，而且你的Mapper和select语句也配置使用了二级缓存，那么在执行select查询的时候，MyBatis会先从二级缓存中取输入，其次才是一级缓存，即MyBatis查询数据的顺序是：二级缓存   —> 一级缓存 —> 数据库。

　　做为一个做用范围更广的缓存，它确定是在SqlSession 的外层，不然不可能被多个SqlSession 共享。而一级缓存是在SqlSession 内部的，因此第一个问题，确定是工做在一级缓存以前，也就是只有取不到二级缓存的状况下才到一个会话中去取一级缓存。第二个问题，二级缓存放在哪一个对象中维护呢？ 要跨会话共享的话，SqlSession 自己和它里面的BaseExecutor 已经知足不了需求了，那咱们应该在BaseExecutor 以外建立一个对象。

　　实际上MyBatis 用了一个装饰器的类来维护，就是CachingExecutor。若是启用了二级缓存，MyBatis 在建立Executor 对象的时候会对Executor 进行装饰。CachingExecutor 对于查询请求，会判断二级缓存是否有缓存结果，若是有就直接返回，若是没有委派交给真正的查询器Executor 实现类，好比SimpleExecutor 来执行查询，再走到一级缓存的流程。最后会把结果缓存起来，而且返回给用户。

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　　开启二级缓存的方法

第一步：配置 mybatis.configuration.cache-enabled=true，只要没有显式地设置cacheEnabled=false，都会用CachingExecutor 装饰基本的执行器。

第二步：在Mapper.xml 中配置标签：

<cache type="org.apache.ibatis.cache.impl.PerpetualCache"
    size="1024"
eviction="LRU"
flushInterval="120000"
readOnly="false"/>
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基本上就是这样。这个简单语句的效果以下:

  • 映射语句文件中的全部 select 语句的结果将会被缓存。
  • 映射语句文件中的全部 insert、update 和 delete 语句会刷新缓存。
  • 缓存会使用最近最少使用算法（LRU, Least Recently Used）算法来清除不须要的缓存。
  • 缓存不会定时进行刷新（也就是说，没有刷新间隔）。
  • 缓存会保存列表或对象（不管查询方法返回哪一种）的 1024 个引用。
  • 缓存会被视为读/写缓存，这意味着获取到的对象并非共享的，能够安全地被调用者修改，而不干扰其余调用者或线程所作的潜在修改。

这个更高级的配置建立了一个 FIFO 缓存，每隔 60 秒刷新，最多能够存储结果对象或列表的 512 个引用，并且返回的对象被认为是只读的，所以对它们进行修改可能会在不一样线程中的调用者产生冲突。可用的清除策略有：

  • LRU – 最近最少使用：移除最长时间不被使用的对象。
  • FIFO – 先进先出：按对象进入缓存的顺序来移除它们。
  • SOFT – 软引用：基于垃圾回收器状态和软引用规则移除对象。
  • WEAK – 弱引用：更积极地基于垃圾收集器状态和弱引用规则移除对象。

默认的清除策略是 LRU。

flushInterval（刷新间隔）属性能够被设置为任意的正整数，设置的值应该是一个以毫秒为单位的合理时间量。 默认状况是不设置，也就是没有刷新间隔，缓存仅仅会在调用语句时刷新。

size（引用数目）属性能够被设置为任意正整数，要注意欲缓存对象的大小和运行环境中可用的内存资源。默认值是 1024。

readOnly（只读）属性能够被设置为 true 或 false。只读的缓存会给全部调用者返回缓存对象的相同实例。 所以这些对象不能被修改。这就提供了可观的性能提高。而可读写的缓存会（经过序列化）返回缓存对象的拷贝。 速度上会慢一些，可是更安全，所以默认值是 false。

　　注：二级缓存是事务性的。这意味着，当 SqlSession 完成并提交时，或是完成并回滚，但没有执行 flushCache=true 的 insert/delete/update 语句时，缓存会得到更新。

　　Mapper.xml 配置了以后，select()会被缓存。update()、delete()、insert()会刷新缓存。：若是cacheEnabled=true，Mapper.xml 没有配置标签，还有二级缓存吗？（没有）还会出现CachingExecutor 包装对象吗？（会）

　　只要cacheEnabled=true 基本执行器就会被装饰。有没有配置，决定了在启动的时候会不会建立这个mapper 的Cache 对象，只是最终会影响到CachingExecutorquery 方法里面的判断。若是某些查询方法对数据的实时性要求很高，不须要二级缓存，怎么办？咱们能够在单个Statement ID 上显式关闭二级缓存（默认是true）：

<select id="selectBlog" resultMap="BaseResultMap" useCache="false">
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　　二级缓存验证（验证二级缓存须要先开启二级缓存）

 一、事务不提交，二级缓存不存在

System.out.println(mapper1.selectBlogById(1002));
// 事务不提交的状况下，二级缓存不会写入
// session1.commit();
System.out.println(mapper2.selectBlogById(1002));
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　　为何事务不提交，二级缓存不生效？由于二级缓存使用TransactionalCacheManager（TCM）来管理，最后又调用了TransactionalCache 的getObject()、putObject 和commit()方法，TransactionalCache里面又持有了真正的Cache 对象，好比是通过层层装饰的PerpetualCache。在putObject 的时候，只是添加到了entriesToAddOnCommit 里面，只有它的commit()方法被调用的时候才会调用flushPendingEntries()真正写入缓存。它就是在DefaultSqlSession 调用commit()的时候被调用的。

二、使用不一样的session 和mapper，验证二级缓存能够跨session 存在取消以上commit()的注释

三、在其余的session 中执行增删改操做，验证缓存会被刷新

System.out.println(mapper1.selectBlogById(1002));
//主键自增返回测试
Blog blog3 = new Blog();
blog3.setBid(1002);
blog3.setName("mybatis缓存机制");
mapper1.updateBlog(blog3);
session1.commit();
System.out.println(mapper2.selectBlogById(1002));
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　　为何增删改操做会清空缓存？在CachingExecutor 的update()方法里面会调用flushCacheIfRequired(ms)，isFlushCacheRequired 就是从标签里面渠道的flushCache 的值。而增删改操做的flushCache 属性默认为true。

何时开启二级缓存？

一级缓存默认是打开的，二级缓存须要配置才能够开启。那么咱们必须思考一个问题，在什么状况下才有必要去开启二级缓存？

  1. 由于全部的增删改都会刷新二级缓存，致使二级缓存失效，因此适合在查询为主的应用中使用，好比历史交易、历史订单的查询。不然缓存就失去了意义。
  2. 若是多个namespace 中有针对于同一个表的操做，好比Blog 表，若是在一个namespace 中刷新了缓存，另外一个namespace 中没有刷新，就会出现读到脏数据的状况。因此，推荐在一个Mapper 里面只操做单表的状况使用。

　　若是要让多个namespace 共享一个二级缓存，应该怎么作？跨namespace 的缓存共享的问题，可使用来解决：

<cache-ref namespace="com.wuzz.crud.dao.DepartmentMapper" />
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　　cache-ref 表明引用别的命名空间的Cache 配置，两个命名空间的操做使用的是同一个Cache。在关联的表比较少，或者按照业务能够对表进行分组的时候可使用。

　　注意：在这种状况下，多个Mapper 的操做都会引发缓存刷新，缓存的意义已经不大了.

第三方缓存作二级缓存

　　除了MyBatis 自带的二级缓存以外，咱们也能够经过实现Cache 接口来自定义二级缓存。MyBatis 官方提供了一些第三方缓存集成方式，好比ehcache 和redis：github.com/mybatis/red… ,这里就不过多介绍了。固然，咱们也可使用独立的缓存服务，不使用MyBatis 自带的二级缓存。

自定义缓存：

　　除了上述自定义缓存的方式，你也能够经过实现你本身的缓存，或为其余第三方缓存方案建立适配器，来彻底覆盖缓存行为。

<cache type="com.domain.something.MyCustomCache"/>
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　　这个示例展现了如何使用一个自定义的缓存实现。type 属性指定的类必须实现 org.mybatis.cache.Cache 接口，且提供一个接受 String 参数做为 id 的构造器。 这个接口是 MyBatis 框架中许多复杂的接口之一，可是行为却很是简单。

public interface Cache {
  String getId();
  int getSize();
  void putObject(Object key, Object value);
  Object getObject(Object key);
  boolean hasKey(Object key);
  Object removeObject(Object key);
  void clear();
}
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　　为了对你的缓存进行配置，只须要简单地在你的缓存实现中添加公有的 JavaBean 属性，而后经过 cache 元素传递属性值，例如，下面的例子将在你的缓存实现上调用一个名为 setCacheFile(String file) 的方法：

<cache type="com.domain.something.MyCustomCache">
  <property name="cacheFile" value="/tmp/my-custom-cache.tmp"/>
</cache>
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　　你可使用全部简单类型做为 JavaBean 属性的类型，MyBatis 会进行转换。 你也可使用占位符（如 ${cache.file}），以便替换成在配置文件属性中定义的值。从版本 3.4.2 开始，MyBatis 已经支持在全部属性设置完毕以后，调用一个初始化方法。 若是想要使用这个特性，请在你的自定义缓存类里实现 org.apache.ibatis.builder.InitializingObject 接口。

public interface InitializingObject {
  void initialize() throws Exception;
}
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　　请注意，缓存的配置和缓存实例会被绑定到 SQL 映射文件的命名空间中。 所以，同一命名空间中的全部语句和缓存将经过命名空间绑定在一块儿。 每条语句能够自定义与缓存交互的方式，或将它们彻底排除于缓存以外，这能够经过在每条语句上使用两个简单属性来达成。 默认状况下，语句会这样来配置：

<select ... flushCache="false" useCache="true"/>
<insert ... flushCache="true"/>
<update ... flushCache="true"/>
<delete ... flushCache="true"/>
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　　鉴于这是默认行为，显然你永远不该该以这样的方式显式配置一条语句。但若是你想改变默认的行为，只须要设置 flushCache 和 useCache 属性。好比，某些状况下你可能但愿特定 select 语句的结果排除于缓存以外，或但愿一条 select 语句清空缓存。相似地，你可能但愿某些 update 语句执行时不要刷新缓存。

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