九、Spring Boot 缓存（1）

本章概要

• Ehcache 2.x 缓存

Spring 3.1 中开始对缓存提供支持，核心思路是对方法的缓存，当开发者调用一个方法时，将方法的参数和返回值作为 key/value 缓存起来，当再次调用改方法时，如果缓存中有数据，就直接从缓存中获取，否则再去执行该方法。但是，Spring 中并未提供缓存的实现，而是提供了一套缓存 API ，开发者可以自由选择缓存的实现，目前 Spring Boot 支持的缓存有如下几种：

• JCache（JSR-107）
• EhCache 2.x
• Hazelcast
• Infinispan
• Couchbase
• Redis
• Caffeine
• Simple

此处只介绍常用的缓存实现 Ehcache 2.x 和 Redis，由于 Spring 早已将缓存领域统一，因此无论使用哪种缓存实现，不同的只是缓存配置，开发者使用的缓存注解是一致的（Spring 缓存注解和各种缓存实现的关系就像 JDBC 和各种数据库驱动的关系一样）。

9.1 Ehcache 2.x 缓存

Ehcache 缓存在Java开发领域久负盛名，在Spring Boot 中，只需要一个配置文件就可以将 Ehcache 集成到项目中。步骤如下：

1.创建项目，添加缓存依赖

创建 Spring Boot 项目，添加 spring-boot-starter-cache 依赖以及 Ehcache 依赖

<dependency>
  <groupId>org.springframework.bootgroupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-cacheartifactId>
dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.bootgroupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
dependency>
<dependency>
  <groupId>net.sf.ehcachegroupId>
  <artifactId>ehcacheartifactId>
dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.bootgroupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
  <scope>testscope>
dependency>
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2. 添加缓存配置文件

如果 Ehcache 的依赖存在，并且在 classpath 下有一个名为 echache.xml 的 Ehcache 配置文件，那么 EhCacheCacheManager 将会自动作为缓存的实现。因此，在 resources 目录下创建 ehcache.xml 文件作为 Ehcache 缓存的配置文件，如下：

<ehcache>
    <diskStore path="java.io.tmpdir/cache"/>
    <defaultCache
            maxElementsInMemory="10000"
            eternal="false"
            timeToIdleSeconds="120"
            timeToLiveSeconds="120"
            overflowToDisk="false"
            diskPersistent="false"
            diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"
    />
    
    <cache name="book_cache"
           maxElementsInMemory="10000"
           eternal="true"
           timeToIdleSeconds="120"
           timeToLiveSeconds="120"
           overflowToDisk="true"
           diskPersistent="true"
           diskExpiryThreadIntervalSeconds="600"/>
ehcache>
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这是一个常规的 Ehcache 配置文件，提供了两个缓存策略，一个是默认的，另一个名为 book_cache 。还有更为详细的 Ehcache 配置，此处不再一一介绍。如果开发者想自定义 Ehcache 配置文件的名称和位置，可以在 application.properties 中添加如下配置：

spring.cache.ehcache.config=classpath:ehcache2.xml
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3. 开启缓存

在项目的入口类添加 @EnableCaching 注解开启缓存，如下

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

Book

public class Book implements Serializable {
    private Integer id;
    private String name;
    private String author;

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                '}';
    }

    public Integer getId() {
        return id;
    }

    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getAuthor() {
        return author;
    }

    public void setAuthor(String author) {
        this.author = author;
    }
}
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BookDao

@Repository
@CacheConfig(cacheNames = "book_cache")
public class BookDao {
    @Cacheable
    public Book getBookById(Integer id) {
        System.out.println("getBookById");
        Book book = new Book();
        book.setId(id);
        book.setName("三国演义");
        book.setAuthor("罗贯中");
        return book;
    }
    @CachePut(key = "#book.id")
    public Book updateBookById(Book book) {
        System.out.println("updateBookById");
        book.setName("三国演义2");
        return book;
    }
    @CacheEvict(key = "#id")
    public void deleteBookById(Integer id) {
        System.out.println("deleteBookById");
    }
}
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代码解释：

• 在 BookDao 上添加 @CacheConfig 注解指明使用的缓存名字，这个配置可选，若不使用 @CacheConfig ，则直接在 @Cacheable 注解中指明缓存名字

• 在 getBookById 方法上添加 @Cacheable 注解表示对该方法进行缓存，默认情况下，缓存的key是方法的参数，缓存的 value 是方法的返回值。当开发者在其他类中调用该方法时，首先会根据调用参数查看缓存中是否有相关数据，若有，则直接使用缓存数据，该方法不会执行，否则执行该方法，执行成功后将返回值缓存起来，但若是在当前类中调用该方法，则缓存不会生效

• @Cacheable 注解中还有一个属性 condition 用来描述缓存的执行时机，例如 @Cacheable(“#id%2==0”) 表示 id 对 2 取模为0时才进缓存，否则不缓存

• 如果开发者不想使用默认到的 key ，也可以像 updateBookById 和 deleteBookById 一样自定义 key，@CachePut(key = “#book.id”) 表示缓存的key 为参数book 对象中 id 的值，@CacheEvict(key = “#id”)表示缓存的key为参数id。除了这种使用参数定义 key 的方式外，Spring 还提供了一个 root 对象用来生成 key ，如图
  | 属性名称 | 属性描述 | 用法示例 |
  | — | — | — |
  | methodName | 当前方法名 | #root.methodName |
  | method | 当前方法对象 | #root.method.name |
  | caches | 当前方法使用的缓存 | #root.caches[0].name |
  | target | 当前被调用的对象 | #root.target |
  | targetClass | 当前被调用的对象的class | #root.targetClass |
  | args | 当前方法参数数组 | #root.args[0] |

• 如果这些 key 不能满足开发需求，开发者也可以自定义缓存 key 的生成器 KeyGenerator，如下

@Component
public class MyKeyGenerator implements KeyGenerator {
    @Override
    public Object generate(Object target, Method method, Object... params) {
        return Arrays.toString(params);
    }
}
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然后在 @Cacheable 注解中引用 MyKeyGenerator 实例即可

@Service
@CacheConfig(cacheNames = "book_cache")
public class BookDao {
    @Autowired
    MyKeyGenerator myKeyGenerator;
    @Cacheable(keyGenerator = "myKeyGenerator")
    public Book getBookById(Integer id) {
        System.out.println("getBookById");
        Book book = new Book();
        book.setId(id);
        book.setName("三国演义");
        book.setAuthor("罗贯中");
        return book;
    }
    @CachePut(key = "#book.id")
    public Book updateBookById(Book book) {
        System.out.println("updateBookById");
        book.setName("三国演义2");
        return book;
    }
    @CacheEvict(key = "#id")
    public void deleteBookById(Integer id) {
        System.out.println("deleteBookById");
    }
}
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MyKeyGenerator 中的 generate 方法的参数分别是当前对象、当前请求的方法以及方法的参数，开发者可根据这些信息组成一个新的 key 返回，返回值就是缓存的 key。

• @CachePut 注解一般用于数据更新方法上，与 @Cacheable 注解不同，添加了 @CachePut 注解的方法每次在执行时都不去检查缓存中是否有数据，而是直接执行方法，然后将方法的执行结果缓存起来，如果 key 对应的数据已经被缓存起来了，就会覆盖之前的数据，这样可以避免再次加载数据时获取到脏数据。同时 @CachePut 具有和 @Cacheable 类似的属性
• @CacheEvict 注解一般用于删除方法上，表示移除一个 key 对应的缓存。@CacheEvict 注解由两个特殊属性：allEntries 和 beforeInvocation，其中 allEntries 表示是否将所有的缓存数据都移除，默认为 false，beforeInvocation 表示是否在方法执行之前移除缓存中的数据，默认为 false ，即在方法执行之后移除缓存中的数据

5. 创建测试类

创建测试类，对 Service 中的方法进行测试

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class CacheApplicationTests {
    @Autowired
    BookDao bookDao;
    @Test
    public void contextLoads() {
        bookDao.deleteBookById(1);
        bookDao.getBookById(1);
        bookDao.getBookById(1);
        bookDao.deleteBookById(1);
        Book b3 = bookDao.getBookById(1);
        System.out.println("b3:"+b3);
        Book b = new Book();
        b.setName("三国演义");
        b.setAuthor("罗贯中");
        b.setId(1);
        bookDao.updateBookById(b);
        Book b4 = bookDao.getBookById(1);
        System.out.println("b4:"+b4);
    }
}
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执行该方法，控制台打印日志如下：

deleteBookById
getBookById
deleteBookById
getBookById
b3:Book{id=1, name='三国演义', author='罗贯中'}
updateBookById
b4:Book{id=1, name='三国演义2', author='罗贯中'}
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为了防止来回测试缓存的影响，这里先执行删除操作（同时也会删除缓存）。然后执行了一次查询，正常打印，接着又执行了一次查询没打印（直接读取的缓存），然后执行删除，接着再执行查询正常打印（删除操作也删除了缓存），再接着执行更新操作（同时更新了缓存），最后再次查询，打印更新后的数据。