MyBatis缓存机制学习（一级缓存，二级缓存，二级缓存击中情况）

简介

MyBatis是常见的Java数据库访问层框架。

一级缓存介绍

在应用运行过程中，我们有可能在一次数据库会话中，执行多次查询条件完全相同的SQL，MyBatis提供了一级缓存的方案优化这部分场景，如果是相同的SQL语句，会优先命中一级缓存，避免直接对数据库进行查询，提高性能。具体执行过程如下图所示。

 

 

每个SqlSession中持有了Executor(译：执行器)，每个Executor中有一个LocalCache。当用户发起查询时，MyBatis根据当前执行的语句生成MappedStatement（译：映射声明），在Local Cache进行查询，如果缓存命中的话，直接返回结果给用户，如果缓存没有命中的话，查询数据库，结果写入Local Cache，最后返回结果给用户

一级缓存配置

如何使用MyBatis一级缓存。开发者只需在MyBatis的配置文件中，添加如下语句，就可以使用一级缓存。共有两个选项，SESSION或者STATEMENT，默认是SESSION级别，即在一个MyBatis会话中执行的所有语句，都会共享这一个缓存。一种是STATEMENT级别，可以理解为缓存只对当前执行的这一个Statement有效。

 

<setting name="localCacheScope" value="SESSION"/>

一级缓存实验

创建示例表student，创建对应的POJO类和增改的方法

 

DROP TABLE IF EXISTS `student`;

CREATE TABLE `student` (
  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(200) COLLATE utf8_bin DEFAULT NULL,
  `age` tinyint(3) unsigned DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=8 DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin;

LOCK TABLES `student` WRITE;

INSERT INTO `student` (`id`, `name`, `age`) VALUES (1,'点点',16),(2,'平平',16),(3,'美美',16),(4,'团团',16);

UNLOCK TABLES;

实验1

开启一级缓存，范围为会话级别，调用三次getStudentById，代码如下所示

 

public void getStudentById() throws Exception {
        SqlSession sqlSession = factory.openSession(true); // 自动提交事务
        StudentMapper studentMapper = sqlSession.getMapper(StudentMapper.class);
        System.out.println(studentMapper.getStudentById(1));
        System.out.println(studentMapper.getStudentById(1));
        System.out.println(studentMapper.getStudentById(1));
    }

 

只有第一次真正查询了数据库，后续的查询使用了一级缓存。

实验2

增加了对数据库的修改操作，验证在一次数据库会话中，如果对数据库发生了修改操作，一级缓存是否会失效。

 

@Test
public void addStudent() throws Exception {
        SqlSession sqlSession = factory.openSession(true); // 自动提交事务
        StudentMapper studentMapper = sqlSession.getMapper(StudentMapper.class);
        System.out.println(studentMapper.getStudentById(1));
        System.out.println("增加了" + studentMapper.addStudent(buildStudent()) + "个学生");
        System.out.println(studentMapper.getStudentById(1));
        sqlSession.close();
}

 

在修改操作后执行的相同查询，查询了数据库，一级缓存失效。

实验3

开启两个SqlSession，在sqlSession1中查询数据，使一级缓存生效，在sqlSession2中更新数据库，验证一级缓存只在数据库会话内部共享。

 

@Test
public void testLocalCacheScope() throws Exception {
        SqlSession sqlSession1 = factory.openSession(true); 
        SqlSession sqlSession2 = factory.openSession(true); 

        StudentMapper studentMapper = sqlSession1.getMapper(StudentMapper.class);
        StudentMapper studentMapper2 = sqlSession2.getMapper(StudentMapper.class);

        System.out.println("studentMapper读取数据: " + studentMapper.getStudentById(1));
        System.out.println("studentMapper读取数据: " + studentMapper.getStudentById(1));
        System.out.println("studentMapper2更新了" + studentMapper2.updateStudentName("小岑",1) + "个学生的数据");
        System.out.println("studentMapper读取数据: " + studentMapper.getStudentById(1));
        System.out.println("studentMapper2读取数据: " + studentMapper2.getStudentById(1));
}

 

sqlSession2更新了id为1的学生的姓名，从凯伦改为了小岑，但session1之后的查询中，id为1的学生的名字还是凯伦，出现了脏数据，也证明了之前的设想，一级缓存只在数据库会话内部共享。

一级缓存工作流程

 

 

核心类

SqlSession： 对外提供了用户和数据库之间交互需要的所有方法，隐藏了底层的细节。默认实现类是DefaultSqlSession。
Executor(执行器)： SqlSession向用户提供操作数据库的方法，但和数据库操作有关的职责都会委托给Executor。
BaseExecutor： BaseExecutor是一个实现了Executor接口的抽象类，定义若干抽象方法，在执行的时候，把具体的操作委托给子类进行执行。
Local Cache的查询和写入是在Executor内部完成的。在阅读BaseExecutor的代码后发现Local Cache是BaseExecutor内部的一个成员变量，如下代码所示。
Cache： MyBatis中的Cache接口，提供了和缓存相关的最基本的操作

过程描述

1.首先需要初始化SqlSession，通过DefaultSqlSessionFactory开启SqlSession
2.在初始化SqlSesion时，会使用Configuration类创建一个全新的Executor，作为DefaultSqlSession构造函数的参数
3.SqlSession创建完毕后，根据Statment的不同类型，会进入SqlSession的不同方法中，如果是Select语句的话，最后会执行到SqlSession的selectList
4.SqlSession把具体的查询职责委托给了Executor。如果只开启了一级缓存的话，首先会进入BaseExecutor的query方法。
5.在上述代码中，会先根据传入的参数生成CacheKey
6.将MappedStatement的Id、SQL的offset、SQL的limit、SQL本身以及SQL中的参数传入了CacheKey这个类，最终构成CacheKey。
7.CacheKey内容有：首先是成员变量和构造函数，有一个初始的hachcode和乘数，同时维护了一个内部的updatelist。在CacheKey的update方法中，会进行一个hashcode和checksum的计算，同时把传入的参数添加进updatelist中，同时重写了CacheKey的equals方法
8.除去hashcode、checksum和count的比较外，只要updatelist中的元素一一对应相等，那么就可以认为是CacheKey相等。只要两条SQL的下列五个值相同，即可以认为是相同的SQL。

 

Statement Id + Offset + Limmit + Sql + Params

9.BaseExecutor的query方法继续往下走,如果查不到的话，就从数据库查，在queryFromDatabase中，会对localcache进行写入。在query方法执行的最后，会判断一级缓存级别是否是STATEMENT级别，如果是的话，就清空缓存，这也就是STATEMENT级别的一级缓存无法共享localCache的原因。
10.SqlSession的insert方法和delete方法，都会统一走update的流程.每次执行update前都会清空localCache。

一级缓存的总结

MyBatis一级缓存的生命周期和SqlSession一致。
MyBatis一级缓存内部设计简单，只是一个没有容量限定的HashMap，在缓存的功能性上有所欠缺。
MyBatis的一级缓存最大范围是SqlSession内部，有多个SqlSession或者分布式的环境下，数据库写操作会引起脏数据，建议设定缓存级别为Statement

二级缓存

1.MyBatis的二级缓存相对于一级缓存来说，实现了SqlSession之间缓存数据的共享，同时粒度更加的细，能够到namespace级别，通过Cache接口实现类不同的组合，对Cache的可控性也更强。
2.MyBatis在多表查询时，极大可能会出现脏数据，有设计上的缺陷，安全使用二级缓存的条件比较苛刻。
3.在分布式环境下，由于默认的MyBatis Cache实现都是基于本地的，分布式环境下必然会出现读取到脏数据，需要使用集中式缓存将MyBatis的Cache接口实现，有一定的开发成本，直接使用Redis、Memcached等分布式缓存可能成本更低，安全性也更高。

什么时候才能命中二级缓存，什么时候才能存到二级缓存里

如果二级缓存想要命中实现，则必须要将上一次sqlSession commit之后才能生效，不然将不会命中，原因：两个不同的session必须提交前面一个session才能缓存生效的原因是因为mybatis的缓存会被一个transactioncache类包装住，所有的cache.putObject全部都会被暂时存到一个map里，等事务提交以后，这个map里的缓存对象才会被真正的cache类执行putObject操作。这么设计的原因是为了防止事务执行过程中出异常导致回滚，如果get到object后直接put进缓存，万一发生回滚，就很容易导致mybatis缓存被脏读