Spring Boot中的缓存支持（一）注解配置与EhCache使用

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    <div data-note-content="" class="show-content">
      <p>随着时间的积累，应用的使用用户不断增加，数据规模也越来越大，往往数据库查询操作会成为影响用户使用体验的瓶颈，此时使用缓存往往是解决这一问题非常好的手段之一。Spring 3开始提供了强大的基于注解的缓存支持，可以通过注解配置方式低侵入的给原有Spring应用增加缓存功能，提高数据访问性能。</p>

在Spring Boot中对于缓存的支持，提供了一系列的自动化配置，使我们可以非常方便的使用缓存。下面我们通过一个简单的例子来展示，我们是如何给一个既有应用增加缓存功能的。

快速入门

首先，下载样例工程chapter3-2-2。本例通过spring-data-jpa实现了对User用户表的一些操作，若没有这个基础，可以先阅读《使用Spring-data-jpa简化数据访问层》一文对数据访问有所基础。

准备工作

为了更好的理解缓存，我们先对该工程做一些简单的改造。

application.properties文件中新增spring.jpa.properties.hibernate.show_sql=true，开启hibernate对sql语句的打印
修改单元测试ApplicationTests，初始化插入User表一条用户名为AAA，年龄为10的数据。并通过findByName函数完成两次查询。



@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)

@SpringApplicationConfiguration(Application.class)

public class ApplicationTests {


<span class="hljs-meta">@Autowired</span></br>
<span class="hljs-keyword">private</span> UserRepository userRepository;</br></br>

<span class="hljs-meta">@Before</span></br>
<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">before</span><span class="hljs-params">()</span> </span>{</br>
    userRepository.save(<span class="hljs-keyword">new</span> User(<span class="hljs-string">"AAA"</span>, <span class="hljs-number">10</span>));</br>
}</br></br>

<span class="hljs-meta">@Test</span></br>
<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">test</span><span class="hljs-params">()</span> <span class="hljs-keyword">throws</span> Exception </span>{</br>
    User u1 = userRepository.findByName(<span class="hljs-string">"AAA"</span>);</br>
    System.out.println(<span class="hljs-string">"第一次查询："</span> + u1.getAge());</br></br>

    User u2 = userRepository.findByName(<span class="hljs-string">"AAA"</span>);</br>
    System.out.println(<span class="hljs-string">"第二次查询："</span> + u2.getAge());</br>
}</br></br>

}

执行单元测试，我们可以在控制台中看到下面内容。

Hibernate: insert into user (age, name) values (?, ?)
Hibernate: select user0_.id as id1_0_, user0_.age as age2_0_, user0_.name as name3_0_ from user user0_ where user0_.name=?
第一次查询：10
Hibernate: select user0_.id as id1_0_, user0_.age as age2_0_, user0_.name as name3_0_ from user user0_ where user0_.name=?
第二次查询：10

在测试用例执行前，插入了一条User记录。然后每次findByName调用时，都执行了一句select语句来查询用户名为AAA的记录。

引入缓存

在pom.xml中引入cache依赖，添加如下内容：

<dependency>

    <groupId>org.springframework.boot</groupId>

    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>

</dependency>

在Spring Boot主类中增加@EnableCaching注解开启缓存功能，如下：

@SpringBootApplication


@EnableCaching
public class Application {


<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">static</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">main</span><span class="hljs-params">(String[] args)</span> </span>{</br>
    SpringApplication.run(Application.class, args);</br>
}</br></br>

}

在数据访问接口中，增加缓存配置注解，如：

@CacheConfig(cacheNames = "users")
public interface 
UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {


<span class="hljs-meta">@Cacheable</span></br>
<span class="hljs-function">User <span class="hljs-title">findByName</span><span class="hljs-params">(String name)</span></span>;</br>



}

再来执行以下单元测试，可以在控制台中输出了下面的内容：

Hibernate: insert into user (age, name) values (?, ?)
Hibernate: select user0_.id as id1_0_, user0_.age as age2_0_, user0_.name as name3_0_ from user user0_ where user0_.name=?
第一次查询：10
第二次查询：10

到这里，我们可以看到，在调用第二次findByName函数时，没有再执行select语句，也就直接减少了一次数据库的读取操作。

为了可以更好的观察，缓存的存储，我们可以在单元测试中注入cacheManager。

@Autowired
private CacheManager cacheManager;

使用debug模式运行单元测试，观察cacheManager中的缓存集users以及其中的User对象的缓存加深理解。

Cache注解详解

回过头来我们再来看，这里使用到的两个注解分别作了什么事情。

@CacheConfig：主要用于配置该类中会用到的一些共用的缓存配置。在这里@CacheConfig(cacheNames = "users")：配置了该数据访问对象中返回的内容将存储于名为users的缓存对象中，我们也可以不使用该注解，直接通过@Cacheable自己配置缓存集的名字来定义。
@Cacheable：配置了findByName函数的返回值将被加入缓存。同时在查询时，会先从缓存中获取，若不存在才再发起对数据库的访问。该注解主要有下面几个参数：
value、cacheNames：两个等同的参数（cacheNames为Spring 4新增，作为value的别名），用于指定缓存存储的集合名。由于Spring 4中新增了@CacheConfig，因此在Spring 3中原本必须有的value属性，也成为非必需项了
key：缓存对象存储在Map集合中的key值，非必需，缺省按照函数的所有参数组合作为key值，若自己配置需使用SpEL表达式，比如：@Cacheable(key = "#p0")：使用函数第一个参数作为缓存的key值，更多关于SpEL表达式的详细内容可参考官方文档
condition：缓存对象的条件，非必需，也需使用SpEL表达式，只有满足表达式条件的内容才会被缓存，比如：@Cacheable(key = "#p0", condition = "#p0.length() < 3")，表示只有当第一个参数的长度小于3的时候才会被缓存，若做此配置上面的AAA用户就不会被缓存，读者可自行实验尝试。
unless：另外一个缓存条件参数，非必需，需使用SpEL表达式。它不同于condition参数的地方在于它的判断时机，该条件是在函数被调用之后才做判断的，所以它可以通过对result进行判断。
keyGenerator：用于指定key生成器，非必需。若需要指定一个自定义的key生成器，我们需要去实现org.springframework.cache.interceptor.KeyGenerator接口，并使用该参数来指定。需要注意的是：该参数与key是互斥的
cacheManager：用于指定使用哪个缓存管理器，非必需。只有当有多个时才需要使用
cacheResolver：用于指定使用那个缓存解析器，非必需。需通过org.springframework.cache.interceptor.CacheResolver接口来实现自己的缓存解析器，并用该参数指定。

除了这里用到的两个注解之外，还有下面几个核心注解：

@CachePut：配置于函数上，能够根据参数定义条件来进行缓存，它与@Cacheable不同的是，它每次都会真是调用函数，所以主要用于数据新增和修改操作上。它的参数与@Cacheable类似，具体功能可参考上面对@Cacheable参数的解析
@CacheEvict：配置于函数上，通常用在删除方法上，用来从缓存中移除相应数据。除了同@Cacheable一样的参数之外，它还有下面两个参数：
allEntries：非必需，默认为false。当为true时，会移除所有数据
beforeInvocation：非必需，默认为false，会在调用方法之后移除数据。当为true时，会在调用方法之前移除数据。

缓存配置

完成了上面的缓存实验之后，可能大家会问，那我们在Spring Boot中到底使用了什么缓存呢？

在Spring Boot中通过@EnableCaching注解自动化配置合适的缓存管理器（CacheManager），Spring Boot根据下面的顺序去侦测缓存提供者：

Generic
JCache (JSR-107)
EhCache 2.x
Hazelcast
Infinispan
Redis
Guava
Simple

除了按顺序侦测外，我们也可以通过配置属性spring.cache.type来强制指定。我们可以通过debug调试查看cacheManager对象的实例来判断当前使用了什么缓存。

本文中不对所有的缓存做详细介绍，下面以常用的EhCache为例，看看如何配置来使用EhCache进行缓存管理。

在Spring Boot中开启EhCache非常简单，只需要在工程中加入ehcache.xml配置文件并在pom.xml中增加ehcache依赖，框架只要发现该文件，就会创建EhCache的缓存管理器。

在src/main/resources目录下创建：ehcache.xml

<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:noNamespaceSchemaLocation="ehcache.xsd">


<span class="hljs-tag">&lt;<span class="hljs-name">cache</span> <span class="hljs-attr">name</span>=<span class="hljs-string">"users"</span></br>
       <span class="hljs-attr">maxEntriesLocalHeap</span>=<span class="hljs-string">"200"</span></br>
       <span class="hljs-attr">timeToLiveSeconds</span>=<span class="hljs-string">"600"</span>&gt;</span></br>
<span class="hljs-tag">&lt;/<span class="hljs-name">cache</span>&gt;</span></br></br>

</ehcache>

在pom.xml中加入

<dependency>

    <groupId>net.sf.ehcache</groupId>

    <artifactId>ehcache</artifactId>

</dependency>

完成上面的配置之后，再通过debug模式运行单元测试，观察此时CacheManager已经是EhCacheManager实例，说明EhCache开启成功了。

对于EhCache的配置文件也可以通过application.properties文件中使用spring.cache.ehcache.config属性来指定，比如：

spring.cache.ehcache.config=classpath:config/another-config.xml

完整示例：Chapter-4-4-1

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