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SpringBoot系列—缓存及其源码分析（十六）

后端2024-04-29 19:58:14

个人博客：haichenyi.com。感谢关注

??缓存是每个项目都用到的为了提高接口响应效率，降低数据库的查询压力，从而提高系统性能。所以，缓存对于一个项目来说是至关重要的。

简介

??spring 3+之后，就定义了CacheManager和Cache接口来统一不同的缓存技术。

CacheManager：缓存管理器，用于管理各种Cache缓存组件
Cahce：定义了各种操作，Spring在Cache接口下提供了各种xxCache的实现；比如：ConcurrentMapCache，RedisCache，JCacheCache等等

源码解析

??这里我以默认缓存为例：ConcurrentMapCache

??上面说了，缓存只用配置就可以直接使用，所以，配置，一说到配置，我们就会想到之前说的自动配置类AutoConfigure。如下图：

缓存结构图.png

??我们看到，自动配置类目录下面有一个cache包，这就是缓存自动配置的包，我们熟悉的类就有CacheProperties这个类，我们点进去看：

缓存配置类 .png

??我们熟悉的prefix就在这里了，也就是我们在全局配置类里面的键。

??这里，配置的一般都是这个类里面的全局变量，我把这个CacheType给框出来了（下面的cacheNames这个list变量也很重要），上面的注释的意思是说，缓存类型，默认情况下，是根据环境自动检测的。

??我们上面说到CacheManager和Cache接口是用来同意管理不同的缓存技术。不同的，也就是指的我们这里的缓存类型。所以，我们这里的缓存类型肯定有好几种，然后，这里又讲是根据环境自动检测的。也就是我们配置好的。也就是我们在全局配置类里面配置好的

spring.cache.xxx=xxx

??既然是配置，肯定是定义了之后才能配置的，没定义，怎么可能配置，spring又不是神。那，定义了那些种类的缓存技术呢？我们看一下CacheType类

缓存枚举类 .png

??定义的，就这10种：GENERIC，JCACHE，EHCACHE，HAZELCAST，INFINISPAN，COUCHBASE，REDIS，CAFFEINE，SIMPLE，NONE。作为一个初学者，我想一眼看过去，我们能看到熟悉的Redis，学后天，Redis框架肯定要学。

??我们现在，什么都没有配置，默认的缓存类型就是这个Simple，可以在Cache目录下面的CacheAutoConfiguration类中看到selectImports方法，在这里打断点，我们debug模式运行，我们就能看到它导入的缓存类型，然后，每个进行检测，看匹配哪一个。

默认导入的缓存 .png

??我们就看一下SimpleCacheConfiguration是怎么实现的

SimpleCacheConfiguration图 .png

??我们看到了，SimpleCacheConfiguration默认使用的是：ConcurrentMapCacheManager，我们，看一下这个Manager是怎么实现的

ConcurrentMapCacheManager图1 .png

ConcurrentMapCacheManager图2.png

??这类，实现的就是CacheManager接口，而CacheManager接口就只有两个方法，就是上图中的两个方法setCacheNames 和 getCache

??先说一下数据是怎么缓存的，缓存是一个容器，这个容器怎么获取的呢？就是通过这里的name，name是获取这个容器的key，然后里面的数据存放形式，都是key-value的形式存放的。这个key也是我们定义的，value就是数据库查询的数据。如下图。

缓存图.png

??这个setCacheNames，就是，我们配置的cacheNames的值，它会获取好之后，将这些值封装成list，通过setCacheNames方法赋值给这里的变量cacheMap。我们可以看一下这个变量：

private final ConcurrentMap<String, Cache> cacheMap = new ConcurrentHashMap<>(16);

??然后就是这个getCache方法，上面的setCacheNames以cacheName为键去存这个Cache，这个就是刚好相反，获取方法，通过cacheName去获取这个Cache。

??然后，我们现在是获取到了这个缓存容器，那么，我们要怎么从这个缓存容器中去获取我们对应的数据呢？

??我们看到上面那个变量是Map是以String为键，以Cache为值，我们最开始说过了，Cache和CacheManager是用来管理不同缓存技术的接口，所以，这里的值不可能是一个接口对象，肯定是它的实现类，我们再仔细看上面两个方法的实现类，我们会看到

//setCacheNames方法
this.cacheMap.put(name, createConcurrentMapCache(name));

//getCache方法
cache = createConcurrentMapCache(name);

??很明显，这里就是Cache对象是怎么创建的，我们点到这个方法里面去看：

/**
     * Create a new ConcurrentMapCache instance for the specified cache name.
     * @param name the name of the cache
     * @return the ConcurrentMapCache (or a decorator thereof)
     */
    protected Cache createConcurrentMapCache(String name) {
        SerializationDelegate actualSerialization = (isStoreByValue() this.serialization : null);
        return new ConcurrentMapCache(name, new ConcurrentHashMap<>(256),
                isAllowNullValues(), actualSerialization);

    }

??所以，它这里是new的ConcurrentMapCache肯定是Cache的实现类。我们看到这个构造方法，第二个参数是一个hashMap，而我们的缓存容器里面也是以键值对的方式存储数据的。我们再看这个ConcurrentMapCache

ConcurrentMapCache图.png

??一共就只有三个全局变量，第一个name，是我们前面传过来的cacheName，第二个是Map<object,object>类型，第三个是SerializationDelegate类型的变量，序列化的一个什么东西。排除法判断，只可能这个Map就是用来存放我们的缓存数据的。我们搜索这个变量，我们会看到如下几个方法：

    //获取缓存数据
    @Override
    @Nullable
    protected Object lookup(Object key) {
        return this.store.get(key);
    }

    //存放
    @Override
    public void put(Object key, @Nullable Object value) {
        this.store.put(key, toStoreValue(value));
    }
    
    //通过key移除数据
    @Override
    public void evict(Object key) {
        this.store.remove(key);
    }
    
    //清空所有数据
    @Override
    public void clear() {
        this.store.clear();
    }

    //清空所有数据
    @Override
    public boolean invalidate() {
        boolean notEmpty = !this.store.isEmpty();
        this.store.clear();
        return notEmpty;
    }

??至此，缓存怎么存放，怎么获取都说完了。

用法

??与前面差不多，都是在启动类上面开启，在方法上面标记注解就行了

@EnableCaching：在启动类上，开启基于注解的缓存
@Cacheable：标在方法上，返回的结果会进行缓存(先查缓存中的结果，没有则调用方法并将结果放到缓存中)
@CachePut：保证方法被调用后，又将对应缓存中的数据更新（先调用方法，调完方法再将结果放到缓存）
@CacheEvict：清除缓存

??@Cacheable，@CachePut，@CacheEvict三个注解都有几个重要的属性：

cacheNames：缓存的名字。
key: 作为缓存中的Key值，可以使用SpEL表达式指定（不指定，key就是参数值），缓存结果是方法返回值

??上面两个属性是前面我们一直都在强调的比较重要的属性，然后，清除缓存的注解中还有两个属性需要了解:

allEntries =true : 指定清除这个缓存中所有数据。
beforeInvocation = true : true在方法之前执行；默认false在方法之后执行,出现一场则不会清除缓存

??我这里值贴出来缓存相关的类：

@Service
public class UserService {
    @Autowired
    UserMapper userMapper;

    @Cacheable(cacheNames = "user", key = "#id")
    public User getUser(Integer id) {
        return userMapper.getUserById(id);
    }

    @CachePut(cacheNames = "user", key = "#result.id")
    public User updateUser(User user) {
        userMapper.updateUser(user);
        return user;
    }

    @CacheEvict(cacheNames = "user", key = "#result")
    public Integer deleteUser(Integer id) {
        userMapper.deleteUserById(id);
        return id;
    }

}

总结

??第一步：默认采用的是SimpleCacheConfiguration 使用 ConcurrentMapCacheManager

??第二步：getCache 获取的是 ConcurrentMapCache 缓存对象进行存取数据,它使用ConcurrentMap<Object,Object>对象进行缓存数据。

@Cacheable(cacheNames = "user", key = "#id")

第一次请求时：

??第三步：当发送第一次请求时，会从getCache(name)中获取，看有没有ConcurrentMapCache缓存对象,如果没有则创建出来, 并且创建出来的key就是通过

@Cacheable(cacheNames = "user")标识的name值

??第四步：接着会从ConcurrentMapCache里面调用lookup获取缓存数据,通过key值获取的,

默认采用的是service方法中的参数值,如果缓存中没有获取到,则调用目标方法进行获取数据（即从数据库中查询）,获取之后则再将它放到缓存中(key=参数值,value=返回值)

第二次请求时：

??第五步：如果再次调用则还是先ConcurrentMapCacheManager.getCache()获取缓存对象,如果有则直接返回, 如果没有则创建

??第六步：然后再调用 ConcurrentMapCache.lookup方法从缓存中获取数据, 如果缓存有数据则直接响应回去,不会再去调用目标方法

第三次请求与第二次一样

如果缓存中没有缓存管理器,则与第一次请求一致

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源码解析

用法

总结

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