【Spring】之 Spring Cache

野性酷女 2022-12-16 13:06 358阅读 0赞

# 一、Spring Cache 简介 #

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*  之前我们操作 Redis 缓存的时候使用的是 Spring Boot 提供的 RedisTemplate 或者 StringRedisTemplate。这种操作需要的编码比较多一点，所以，Spring 从 3.1 开始就定义了 `org.springframework.cache.Cache` 和 `org.springframework.cache.CacheManager` 接口来统一不同的缓存技术，并支持使用 `JCahce(JSR-107)` 注解简化我们的开发。
 *  Cache 接口定义了缓存组件的规范，包含了缓存的各种操作集合；Spring 的 Cache 接口为我们提供了各种 `xxxCache` 的实现，比如：RedisCache、EhCacheCache、ConcurrentMapCache 等等。
 *  每次调用需要缓存功能的方法时，Spring 会检查指定参数的指定目标方法是否已经被调用过；如果有被调用过就直接从缓存中获取方法调用后的结果，如果没有就调用方法并把结果放到缓存中再返回给用户，下次调用时直接从缓存中获取。

Spring Cache 官方文档：[https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/spring-framework-reference/integration.html\#cache][https_docs.spring.io_spring-framework_docs_current_spring-framework-reference_integration.html_cache]

# 二、Spring Cache 实战 #

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### 1、项目整合 Spring Cache ###

**1）、引入依赖**

<dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
    </dependency>

**2）、添加配置**

# 操作的缓存类型为 redis
    spring.cache.type=redis
    
    # spring.cache.cache-names=qq,毫秒为单位
    spring.cache.redis.time-to-live=3600000
    
    # 如果指定了前缀就用我们指定的前缀，如果没有就默认使用缓存的名字作为前缀
    spring.cache.redis.key-prefix=CACHE_
    spring.cache.redis.use-key-prefix=true
    
    # 是否缓存空值，防止缓存穿透
    spring.cache.redis.cache-null-values=true

**3）、开启缓存功能**

@EnableCaching
    @SpringBootApplication
    public class MyApplication { 
        ....
    }

### 2、使用 Spring Cache ###

Spring Cache 主要使用注解的方式来完成缓存的操作，主要的注解如下：

*  `@Cacheable`: Triggers cache population.（*触发将数据保存到缓存的操作*）
 *  `@CacheEvict`: Triggers cache eviction.（*触发将数据从缓存中删除的操作*）
 *  `@CachePut`: Updates the cache without interfering with the method execution. （*不影响方法执行地更新缓存数据*）
 *  `@Caching`: Regroups multiple cache operations to be applied on a method. （对上面的操作进行组合在一起操作）
 *  `@CacheConfig`: Shares some common cache-related settings at class-level.（在类级别共享缓存的相同配置）

**1）、@Cacheable 注解**

@Cacheable(value = { "category"}, key = "#root.method.name")
    public CategoryEntity getCategory() { 
        // get CategoryEntity
    }

使用 `@Cacheable` 注解修饰的方法代表当前方法的结果需要缓存，如果缓存中有，方法都不用调用，如果缓存中没有，会调用方法，最后将方法的结果放入缓存。

value 属性表示缓存的分区，每一个需要缓存的数据我们都应该指定要放到哪个名字的缓存分区（*缓存的分区按照业务类型区分*）。这里我们指定方法返回的数据存放到 “category” 分区中。

key 属性表示缓存中存放数据的 key 的命名规则，key 的默认生成规则为：`缓存的名字::SimpleKey::[]` (自主生成的 key 值)，这里我们使用自定义规则命名，key 属性值只支持 SpEL 表达式，"\#root.method.name" 表示使用方法名作为缓存数据的 key 值。同时，如果我们在配置文件中配置了 key 值的前缀，那么将会结合前缀一起拼接成最终的缓存 key 值。

缓存的 value 值，默认使用 jdk 序列化机制，将序列化的数据存到 redis 中，并且设置过期时间 `ttl` 为 -1（永不过期）。想要修改过期时间可以在配置文件中设置过期时间，就如前面添加的配置。

**2）、自定义缓存配置**

前面使用 `@Cacheable` 注解时提过，缓存的 value 值为 jdk 序列化后的值，如果我们想把 value 值改为 JSON 格式的数据的话就需要进行自定义缓存配置。

自定义缓存配置很简单，就是创建我们的 Cache 配置类：

@EnableConfigurationProperties(CacheProperties.class)
    @Configuration
    @EnableCaching
    public class MyCacheConfig { 
        
        // 引入 CacheProperties 参数使配置文件的配置生效
        @Bean
        public RedisCacheConfiguration redisCacheConfiguration(CacheProperties cacheProperties) { 
    
            // 创建 Redis 缓存配置
            RedisCacheConfiguration config = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig();
            
            // 配置缓存 key 为 String 类型，value 为 JSon 类型
            config = config.serializeKeysWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(new StringRedisSerializer()));
            config = config.serializeValuesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer()));
    
            // 将配置文件中所有的配置都生效
            CacheProperties.Redis redisProperties = cacheProperties.getRedis();
            if (redisProperties.getTimeToLive() != null) { 
                config = config.entryTtl(redisProperties.getTimeToLive());
            }
            if (redisProperties.getKeyPrefix() != null) { 
                config = config.prefixKeysWith(redisProperties.getKeyPrefix());
            }
            if (!redisProperties.isCacheNullValues()) { 
                config = config.disableCachingNullValues();
            }
            if (!redisProperties.isUseKeyPrefix()) { 
                config = config.disableKeyPrefix();
            }
    
            return config;
        }
    
    }

说明如下：

*  1、由于我们添加 Cache 的配置类，所以把 `@EnableCaching` 注解移到配置类中；
 *  2、一旦我们添加了自己的自定义配置类，原先在配置文件中的配置将会失效，因为源码中会读取配置文件中的配置信息；
 *  3、所以为了可以加载配置文件中的配置，我们按照源码的配置方式进行配置：首先添加 `@EnableConfigurationProperties(CacheProperties.class)` 注解开启配置文件读取功能，并引入 CacheProperties 对象，由于这个类对象已经交给了 Spring 容器管理，所以我们不需要使用 `@Autowired` 进行注入，直接作为参数引入即可。

**3）、@CacheEvict 注解**

@CacheEvict(value = "category", key = "#root.method.name")
    public void updateCascade(CategoryEntity category) { 
        // ......
    }

@CacheEvict 注解对应我们说的失效模式，这个注解会中我们的缓存中删除对应的数据：

*  value 指定要删除数据所在的缓存分区；
 *  key 指定要删除缓存数据的 key，其使用规则和 `@Cacheable` 一致

如果要删除多个 key，可以使用 `@Caching` 注解进行组合：

@Caching(evict = { 
        @CacheEvict(value = "category",key = "'category1'"),
        @CacheEvict(value = "category",key = "'category2'")
    })

注意：在 SpEL 表达式中，普通字符串需要以单引号括起来。

当然除了使用 `@Caching` 注解之外还可以使用 `allEntries` 属性来批量删除：

// 删除某个分区下的所有数据
    @CacheEvict(value = "category", allEntries = true)

**4）、@CachePut 注解**

@CachePut 注解就是对应我们说的双写模式，使用 @CachePut 注解修饰的方法如果修改了数据库的数据，则会把返回值结果放到缓存中，所以 @CachePut 注解修饰的方法一定要有返回值。

### 3、Spring Cache 的不足之处 ###

**Spring Cache 的原理**：

CacheManager(RedisCacheManager) -> Cache(RedisCache) -> Cache 负责缓存的读写

**在读模式下**：

解决缓存穿透问题可以通过设置主不存在的数据值为 null 数据，对应在配置文件中开启即可：

# 是否缓存空值，防止缓存穿透
    spring.cache.redis.cache-null-values=true

对于缓存雪崩问题，还是使用加随机值和加过期时间来解决。

而对于缓存击穿问题，由于 Spring Cache 默认是无锁的，所以无法通过加锁来解决，但 `@Cacheable` 提供了另一个参数，`syn` 同步参数：

@Cacheable(value = { "category"}, key = "#root.method.name", sync = true)

设置 `syn` 参数为 `true` 之后，Spring Cache 就会以同步方式进行数据操作，相当于加了一把锁。

**在写模式下**

我们需要解决缓存与数据库一致性问题：

*  加读写锁
 *  引入 Cannal 组件，Cannal 会感知到 MySQL 的更新，然后去更新 Redis
 *  读多写多的数据直接去数据库查询就可以了

**总结**

*  常规数据（读多写少，即时性，一致性要求不高的数据，完全可以使用Spring-Cache）
 *  写模式下只要缓存的数据有过期时间就足够了
 *  特殊数据使用特殊设计

[https_docs.spring.io_spring-framework_docs_current_spring-framework-reference_integration.html_cache]: https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/spring-framework-reference/integration.html#cache