13、缓存机制

一、概述

🌔 1、如何理解缓存？

• 提前将数据放到缓存中（内存中），下一次用的时候，直接从缓存中取数据，效率更高。
• 使用减少文件读写（IO）的方式提高执行效率
• 什么时候会使用缓存机制？–执行完全相同的SQL语句，可能会用到我们的缓存数据【因为如果两个语句之间可能发生清除缓存的操作】

• 缓存技术是我们用来优化程序的重要手段，还有哪些缓存技术呢？

• 字符串常量池

• 整数型常量池

• 线程池

• 连接池

🌔 2、MyBatis 中的缓存是怎样的呢？

• 针对 select 语句的查询结果进行缓存

• MyBatis 缓存分为三种：

• 一级缓存：将查询到的数据存储到SqlSession中。

• 二级缓存：将查询到的数据存储到SqlSessionFactory中。

• 集成其他的缓存：EhCache【Java语言开发的】、Memcache【C语言开发的】等。

🌔 3、准备工作：

• 创建一个新模块：mybatis-011-catch
• 确定打包方式、加载依赖、创建对应包结构
  
• 老样子，还是对三兄弟进行编写和测试

二、一级缓存

🌔 1、如何使用一级缓存？

• 一级缓存不需要任何配置，默认为开启状态
• 一级缓存是针对同一个SqlSession，当我们执行相同的查询语句，会直接从一级缓存中取出数据

🌔 2、假如我们想根据 id 查询汽车信息：

（1）在CarMapper接口中写一个方法

/**
* 根据 id 查询汽车信息
* @param id
* @return
*/
Car selectById(Long id);

（2）在 CarMapper,xml 映射文件中编写对应的SQL

<select id="selectById" resultType="Car">
    select * from t_car where id = #{

     id}
</select>

（3）想要看出用没用一级缓存，重点在测试方法的编写

$A: 我们直接查询相同 id 的汽车信息

@Test
public void testSelectById(){

    SqlSession sqlSession = SqlSessionUtil.openSession();
    CarMapper mapper = sqlSession.getMapper(CarMapper.class);

    Car car = mapper.selectById(31L);
    System.out.println(car);

    Car car1 = mapper.selectById(31L);
    System.out.println(car1);

    sqlSession.close();
}

此处我们可以看到就执行了一条 select * from t_car where id = 31L【这所以这里就出现了 Cache Hit Ratio 是因为我开启了二级缓存】

$B:因为我们这里用的是同一个接口实现类，如果不是一个，那么一级缓存还会有效吗？

@Test
public void testSelectById(){

    SqlSession sqlSession = SqlSessionUtil.openSession();
    CarMapper mapper1 = sqlSession.getMapper(CarMapper.class);
    CarMapper mapper2 = sqlSession.getMapper(CarMapper.class);
    Car car = mapper1.selectById(31L);
    System.out.println(car);

    Car car1 = mapper2.selectById(31L);
    System.out.println(car1);

    sqlSession.close();
}

运行结果是一样的，说明只要满足在一个SqlSession下，相同的查询语句就会使用一级缓存

$C: 我们最后再验证一下，如果不同的SqlSession，一级缓存是否还有效？

@Test
public void testSelectById() throws Exception{

    // 利用原始的创建会话的方法
    SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml"));
    // 创建两个会话
    SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();
    SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession();
    // 创建对应的接口实现类
    CarMapper mapper1 = sqlSession1.getMapper(CarMapper.class);
    CarMapper mapper2 = sqlSession2.getMapper(CarMapper.class);
    // 调用查询方法
    Car car1 = mapper1.selectById(32L);
    Car car2 = mapper2.selectById(32L);

    System.out.println(car1);
    System.out.println(car2);

    sqlSession1.close();
    sqlSession2.close();
}

此处我们使用了SqlSessionFactory的openSession方法，这个方法每次调用都会创建一个新的连接对象

可以看出，不同的SqlSession对象之间是无法使用彼此的一级缓存的。

🌔 3、有哪些情况不会走一级缓存？

• 经过上面的测试，不同的SqlSession对象

• 不是完全相同的查询语句

• 一级缓存失效了

• 在两次查询之间，通过sqlSession.clearCache();手动清理了缓存

• 在两次查询之间，调用了其他 insert / update / delete 操作 【无论是对哪个表的操作，都会清空一级缓存】

三、二级缓存

🌔 1、一级缓存与二级缓存的区别？

• 一级缓存的有效区域为当前的 SqlSession，二级缓存的有效区域是整个 SqlSessionFactory
• 二级缓存中的内容，是由一级缓存中的内容生成的

🌔 2、我们如何才能使用二级缓存？

• 全局性地开启或关闭所有映射器配置文件中已配置的任何缓存【默认已经配置好了<setting name="cacheEnabled" value="true">】
• 在我们需要使用二级缓存的映射文件中添加 <catch />
• 使用二级缓存的实体类对象必须是可序列化的 【让我们的pojo类去实现java.io.Serializable接口】
• SqlSession对象关闭或提交之后，一级缓存中的数据才会被写入到二级缓存当中。此时二级缓存才可用。

🌔 3、演示我们是如何使用二级缓存的？

• 还是以根据 id 查询汽车信息为例
• 此处我们重写一下接口方法和SQL语句，与之前的区别其实仅仅差一个 <catch />

（1）接口方法

/**
* 测试二级缓存
* @param id
* @return
*/
Car selectById2(Long id);

（2）Mapper.xml 中添加catch标签和对应SQL

<cache />
<select id="selectById2" resultType="Car">
    select * from t_car where id = #{

     id}
</select>

（3）接下来就是测试部分了：$A – 没关闭连接，没使用二级缓存、$B – 关闭连接了，使用了二级缓存

$A: 为了验证第二问第四点，我们第一个会话查询结束后先不关闭，第二个直接查询

@Test
public void testSelectById2() throws Exception{

    // 一个会话工厂
    SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml"));
    // 创建两个会话
    SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();
    SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession();
    // 创建对应的接口实现类
    CarMapper mapper1 = sqlSession1.getMapper(CarMapper.class);
    CarMapper mapper2 = sqlSession2.getMapper(CarMapper.class);
    // 调用查询方法
    Car car1 = mapper1.selectById(32L);
    System.out.println(car1);
    // 我们没有关闭会话，所以不会将一级缓存写入到二级缓存
    Car car2 = mapper2.selectById(32L);
    System.out.println(car2);

    sqlSession1.close();
    sqlSession2.close();
}

通过结果我们可以看到，当我们不关闭前一个查询的连接，确实没有将一级缓存的内容写入二级缓存，底层还是执行了两次查询

$B: 这回我们执行完第一条查询就将这个会话关闭，看这次二级缓存中是否有数据

@Test
public void testSelectById2() throws Exception{

    // 一个会话工厂
    SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml"));
    // 创建两个会话
    SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();
    SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession();
    // 创建对应的接口实现类
    CarMapper mapper1 = sqlSession1.getMapper(CarMapper.class);
    CarMapper mapper2 = sqlSession2.getMapper(CarMapper.class);
    // 调用查询方法
    Car car1 = mapper1.selectById(32L);
    System.out.println(car1);
    sqlSession1.close();
    // 我们没有关闭会话，所以不会将一级缓存写入到二级缓存
    Car car2 = mapper2.selectById(32L);
    System.out.println(car2);
    sqlSession2.close();
}

很明显可以看到，本次只执行了一次SQL语句

我们看到的 Cache Hit Ratio 第一条为 0，第二条为 0,5 是怎么回事儿呢？

首先这条语句代表的是二级缓存的命中率，第一次执行这条SQL，缓存中没有，所以就为零，然而第二次执行缓存中已经有了，所以命中率为两次执行命中一次，以此类推 2/3 …

🌔 4、二级缓存还可以进行一些自定义配置：

• 就是我们添加的 catch 标签有一些属性【具体可参考 官方文档】

• eviction：指定从缓存中移除某个对象的淘汰算法。默认采用LRU策略。

• LRU：优先淘汰在间隔时间内使用频率最低的对象。【最近最少使用】

• FIFO：先进入二级缓存的对象最先被淘汰。

• SOFT：软引用。淘汰软引用指向的对象。具体算法和JVM的垃圾回收算法有关。

• WEAK：弱引用。淘汰弱引用指向的对象。具体算法和JVM的垃圾回收算法有关。

• flushInterval：

• 二级缓存的刷新时间间隔。单位毫秒。如果没有设置。就代表不刷新缓存

• 发生增删改也会刷新缓存

• readOnly：

• true：多条相同的sql语句执行之后返回的对象是共享的同一个。性能好。但是多线程并发可能会存在安全问题。

• false：多条相同的sql语句执行之后返回的对象是副本，调用了clone方法。性能一般。但安全。

• size：

• 设置二级缓存中最多可存储的java对象数量。【默认值1024】

四、使用集成的EhCache

• mybatis 对外提供了接口，也集成第三方的缓存组件。比如EhCache、Memcache等。【此处我们以EhCache为例】
• 使用步骤如下：

（1）引入依赖

<!--mybatis集成ehcache的组件-->
<dependency>
  <groupId>org.mybatis.caches</groupId>
  <artifactId>mybatis-ehcache</artifactId>
  <version>1.2.2</version>
</dependency>

（2）在类的根路径下创建 ehcache.xml 【idea中就是resources目录下】

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:noNamespaceSchemaLocation="http://ehcache.org/ehcache.xsd"
         updateCheck="false">
    <!--磁盘存储:将缓存中暂时不使用的对象,转移到硬盘,类似于Windows系统的虚拟内存-->
    <diskStore path="e:/ehcache"/>

    <!--defaultCache：默认的管理策略-->
    <!--eternal：设定缓存的elements是否永远不过期。如果为true，则缓存的数据始终有效，如果为false那么还要根据timeToIdleSeconds，timeToLiveSeconds判断-->
    <!--maxElementsInMemory：在内存中缓存的element的最大数目-->
    <!--overflowToDisk：如果内存中数据超过内存限制，是否要缓存到磁盘上-->
    <!--diskPersistent：是否在磁盘上持久化。指重启jvm后，数据是否有效。默认为false-->
    <!--timeToIdleSeconds：对象空闲时间(单位：秒)，指对象在多长时间没有被访问就会失效。只对eternal为false的有效。默认值0，表示一直可以访问-->
    <!--timeToLiveSeconds：对象存活时间(单位：秒)，指对象从创建到失效所需要的时间。只对eternal为false的有效。默认值0，表示一直可以访问-->
    <!--memoryStoreEvictionPolicy：缓存的3 种清空策略-->
    <!--FIFO：first in first out (先进先出)-->
    <!--LFU：Less Frequently Used (最少使用).意思是一直以来最少被使用的。缓存的元素有一个hit 属性，hit 值最小的将会被清出缓存-->
    <!--LRU：Least Recently Used(最近最少使用). (ehcache 默认值).缓存的元素有一个时间戳，当缓存容量满了，而又需要腾出地方来缓存新的元素的时候，那么现有缓存元素中时间戳离当前时间最远的元素将被清出缓存-->
    <defaultCache eternal="false" maxElementsInMemory="1000" overflowToDisk="false" diskPersistent="false"
                  timeToIdleSeconds="0" timeToLiveSeconds="600" memoryStoreEvictionPolicy="LRU"/>

</ehcache>

（3）在我们的映射文件中添加 catch 标签

<cache type="org.mybatis.caches.ehcache.EhcacheCache"/>

（4）至此，我们指定的映射文件的二级缓存就替换成了 EhCache 的缓存【对一级缓存没有影响】