前言

緩存可以通過將經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，減少底層數(shù)據(jù)源如數(shù)據(jù)庫的壓力，從而有效提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。我想大家的項目中或多或少都有使用過，我們項目也不例外，但是最近在review公司的代碼的時候?qū)懙暮艽狼襩ow, 大致寫法如下：

publicUsergetById(Stringid){
Useruser=cache.getUser();
if(user!=null){
returnuser;
}
//從數(shù)據(jù)庫獲取
user=loadFromDB(id);
cahce.put(id,user);
returnuser;
}

其實Spring Boot 提供了強大的緩存抽象，可以輕松地向您的應(yīng)用程序添加緩存。本文就講講如何使用 Spring 提供的不同緩存注解實現(xiàn)緩存的最佳實踐。

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啟用緩存@EnableCaching

現(xiàn)在大部分項目都是是SpringBoot項目，我們可以在啟動類添加注解@EnableCaching來開啟緩存功能。

@SpringBootApplication
@EnableCaching
publicclassSpringCacheApp{

publicstaticvoidmain(String[]args){
SpringApplication.run(Cache.class,args);
}
}

既然要能使用緩存，就需要有一個緩存管理器Bean，默認(rèn)情況下，@EnableCaching 將注冊一個ConcurrentMapCacheManager的Bean，不需要單獨的 bean 聲明。ConcurrentMapCacheManager將值存儲在ConcurrentHashMap的實例中，這是緩存機制的最簡單的線程安全實現(xiàn)。

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自定義緩存管理器

默認(rèn)的緩存管理器并不能滿足需求，因為她是存儲在jvm內(nèi)存中的，那么如何存儲到redis中呢？這時候需要添加自定義的緩存管理器。

添加依賴

org.springframework.boot
spring-boot-starter-data-redis

配置Redis緩存管理器

@Configuration
@EnableCaching
publicclassCacheConfig{

@Bean
publicRedisConnectionFactoryredisConnectionFactory(){
returnnewLettuceConnectionFactory();
}

@Bean
publicCacheManagercacheManager(){
RedisCacheConfigurationredisCacheConfiguration=RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
.disableCachingNullValues()
.serializeValuesWith(SerializationPair.fromSerializer(newGenericJackson2JsonRedisSerializer()));

RedisCacheManagerredisCacheManager=RedisCacheManager.builder(redisConnectionFactory())
.cacheDefaults(redisCacheConfiguration)
.build();

returnredisCacheManager;
}
}

現(xiàn)在有了緩存管理器以后，我們?nèi)绾卧跇I(yè)務(wù)層面操作緩存呢？

我們可以使用@Cacheable、@CachePut 或@CacheEvict 注解來操作緩存了。

@Cacheable

該注解可以將方法運行的結(jié)果進(jìn)行緩存，在緩存時效內(nèi)再次調(diào)用該方法時不會調(diào)用方法本身，而是直接從緩存獲取結(jié)果并返回給調(diào)用方。

例子1：緩存數(shù)據(jù)庫查詢的結(jié)果。

@Service
publicclassMyService{

@Autowired
privateMyRepositoryrepository;

@Cacheable(value="myCache",key="#id")
publicMyEntitygetEntityById(Longid){
returnrepository.findById(id).orElse(null);
}
}

在此示例中，@Cacheable 注解用于緩存 getEntityById()方法的結(jié)果，該方法根據(jù)其 ID 從數(shù)據(jù)庫中檢索 MyEntity 對象。

但是如果我們更新數(shù)據(jù)呢？舊數(shù)據(jù)仍然在緩存中？

@CachePut

然后@CachePut 出來了, 與 @Cacheable 注解不同的是使用 @CachePut 注解標(biāo)注的方法，在執(zhí)行前不會去檢查緩存中是否存在之前執(zhí)行過的結(jié)果，而是每次都會執(zhí)行該方法，并將執(zhí)行結(jié)果以鍵值對的形式寫入指定的緩存中。@CachePut 注解一般用于更新緩存數(shù)據(jù)，相當(dāng)于緩存使用的是寫模式中的雙寫模式。

@Service
publicclassMyService{

@Autowired
privateMyRepositoryrepository;

@CachePut(value="myCache",key="#entity.id")
publicvoidsaveEntity(MyEntityentity){
repository.save(entity);
}
}

@CacheEvict

標(biāo)注了 @CacheEvict 注解的方法在被調(diào)用時，會從緩存中移除已存儲的數(shù)據(jù)。@CacheEvict 注解一般用于刪除緩存數(shù)據(jù)，相當(dāng)于緩存使用的是寫模式中的失效模式。

@Service
publicclassMyService{

@Autowired
privateMyRepositoryrepository;

@CacheEvict(value="myCache",key="#id")
publicvoiddeleteEntityById(Longid){
repository.deleteById(id);
}
}

@Caching

@Caching 注解用于在一個方法或者類上，同時指定多個 Spring Cache 相關(guān)的注解。

例子1：@Caching注解中的evict屬性指定在調(diào)用方法 saveEntity 時失效兩個緩存。

@Service
publicclassMyService{

@Autowired
privateMyRepositoryrepository;

@Cacheable(value="myCache",key="#id")
publicMyEntitygetEntityById(Longid){
returnrepository.findById(id).orElse(null);
}

@Caching(evict={
@CacheEvict(value="myCache",key="#entity.id"),
@CacheEvict(value="otherCache",key="#entity.id")
})
publicvoidsaveEntity(MyEntityentity){
repository.save(entity);
}

}

例子2：調(diào)用getEntityById方法時，Spring會先檢查結(jié)果是否已經(jīng)緩存在myCache緩存中。如果是，Spring 將返回緩存的結(jié)果而不是執(zhí)行該方法。如果結(jié)果尚未緩存，Spring 將執(zhí)行該方法并將結(jié)果緩存在 myCache 緩存中。方法執(zhí)行后，Spring會根據(jù)@CacheEvict注解從otherCache緩存中移除緩存結(jié)果。

@Service
publicclassMyService{

@Caching(
cacheable={
@Cacheable(value="myCache",key="#id")
},
evict={
@CacheEvict(value="otherCache",key="#id")
}
)
publicMyEntitygetEntityById(Longid){
returnrepository.findById(id).orElse(null);
}

}

例子3：當(dāng)調(diào)用saveData方法時，Spring會根據(jù)@CacheEvict注解先從otherCache緩存中移除數(shù)據(jù)。然后，Spring 將執(zhí)行該方法并將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫或外部 API。

方法執(zhí)行后，Spring 會根據(jù)@CachePut注解將結(jié)果添加到 myCache、myOtherCache 和 myThirdCache 緩存中。Spring 還將根據(jù)@Cacheable注解檢查結(jié)果是否已緩存在 myFourthCache 和 myFifthCache 緩存中。如果結(jié)果尚未緩存，Spring 會將結(jié)果緩存在適當(dāng)?shù)木彺嬷?。如果結(jié)果已經(jīng)被緩存，Spring 將返回緩存的結(jié)果，而不是再次執(zhí)行該方法。

@Service
publicclassMyService{

@Caching(
put={
@CachePut(value="myCache",key="#result.id"),
@CachePut(value="myOtherCache",key="#result.id"),
@CachePut(value="myThirdCache",key="#result.name")
},
evict={
@CacheEvict(value="otherCache",key="#id")
},
cacheable={
@Cacheable(value="myFourthCache",key="#id"),
@Cacheable(value="myFifthCache",key="#result.id")
}
)
publicMyEntitysaveData(Longid,Stringname){
//CodetosavedatatoadatabaseorexternalAPI
MyEntityentity=newMyEntity(id,name);
returnentity;
}

}

@CacheConfig

通過@CacheConfig 注解，我們可以將一些緩存配置簡化到類級別的一個地方，這樣我們就不必多次聲明相關(guān)值：

@CacheConfig(cacheNames={"myCache"})
@Service
publicclassMyService{

@Autowired
privateMyRepositoryrepository;

@Cacheable(key="#id")
publicMyEntitygetEntityById(Longid){
returnrepository.findById(id).orElse(null);
}

@CachePut(key="#entity.id")
publicvoidsaveEntity(MyEntityentity){
repository.save(entity);
}

@CacheEvict(key="#id")
publicvoiddeleteEntityById(Longid){
repository.deleteById(id);
}
}

Condition & Unless

condition作用：指定緩存的條件（滿足什么條件才緩存），可用 SpEL 表達(dá)式（如 #id>0，表示當(dāng)入?yún)?id 大于 0 時才緩存）

unless作用 : 否定緩存，即滿足 unless 指定的條件時，方法的結(jié)果不進(jìn)行緩存，使用 unless 時可以在調(diào)用的方法獲取到結(jié)果之后再進(jìn)行判斷（如 #result == null，表示如果結(jié)果為 null 時不緩存）

//whenid>10,the@CachePutworks.
@CachePut(key="#entity.id",condition="#entity.id>10")
publicvoidsaveEntity(MyEntityentity){
repository.save(entity);
}


//whenresult!=null,the@CachePutworks.
@CachePut(key="#id",condition="#result==null")
publicvoidsaveEntity1(MyEntityentity){
repository.save(entity);
}

清理全部緩存

通過allEntries、beforeInvocation屬性可以來清除全部緩存數(shù)據(jù)，不過allEntries是方法調(diào)用后清理，beforeInvocation是方法調(diào)用前清理。

//方法調(diào)用完成之后，清理所有緩存
@CacheEvict(value="myCache",allEntries=true)
publicvoiddelectAll(){
repository.deleteAll();
}

//方法調(diào)用之前，清除所有緩存
@CacheEvict(value="myCache",beforeInvocation=true)
publicvoiddelectAll(){
repository.deleteAll();
}

SpEL表達(dá)式

Spring Cache注解中頻繁用到SpEL表達(dá)式，那么具體如何使用呢？

SpEL 表達(dá)式的語法

Spring Cache可用的變量

最佳實踐

通過Spring緩存注解可以快速優(yōu)雅地在我們項目中實現(xiàn)緩存的操作，但是在雙寫模式或者失效模式下，可能會出現(xiàn)緩存數(shù)據(jù)一致性問題（讀取到臟數(shù)據(jù)），Spring Cache 暫時沒辦法解決。最后我們再總結(jié)下Spring Cache使用的一些最佳實踐。

只緩存經(jīng)常讀取的數(shù)據(jù)：緩存可以顯著提高性能，但只緩存經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)很重要。很少或從不訪問的緩存數(shù)據(jù)會占用寶貴的內(nèi)存資源，從而導(dǎo)致性能問題。

根據(jù)應(yīng)用程序的特定需求選擇合適的緩存提供程序和策略。SpringBoot 支持多種緩存提供程序，包括 Ehcache、Hazelcast 和 Redis。

使用緩存時請注意潛在的線程安全問題。對緩存的并發(fā)訪問可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致或不正確，因此選擇線程安全的緩存提供程序并在必要時使用適當(dāng)?shù)耐綑C制非常重要。

避免過度緩存。緩存對于提高性能很有用，但過多的緩存實際上會消耗寶貴的內(nèi)存資源，從而損害性能。在緩存頻繁使用的數(shù)據(jù)和允許垃圾收集不常用的數(shù)據(jù)之間取得平衡很重要。

使用適當(dāng)?shù)木彺嬷鸪霾呗?。使用緩存時，重要的是定義適當(dāng)?shù)木彺嬷鸪霾呗砸源_保在必要時從緩存中刪除舊的或陳舊的數(shù)據(jù)。

使用適當(dāng)?shù)木彺骀I設(shè)計。緩存鍵對于每個數(shù)據(jù)項都應(yīng)該是唯一的，并且應(yīng)該考慮可能影響緩存數(shù)據(jù)的任何相關(guān)參數(shù)，例如用戶 ID、時間或位置。

常規(guī)數(shù)據(jù)（讀多寫少、即時性與一致性要求不高的數(shù)據(jù)）完全可以使用 Spring Cache，至于寫模式下緩存數(shù)據(jù)一致性問題的解決，只要緩存數(shù)據(jù)有設(shè)置過期時間就足夠了。

特殊數(shù)據(jù)（讀多寫多、即時性與一致性要求非常高的數(shù)據(jù)），不能使用 Spring Cache，建議考慮特殊的設(shè)計（例如使用 Cancal 中間件等）。
責(zé)任編輯：彭菁