SpringBoot——缓存

源码链接：SpringBoot缓存练习

一、缓存简介

缓存是指可以进⾏⾼速数据交换的存储器，使⽤它可以更快速的操作和访问数据。
应用程序未加入缓存时，用户访问数据时会直接访问数据库：
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当加入缓存后，可以有效缓解数据库的压力：

缓存的优点：

使⽤缓存可以避免访问数据库，节省数据库服务器的资源；
性能更快，缓存属于内存级的服务器，⽽ DB 牵扯到更多的业务逻辑判断和磁盘操作，因此缓存的性能更⾼。

二、SpringBoot中的缓存

1、JSR107 缓存规范

（Java Specification Requests，JSR）Java 规范提案

Java Caching定义了5个核心接口：

CachingProvider：定义了创建、配置、获取、管理和控制多个CacheManager。一个应用可以在运行期访问多个CachingProvider。
CacheManager：定义了创建、配置、获取、管理和控制多个唯一命名的Cache，这些Cache存在于CacheManager的上下文中。一个CacheManager仅被一个CachingProvider所拥有。
Cache：一个类似Map的数据结构并临时存储以Key为索引的值，一个Cache仅被一个CacheManager所拥有。
Entry：一个存储在Cache中的key-value对。
Expiry：每一个存储在Cache中的条目有一个定义的有效期，一旦超过这个时间，条目为过期的状态，一旦过期，条目将不可访问、更新和删除。缓存有效期可以通过ExpiryPolicy设置。

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2、Spring的缓存抽象

Spring从3.1开始定义了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JCache（JSR-107）注解简化我们开发。

Cache接口为缓存的组件规范定义，包含缓存的各种操作集合；
Cache接口下Spring提供了各种xxxCache的实现；如RedisCache，EhCacheCache,ConcurrentMapCache等；
每次调用需要缓存功能的方法时，Spring会检查指定的目标方法是否已经被调用过，如果有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缓存结果后返回给用户，下次调用直接从缓存中获取。

（1）缓存中的常用注解以及概念：
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(2) @Cacheable/@CachePut/@CacheEvict 主要的参数

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(3) SPEL表达式

当前被调用的方法名：#root.methodName
当前被调用的方法：#root.method.name
当前被调用的目标对象：#root.target
当前被调用的目标对象类：#root.targetClass
当前被调用的方法的参数列表：#root.args[0]
当前方法调用使用的缓存列表（如@Cacheable(value={"cache1","cache2"}) ），则有两个cache：#root.caches[0].name
方法参数的名字. 可以直接#参数名，也可以使用#p0或#a0 的形式，0代表参数的索引：#iban 、#a0 、#p0
方法执行后的返回值（仅当方法执行之后的判断有效，如‘unless’ ，’put’，’evict’，beforeInvocation=false ）：#result

2、SpringBoot缓存使用

引入依赖：
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搭建结构：
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（1）开启缓存
主启动器类上配置@EnableCaching开启缓存。
@MapperScan指定mapper接口的路径。
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（2）缓存的操作方法：添加、修改、删除

@Cacheable：查询

cacheNames/value：指定缓存组件的名字；
key：缓存数据使用的key，可以指定。默认即使用方法参数的值
condition：指定符合条件的情况下才缓存；如condition="#id>0"

@CachePut：更新
修改了数据库的某个数据，同时更新缓存

value：缓存名
key：确保更新的key和已经存在缓存中的key（#id）一致即可做到同时更新数据库数据和缓存中的数据

@CacheEvict：删除

key：指定要清除的数据（对应上key可实现同时删除数据库和缓存中的数据）

在 Service 层增加三个缓存操作的⽅法：添加缓存、修改缓存、删除缓存，

编写service:

//@CacheConfig(cacheNames="emp") //抽取缓存的公共配置
@Service
public class EmpService {
    
    
    @Autowired
    EmployeeMapper employeeMapper;

    @Cacheable(cacheNames = "emp",key="#id")
    public Employee getEmp(Integer id){
    
    
        System.out.println("查询第"+id+"个用户");
      return   employeeMapper.getEmployee(id);
    }

//先调用目标方法，再将结果缓存起来
    @CachePut(value = "emp",key = "#result.id")
    public Employee updateEmp(Employee employee){
    
    
        employeeMapper.updateEmp(employee);
        return employee;
    }


    @CacheEvict(value = "emp",key = "#id")
    public void deleteEmp(Integer id){
    
    
        employeeMapper.deleteEmployee(id);
    }

    @Caching(
           cacheable = {
    
    
                   @Cacheable(value = "emp", key = "#lastName")
           },
            put = {
    
    
                   @CachePut(value = "emp",key = "#result.id"),
                    @CachePut(value = "emp",key = "#result.email")
            }
    )
    public Employee getEmpByName(String lastName){
    
    
        return employeeMapper.getEmpByName(lastName);
    }
}

注：

@Caching：组合组件，可以设置多个缓存策略

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@CacheConfig：缓存配置，可以在类上面指定公共的缓存配置。

编写controller层：

@RestController
public class EmpController {
    
    

    @Autowired
    EmpService empService;


    @GetMapping("/emp/{id}")
    public Object getEmp(@PathVariable("id") Integer id){
    
    
        return empService.getEmp(id);
    }


    @GetMapping("/emp")
    public Object updateEmp(Employee employee){
    
    
        empService.updateEmp(employee);
        return employee;
    }

    @GetMapping("/del/{id}")
    public void deleteEmp(@PathVariable("id") Integer id){
    
    
        empService.deleteEmp(id);
    }


    @GetMapping("/emp/name/{lastName}")
    public Object getEmpByName(@PathVariable("lastName") String lastName){
    
    
        return empService.getEmpByName(lastName);
    }
}

@Cacheable缓存查询：访问http://localhost:8080/emp/1：发现只有第一次调用时后台才打印：“查询第1个用户”，后面不管查询几次其实都是访问的缓存了。
@CacheEvict缓存清除：访问http://localhost:8080/del/1时，缓存和数据库中的内容都被删除了，这时再访问http://localhost:8080/emp/1就查询不到数据了。@CacheEvict中有个allEntries属性，当allEntries==true时，调用@CacheEvict方法会将所有的缓存都删除。beforeInvocation属性默认为false,清除缓存默认在方法执行之后执行。

三、SpringBoot——缓存的工作原理

1、缓存自动配置类CacheAutoConfiguration

缓存的自动配置类：CacheAutoConfiguration

在使用缓存时，加载了很多的配置类，其中只有SimpleCacheConfiguration配置类是生效的。
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2、@Cacheable执行流程：

（1）先获取Cache组件名称
第一次执行时，对应的Cache并不存在，所以需要创建一个ConcurrentMapCache。

ConcurrentMapCacheManager：
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（2）通过key值获得缓存
第一次执行，缓存并存在，所以查不到缓存。

ConcurrentMapCache：
通过key获得值，即ConcurrentMapCache通过操作底层的ConcurrentMap来进行缓存操作。
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注：
默认使用SimpleKeyGenerator生成key：

（3）如果没有查到缓存就调用目标方法

（4）将目标方法返回的值放进缓存中

小结：
@Cacheable标注的方法执行之前先来检查缓存中有没有这个数据，默认按照参数的值作为key去查询缓存，如果没有就运行方法并将结果放入缓存。

四、整合Redis缓存中间件

1、安装Redis

（1）通过Docker镜像加速拉取Redis.

登录https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors，打开容器镜像服务，获取阿里云的镜像加速地址：
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获取之后，使用如下命令拉取redis:

docker pull 阿里云专属地址/library/redis

例如：https://ezgxiyys.mirror.aliyuncs.com
docker pull ezaaaets.mirror.aliyuncs.com/library/redis

（2）启动Redis

docker run -d -p 6379:6379 --name myredis
ezgxiyys.mirror.aliyuncs.com/library/redis（镜像名）

2、整合Redis

（1）引入依赖：

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

导入依赖后，RedisAutoConfiguration自动配置类就自动生效了。
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RedisAutoConfiguration在 RedisOperations 存在的情况下(项目中引入了 Spring Data Redis)才会生效。
提供了两个 Bean ，RedisTemplate 中的两个泛型都是 Object，意味者存储的 key 和 value 都可以是一个对象。平时操作String类型的数据比较多，所以单独抽取出一个两个泛型都是 String的StringRedisTemplate，意味者 StringRedisTemplate 的 key 和 value 都只能是字符串。

（2）基本操作
操作五大基本数据类型：
opsForValue：字符串
opsForList：列表
opsForSet：集合
opsForHash：散列
opsForZSet：有序集合

（3）默认序列化机制
Redis保存对象时，默认使用Jdk的序列化方式进行保存。
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被保存的对象类需要实现Serializable接口，保存的结果如下：

（4）自定义序列化机制
自定义序列化机制：
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测试：

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（5）自定义CacheManager

没有引入Redis之前，CacheManager默认使用SimpleCacheConfiguration生成。而引入Redis后，RedisCacheConfiguration就会生效，提前向容器中引入RedisCacheManager，而使得SimpleCacheConfiguration失效。
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RedisCacheManager创建RedisCache作为缓存组件，RedisCache通过操作Redis进行数据的缓存。

此时再访问http://localhost:8080/emp/1，就可以通过Redis进行缓存了。
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RedisCacheManager默认也是使用jdk的序列化方式：
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我们可以通过自定义一个RedisCacheManager，来实现缓存的序列化。

完整代码如下：

@Configuration
public class MyredisConfig {
    
    

    @Bean
    public RedisTemplate<Object, Employee> myredisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
    
    
        RedisTemplate<Object, Employee> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);

        template.setDefaultSerializer(new Jackson2JsonRedisSerializer<Employee>(Employee.class));
        return template;
    }

    @Bean
    RedisCacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory factory) {
    
    
        RedisCacheConfiguration cacheConfiguration = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
                .entryTtl(Duration.ofDays(1))
                .disableCachingNullValues()
                .serializeKeysWith(RedisSerializationContext.SerializationPair
                 .fromSerializer(new StringRedisSerializer()))
                .serializeValuesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer()));
        return RedisCacheManager.builder(factory).cacheDefaults(cacheConfiguration).build();
    }
}

注：

使用redis作为缓存中间件，第一次查询数据的时候，实体类会被序列化存入缓存中，当第二次查数据时，会直接去缓存中查找被序列化的数据，然后反序列化被我们获取。我们在缓存中看到的序列化数据不直观，如果想看到类似json的数据格式，就需要自定义序列化规则。
SpringBoot1.xx和2.XX之间的变化比较大，详情参考博客：https://blog.csdn.net/Pique1896/article/details/106953841/