iBATIS缓存实现分析[转]

iBATIS缓存实现分析[转]

为了提高应用程序性能，一种比较通用的方法是使用缓存技术来减少与数据库之间的交互。缓存技术是一种“以空间换时间”的设计理念，利用内存空间资源来提高数据检索速度的有效手段之一。

     iBATIS以一种简单、易用、灵活的方式实现了数据缓存。下面，首先看一下iBATIS关于缓存部分的核心类图：

iBATIS缓存核心类图

     关于这些类的用途，在注释中做了比较概括性的说明，下面就来仔细的讲一下这些类的用途以及它们是如何工作的。

     在iBATIS中，可以配置多个缓存，每个cacheModel的配置对应一个CacheModel类的一个对象。其中包括id等配置信息。iBATIS通过这些配置信息来定义缓存管理的行为。

     缓存的目的是为了能够实现数据的高速检索。在程序中，数据是用对象表示的；为了能够检索到以缓存的数据对象，每个数据对象必须拥有一个唯一标识，在iBATIS中，这个唯一标识用CacheKey来表示。

     那么，缓存的数据保存到什么地方了呢？如何实现数据的快速检索呢？答案在CacheController的实现类中。每个CacheController中都有一个Map类型的属性cache来保存被缓存的数据，其中key为CacheKey类型，value为Object类型；需要关注的是CacheKey对象的hashCode的生成算法，每次调用CacheKey对象的update方法时，都会更新它的hashCode值，关于hashCode值的计算方法后续在给出详细说明。

     在拥有了数据缓存区后，就可以向其中存放数据和检索数据了。在iBATIS中，有多种的缓存管理策略，也可以自定义缓存管理策略。

     关于缓存的功能，主要有两种类型：一种是对外提供的功能：数据存储和数据检索；另外一种是内部管理的功能：缓存对象标识的生成，缓存区刷新，数据检索算法等。下面就逐一介绍这些功能的代码实现。

     1. 数据存储

         首先看一下CacheModel中的putObject方法是如何实现的

    public void putObject(CacheKey key, Object value) { 
        if (null == value) value = NULL_OBJECT; 
        //关于缓存的操作，需要互斥 
        synchronized ( this )  { 
         if (serialize && !readOnly && value != NULL_OBJECT) { 
           //需要序列化，并且非只读，则需要将缓存对象序列化到内存，以供后续检索使用 
            //readOnly为false时，不能直接将对象引用直接返回个客户程序 
           try { 
             ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); 
             ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos); 
             oos.writeObject(value); 
             oos.flush(); 
             oos.close(); 
             value = bos.toByteArray(); 
           } catch (IOException e) { 
             throw new RuntimeException("Error caching serializable object.  Cause: " + e, e); 
           } 
         } 
         //如果执行了内存序列化，则保存的是它的字节数组 
         controller.putObject(this, key, value); 
         if ( log.isDebugEnabled() )  { 
           log("stored object", true, value); 
         } 
       } 
     } 

       因为真正缓存数据对象的地方是在CacheController中，所以CacheModel的putObject方法中会调用CacheController的putObject方法执行真正的数据存储。由于不同的CacheController实现的缓存管理方式不同，所以putObject实现也各不相同。下面分别介绍不同的CacheController实现的putObject方法

      1) FifoCacheController

    public void putObject(CacheModel cacheModel, Object key, Object value) { 
      //保存到Map中 
      cache.put(key, value); 
      //保存key到keyList 
      keyList.add(key); 
      //如果当前key的数量大于缓存容量时，移除keyList和cache中的第一个元素，达到先进先出的目的 
      if (keyList.size() > cacheSize) { 
        try { 
          Object oldestKey = keyList.remove(0); 
          cache.remove(oldestKey); 
        } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 
          //ignore 
        } 
      } 
    } 

       2）LruCacheController

    public void putObject(CacheModel cacheModel, Object key, Object value) { 
      cache.put(key, value); 
      keyList.add(key); 
      if (keyList.size() > cacheSize) { 
        try { 
          //取得keyList中的第一个元素作为最近最少用的key，为什么呢？ 
           //这个问题等到讲解它的getObject方法时别会知晓 
          Object oldestKey = keyList.remove(0); 
          cache.remove(oldestKey); 
        } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 
          //ignore 
        } 
      } 
    } 

      3）MemoryCacheController

    public void putObject(CacheModel cacheModel, Object key, Object value) { 
      Object reference = null; 
      //根据配置创建响应的引用类型，此种缓存管理方式完全交给jvm的垃圾回收器来管理 
       //创建好引用后，将数据对象放入到引用中 
      if (referenceType.equals(MemoryCacheLevel.WEAK)) { 
        reference = new WeakReference(value); 
      } else if (referenceType.equals(MemoryCacheLevel.SOFT)) { 
        reference = new SoftReference(value); 
      } else if (referenceType.equals(MemoryCacheLevel.STRONG)) { 
        reference = new StrongReference(value); 
      } 
      //在缓存中保存引用 
      cache.put(key, reference); 
    } 

      4）OSCacheController

      这个缓存管理使用了OSCache来管理缓存，这里就不做仔细的介绍了。

     2. 数据检索

     在数据被放置到缓存区中以后，程序需要根据一定的条件进行数据检索。首先看一下CacheModel类的getObject方法是如何检索数据的

    public Object getObject(CacheKey key) { 
        Object value = null; 
      //互斥访问缓冲区 
      synchronized (this) { 
        if (flushInterval != NO_FLUSH_INTERVAL 
            && System.currentTimeMillis() - lastFlush > flushInterval) { 
          //如果到了定期刷新缓冲区时，则执行刷新 
          flush(); 
        } 
        //根据key来从CacheController中取得数据对象 
        value = controller.getObject(this, key); 
        if (serialize && !readOnly && 
                (value != NULL_OBJECT && value != null)) { 
          //如果需要序列化，并且非只读，则从内存中序列化出一个数据对象的副本 
          try { 
            ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream((byte[]) value); 
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis); 
            value = ois.readObject(); 
            ois.close(); 
          } catch (Exception e) { 
            throw new RuntimeException("Error caching serializable object.  Be sure you're not attempting to use " + 
                                             "a serialized cache for an object that may be taking advantage of lazy loading.  Cause: " + e, e); 
          } 
        } 
        //下面的两个操作是用来计算缓存区数据检索的命中率的 
        //对于缓冲区的数据检索请求加一操作 
        requests++; 
        //如果检索到数据，则命中数加一 
        if (value != null) { 
          hits++; 
        } 
        if ( log.isDebugEnabled() )  { 
            if ( value != null )  { 
              log("retrieved object", true, value); 
            } 
            else  { 
                log("cache miss", false, null); 
            } 
        } 
      } 
      return value; 
    } 

    真正的数据检索操作是在CacheController的实现类中进行的，下面就分别来看一下各个实现类是如何检索数据的。

     1) FifoCacheController

    public Object getObject(CacheModel cacheModel, Object key) { 
      //直接从Map中取得 
      return cache.get(key); 
    } 

     2) LruCacheController

    public Object getObject(CacheModel cacheModel, Object key) { 
      Object result = cache.get(key); 
      //因为这个key被使用了，如果检索到了数据，则将其移除并重新放置到队尾 
       //这样的目的就是保持最近使用的key放在队尾，而对头为最近未使用的 
       //如果没有检索到对象，则直接将该key移除 
      keyList.remove(key); 
      if (result != null) { 
        keyList.add(key); 
      } 
      return result; 
    } 

     3) MemoryCacheController

    public Object getObject(CacheModel cacheModel, Object key) { 
      Object value = null; 
      //取得引用对象 
      Object ref = cache.get(key); 
      if (ref != null) { 
        //从引用对象中取得数据对象 
        if (ref instanceof StrongReference) { 
          value = ((StrongReference) ref).get(); 
        } else if (ref instanceof SoftReference) { 
          value = ((SoftReference) ref).get(); 
        } else if (ref instanceof WeakReference) { 
          value = ((WeakReference) ref).get(); 
        } 
      } 
      return value; 
    } 

   3 唯一标识的生成

      在iBATIS中，用CacheKey来标识一个缓存对象，而CacheKey通常是作为Map中的key存在，所以CacheKey的hashCode的计算方法异常重要。影响hashCode的值有很多方面的因素，对每一个影响hashCode的元素，都需要调用CacheKey的update方法来重新计算hashCode值。下面我们就来看一下CacheKey的创建以及计算的相关过程。

      首先CacheKey是在BaseDataExchange类的getCacheKey方法中被创建的。

    public CacheKey getCacheKey(StatementScope statementScope, ParameterMap parameterMap, Object parameterObject) { 
      CacheKey key = new CacheKey(); 
      //取得parameterObject中的数据，这个parameterObject就是客户端传递过来的参数对象 
      Object[] data = getData(statementScope, parameterMap, parameterObject); 
      //根据parameterObject中的数据去重计算hashCode 
      for (int i = 0; i < data.length; i++) { 
        if (data[i] != null) { 
          key.update(data[i]); 
        } 
      } 
      return key; 
    } 

      这个方法被MappedStatement中的getCacheKey调用

    public CacheKey getCacheKey(StatementScope statementScope, Object parameterObject) { 
      Sql sql = statementScope.getSql(); 
      ParameterMap pmap = sql.getParameterMap(statementScope, parameterObject); 
      CacheKey cacheKey = pmap.getCacheKey(statementScope, parameterObject); 
      //statement id对hashCode有影响 
      cacheKey.update(id); 
      cacheKey.update(baseCacheKey); 
      //sql语句对hashCode有影响 
      cacheKey.update(sql.getSql(statementScope, parameterObject)); //Fixes bug 953001 
      return cacheKey; 
    } 

     真正需要CacheKey对象的地方是在CacheStatement类中

    public CacheKey getCacheKey(StatementScope statementScope, Object parameterObject) { 
      CacheKey key = statement.getCacheKey(statementScope, parameterObject); 
      //如果不可读并且不被序列化，那么当前的SessionScope也对hashCode有影响 
       //而真正起作用的是SessionScope的id属性 
       //也就是说这个缓存与调用线程的会话有关，当前线程所存储的数据不能被其他线程使用 
      if (!cacheModel.isReadOnly() && !cacheModel.isSerialize()) { 
        key.update(statementScope.getSession()); 
      } 
      return key; 
    } 

    经过上述一系列的getCacheKey调用，将对CacheKey有影响的因素施加给了hashCode。其中对CacheKey的hashCode起影响作用的因素主要有：baseCacheKey，sql语句，参数值，statement id。可能产生影响的因素是session id。

    现在我们知道了决定CacheKey的相关因素，也就知道了iBATIS是如何唯一的确定一个缓存对象。

    经过以上的代码分析，可以掌握iBatis如何生成CacheKey对象和计算其hashCode值，以及存储和检索数据对象。这些正是iBATIS缓存的基础，掌握了这些实现原理，有助于我们更高效的使用iBATIS缓存功能，或者是开发自己的缓存系统。
原文 http://www.cnblogs.com/lvpei/archive/2011/03/14/1984138.html