SpringBoot導(dǎo)學(xué)課課件 第7章 Spring Boot與緩存

第7章SpringBoot與緩存第7章SpringBoot與緩存7.1JCache(JSR-107)規(guī)范7.2

緩存抽象與緩存注解7.3EhCache2.x緩存7.4Redis緩存27.1JCache(JSR-107)規(guī)范緩存在數(shù)據(jù)訪問量比較大的系統(tǒng)中用的還是非常多的，為了統(tǒng)一緩存的開發(fā)規(guī)范，提升系統(tǒng)的擴展性，J2EE發(fā)布了JSR-107規(guī)范。1．什么是JSR-107規(guī)范JSR是JavaSpecificationRequests的縮寫，意思是Java規(guī)范提案，2012年10月26日JSR規(guī)范委員會發(fā)布了JSR107（JCacheAPI）。JCache規(guī)范定義了一種對Java對象臨時在內(nèi)存中進行緩存的方法，包括對象的創(chuàng)建、共享訪問、假脫機（spooling）、失效、各JVM的一致性等，可被用戶緩存最經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)。37.1JCache(JSR-107)規(guī)范

JavaCaching定義了5個核心接口，具體如下：(1)CachingProvider：定義了創(chuàng)建、配置、獲取、管理和控制多個CacheManager。一個應(yīng)用可以在運行期間訪問多個CachingProvider。(2)CacheManager：定義了創(chuàng)建、配置、獲取、管理和控制多個唯一命名的Cache，這些Cache存在于CacheManager的上下文中。一個CacheManager僅被一個CachingProvider所擁有。(3)Cache：是一個類似Map的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并臨時存儲以key為索引的值。一個Cache僅被一個CacheManager所擁有。(4)Entry：是一個存儲在Cache中的key-value對。(5)Expiry：每一個存儲在Cache中的條目有一個定義的有效期。一旦超過這個時間，條目為過期的狀態(tài)。一旦過期，條目將不可訪問、更新和刪除。緩存有效期可以通過ExpiryPolicy設(shè)置。47.1JCache(JSR-107)規(guī)范

2．應(yīng)用調(diào)用緩存應(yīng)用首先會先調(diào)用CachingProvider(緩存提供者)，緩存提供者管理了多個CacheManager(緩存管理器)，緩存管理器中才是真正的Cache緩存。緩存管理器中可以管理不同類型的緩存，比如Redis、EhCache等。在具體緩存組件中，我們還可以設(shè)置不同模塊的緩存，比如Redis中我們可以來緩存商品信息、熱點數(shù)據(jù)等不同模塊數(shù)據(jù)，每個緩存都是Entry<K,V>鍵值對類型，并且可以對緩存設(shè)置Expiry過期時間，指定緩存存活時間，如圖7-1所示。JSR-107作為一個Java規(guī)范，它定義的都是一些接口，類似于JDBC規(guī)范。直接面向接口編程，需要用到哪種緩存的實現(xiàn)，我們來直接引入該緩存實現(xiàn)即可，系統(tǒng)就能運行起來，使用JSR-107時需引入如下依賴。5<dependency><groupId>javax.cache</groupId><artifactId>cache-api</artifactId></dependency>7.2緩存抽象與緩存注解

1．Spring緩存抽象Spring框架從3.1開始定義了org.springframework.cache.Cache和org.springframework.cache.CacheManager接口，提供對緩存功能的聲明，能夠與多種流行的緩存實現(xiàn)集成。SpringCache不是具體的緩存技術(shù)，而是基于具體的緩存產(chǎn)品(如EhCache、Redis等)的共性進行了一層抽象，可以通過簡單的配置切換底層使用的緩存。Spring定義了自己緩存抽象用于統(tǒng)一緩存操作，僅僅提供抽象，而不是具體實現(xiàn)，只要實現(xiàn)Cache和CacheManager接口，就可以接入Spring通過緩存注解的方式使用緩存（一些主流的緩存都提供該抽象的實現(xiàn)）。

67.2緩存抽象與緩存注解緩存抽象中定義Cache和CacheManager兩個接口如下：

Cache：緩存接口，組件規(guī)范定義，包含緩存的各種操作集合。Spring提供了各種xxxCache的實現(xiàn)，如RedisCache，EhCacheCache，ConcurrentMapCache等。

CacheManager：緩存管理器，管理各種緩存組件(Cache)，簡單來說就是用于存放cache，Spring默認也提供了一系列管理器的實現(xiàn)。

抽象的核心是將緩存應(yīng)用于Java方法，從而減少基于緩存中可用信息的執(zhí)行次數(shù)。每次調(diào)用需要緩存功能的方法時，Spring會檢查指定參數(shù)和指定目標(biāo)方法是否已經(jīng)被調(diào)用過，如果有就直接從緩存中獲取方法調(diào)用后的結(jié)果，如果沒有就調(diào)用方法并將緩存結(jié)果返回給用戶，下次直接從緩存獲取。

77.2緩存抽象與緩存注解2．Spring緩存注解使用SpringCache需要我們做兩方面的事，一是聲明某些方法使用緩存，二是配置Spring對Cache的支持。Spring對Cache的支持有基于注解和基于XML配置兩種方式，下面針對SpringBoot中的緩存注解及相關(guān)屬性講解。(1)@Cacheable(2)@CachePut(3)@CacheEvict(4)@Caching(5)@CacheConfig(6)@EnableCaching87.2緩存抽象與緩存注解(1)@Cacheable：該注解是由Spring框架提供，可作用于類或方法(一般標(biāo)注在service層，通常用在數(shù)據(jù)查詢方法上)，用于對方法的查詢結(jié)果進行緩存存儲。@Cacheable注解的執(zhí)行順序是，先進行緩存查詢，如果為空則進行方法查詢，并將結(jié)果進行緩存；如果緩存中有數(shù)據(jù)，不進行方法查詢，而是直接使用緩存數(shù)據(jù)。@Cacheable注解提供了多個屬性，用于對緩存存儲進行相關(guān)配置，具體屬性及說明如表。9屬性名說明value/cacheNames指定緩存空間的名稱，必配屬性，這兩個屬性二選一使用key指定緩存數(shù)據(jù)的key，默認使用方法參數(shù)值，可用SpEL表單式keyGenerator指定緩存數(shù)據(jù)的key的生成器，與key屬性二選一使用cacheManager指定緩存管理器cacheResolver指定緩存解析器，與cacheManager屬性二選一使用condition指定在符合某條件下，進行數(shù)據(jù)緩存unless指定在符合某條件下，不進行數(shù)據(jù)緩存Sync指定是否使用異步緩存，默認值為false7.2緩存抽象與緩存注解(2)@CachePut：該注解是由Spring框架提供的，可以作用于類或方法(一般標(biāo)注在service層，通常用在數(shù)據(jù)更新方法上)，作用是更新緩存數(shù)據(jù)。@CachePut注解的執(zhí)行順序是，先進行方法調(diào)用，然后將方法結(jié)果更新到緩存中。@CachePut注解也提供了多個屬性，這些屬性與@Cacheable注解的屬性完全相同。(3)@CacheEvict：該注解由Spring框架提供的，可以作用于類或方法(一般標(biāo)注在service層，通常用在數(shù)據(jù)刪除方法上)，作用是刪除數(shù)據(jù)緩存。@CacheEvict注解的執(zhí)行順序是，先進行方法調(diào)用，然后清除緩存。@CacheEvict注解提供了多個屬性，與@Cacheable注解的屬性基本相同。除此之外，還提供了兩個特殊屬性：

allEntries、beforeinvocation。107.2緩存抽象與緩存注解(4)@Caching：該注解用于同時添加多個緩存注解，定義復(fù)雜規(guī)則的數(shù)據(jù)緩存。該注解作用于類或者方法。@Caching注解包含cacheable、put和evict三個屬性，作用等于@Cacheable、@CachePut和@CacheEvict。(5)@CacheConfig：該注解作用于類，用于統(tǒng)籌管理類中所有使用@Cacheable、@CachePut和@CacheEvict注解標(biāo)注的方法中的公共屬性，這些公共屬性包括cacheNames、keyGenerator、cacheManager和cacheResolver。(6)@EnableCaching：該注解是Spring框架提供的，SpringBoot框架對該注解進行了繼承，用于開啟基于注解的緩存支持，該注解需要配置類上(在SpringBoot中，通常配置在項目的啟動類上)。117.2緩存抽象與緩存注解3．SpringBoot支持的緩存組件在SpringBoot中，數(shù)據(jù)的管理存儲依賴于Spring框架中cache相關(guān)的org.springframework.cache.Cache和org.springframework.cache.CacheManager緩存管理接口。如果程序中沒有定義類型為CacheManager的Bean組件或者名為cacheResolver的CacheResolver緩存解析器，SpringBoot將根據(jù)以下指定的順序嘗試并啟用以下緩存組件。Generic、JCache(JSR-107)(EhCache3、Hazelcast、Infinispan等)、EhCache2.x、Hazelcast、Infinispan、Couchbase、Redis、Caffeine、Simple。在項目中添加某個緩存管理組件（例如EhCache2.x）后，SpringBoot項目會選擇并啟用對應(yīng)的緩存管理器。127.2緩存抽象與緩存注解

如果項目中同時添加了多個緩存組件，且沒有指定緩存管理器或者緩存解析器（CacheManager或者CacheResolver），那么SpringBoot會按照上述順序在添加的多個緩存中優(yōu)先啟用指定的緩存組件進行緩存管理。SpringBoot默認緩存管理中，沒有添加任何緩存管理組件能實現(xiàn)緩存管理。這是因為開啟緩存管理后，SpringBoot會按照上述列表順序查找有效的緩存組件進行緩存管理，如果沒有任何緩存組件，會默認使用最后一個Simple緩存組件進行管理。Simple緩存組件是SpringBoot默認的緩存管理組件，它默認使用內(nèi)存中的ConcurrentHashMap進行緩存存儲，所以在沒有添加任何第三方緩存組件的情況下，也可以實現(xiàn)內(nèi)存中的緩存管理。在默認情況下使用的是Simple簡單緩存，不建議在正式環(huán)境中使用這種緩存管理方式。137.2緩存抽象與緩存注解4．SprigBoot默認緩存管理Spring框架支持透明地向應(yīng)用程序添加緩存并對緩存進行管理，其管理緩存的核心是將緩存應(yīng)用于操作數(shù)據(jù)的方法中，從而減少操作數(shù)據(jù)的次數(shù)，同時不會對程序本身造成任何干擾。SpringBoot繼承了Spring的緩存管理功能，通過@EnableCaching注解開啟基于注解的緩存支持，自動化配置合適的緩存管理器(CacheManager)。下面針對SpringBoot支持的默認緩存管理，結(jié)合數(shù)據(jù)庫的訪問操作對SpringBoot的緩存管理進行講解，步驟如下。(1)使用MySQL數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建一個名為chapter07的數(shù)據(jù)庫，并新建user數(shù)據(jù)表，包含id、username、password屬性，預(yù)先插入幾條測試記錄。147.2緩存抽象與緩存注解(2)新建一個SpringBoot工程chapter07cache，Group和Packagename為com.yzpc，在Dependencies依賴中選擇Web節(jié)點下的SpringWeb依賴，SQL節(jié)點下的SpringDataJPA依賴、MySQLDriver依賴和I/O節(jié)點下的Springcacheabstraction依賴，單擊Finish按鈕，如圖7-2所示。pom.xml中自動添加的依賴代碼，如下所示。(3)在項目的src/main/resources/路徑下的application.properties配置文件中加入數(shù)據(jù)庫連接配置信息（與5.2.1小節(jié)中介紹的一致），接下來設(shè)置JPA的基本配置以及Springcache的目標(biāo)緩存管理器配置，配置如下所示。(4)在項目的src/main/java/路徑下的com.yzpc包中，新建一個pojo包，并在該包中新建與數(shù)據(jù)表user對應(yīng)的實體類User，添加JPA對應(yīng)的注解進行映射配置，代碼如下所示。15<!--開啟cache緩存--><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId></dependency><!--省略SpringWeb、SpringDataJPA、MySQLDriver依賴代碼-->spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driverspring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/chapter07?serverTimezone=UTCspring.datasource.username=rootspring.datasource.password=123456spring.jpa.database=mysqlspring.jpa.show-sql=truespring.jpa.hibernate.ddl-auto=update#Springcache目標(biāo)緩存管理器默認為simple，如果不加，會按順序查找到該緩存組件spring.cache.type=simplepackagecom.yzpc.pojo;importjavax.persistence.*;@Entity(name="user")

//

設(shè)置ORM實體類，并指定映射的表名publicclassUserimplementsSerializable{

@Id//表示映射對應(yīng)的主鍵//設(shè)置主鍵自增策略

@GeneratedValue(strategy=GenerationType.AUTO)

privateintid;

privateStringusername;

privateStringpassword;

//此處省略構(gòu)造方法

//此處省略相應(yīng)屬性的setter/getter方法

//重寫toString方法}}(5)在項目的src/main/java/路徑下的com.yzpc包中，新建一個repository包，并在該包中新建一個用于操作User實體的接口UserRepository，該接口繼承自JpaRepository，也可在該接口中，自己定義相應(yīng)的方法，代碼如下所示。

(6)在項目的src/main/java/路徑下的com.yzpc包中，新建一個service包，并在該包中新建一個用于User相關(guān)業(yè)務(wù)操作的UserService類，代碼如下所示。(7)在項目的src/main/java/路徑下的com.yzpc包中，新建一個controller包，并在該包中新建一個訪問控制類UserController，代碼如下所示。

16publicinterfaceUserRepositoryextendsJpaRepository<User,Integer>{}@ServicepublicclassUserService{

@Autowired

UserRepositoryuserRepository;

//根據(jù)id查詢用戶信息

@Cacheable(cacheNames="user",unless="#result==null")

publicUserfindUserById(intid){

Optional<User>user=userRepository.findById(id);

if(user.isPresent()){

returnuser.get();}

returnnull;}}@RestControllerpublicclassUserController{

@Autowired

UserServiceuserService;

@GetMapping("/findUserById")

publicUserfindUserById(intid){

Useruser=userService.findUserById(id);

returnuser;}}7.2緩存抽象與緩存注解7.2緩存抽象與緩存注解(8)在項目的Chapter07cacheApplication啟動類上使用@EnableCaching注解開啟基于注解的緩存支持，內(nèi)容如下所示。(9)啟動項目，訪問http://localhost:8080/findUserById?id=3，查詢id為3的用戶信息，調(diào)用方法查詢數(shù)據(jù)庫，并將查詢結(jié)果數(shù)據(jù)存儲到緩存user中，頁面查詢結(jié)果如圖7-3所示。此時控制臺輸出Hibernate的查詢語句，如圖7-4所示。再次訪問http://localhost:8080/findUserById?id=3，此時控制臺沒有任何輸出內(nèi)容，但頁面還是輸出前面的查詢結(jié)果，這表明沒有調(diào)用查詢方法，頁面的數(shù)據(jù)直接從數(shù)據(jù)緩存中獲得。17@SpringBootApplication@EnableCaching//開啟SpringBoot基于注解的緩存管理支持publicclassChapter07cacheApplication{

publicstaticvoidmain(String[]args){

SpringApplication.run(Chapter07cacheApplication.class,args);}}7.3EhCache2.x緩存EhCache是一種廣泛使用的開源的高性能Java分布式緩存框架，有很高的拓展性和伸縮性，廣泛使用在各種Java項目中(如Hibernate默認使用Ehcache作為二級緩存)。在SpringBoot中，只要配置一個配置文件就可以將EhCache集成到項目中。EhCache2.x緩存的使用步驟如下。(1)復(fù)制7.2小節(jié)的chapter07cache項目并重命名為chapter07ehcache。用IDEA打開該項目，選擇chapter07ehcache項目，點擊，選擇Refactor

Rename命令，然后輸入新的Module名稱為chapter07ehcache，單擊OK按鈕，如圖7-5所示。打開pom.xml文件，修改<artifactId>和<name>標(biāo)簽下的名稱為chapter07ehcache。187.3EhCache2.x緩存

右擊啟動類Chapter07cacheApplication，選擇Refactor

Rename命令，修改新名稱為Chapter07ehcacheApplication，如圖7-6所示，在圖7-6中，單擊Refactor按鈕，在彈出的RenameTests對話框中，選中class前面的復(fù)選框，通知修改測試類，單擊OK按鈕，如圖7-7所示。

單擊Run菜單下“EidtConfigurations…”選項，在彈出的對話框中，將Name后名稱修改為Chapter07ehcacheApplication，單擊“OK”按鈕，如圖所示。(2)在pom.xml文件中，添加Ehcache2.x緩存依賴坐標(biāo)，內(nèi)容如下所示。通過配置屬性spring.cache.type來指定緩存管理器，修改perties配置文件，添加代碼如下。19<!--此處省略其它依賴代碼--><!--ehcache的緩存坐標(biāo)--><dependency><groupId>net.sf.ehcache</groupId><artifactId>ehcache</artifactId></dependency>#Springcache目標(biāo)緩存管理器修改為ehcachespring.cache.type=ehcache7.3EhCache2.x緩存

(3)在項目的src/main/resources/目錄下創(chuàng)建ehcache.xml文件，作為Ehcache緩存的配置文件，配置如下所示。這是一個常規(guī)的Ehcache配置文件，提供兩個緩存策略，一個是默認的，另一個名為user。

(4)修改UserRepository接口，添加一個修改方法update()，并在方法上方添加@Query注解，代碼如下所示。

(5)修改UserService類，在該類中添加增刪改查的方法，分別為save()、delete()、update()、findOne()方法，在相應(yīng)的方法上加上緩存注解，代碼如下所示。20<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?><ehcache><diskStorepath="java.io.tmpdir/cache"/><defaultCache

maxElementsInMemory="10000"

eternal="false"

timeToIdleSeconds="120"

timeToLiveSeconds="120"

overflowToDisk="false"

diskPersistent="false"

diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"/><cachename="user"

maxElementsInMemory="10000"

eternal="true"

timeToIdleSeconds="120"

timeToLiveSeconds="120"

overflowToDisk="true"

diskPersistent="true"

diskExpiryThreadIntervalSeconds="600"/></ehcache>publicinterfaceUserRepositoryextendsJpaRepository<User,Integer>{

@Transactional@Modifying@Query("updateuserusetu.username=?1,u.password=?2whereu.id=?3")

publicvoidupdate(Stringusername,Stringpassword,intid);}1

@Cacheable(cacheNames="user",unless="#reult==null")

publicUserfindOne(intid){

Optional<User>u=userRepository.findById(id);

System.out.println("為Key="+u.get().getId()+"的數(shù)據(jù)做了緩存");

returnu.get();}

@CachePut(value="user",key="#result.id")

publicUsersave(Useruser){

Useru=userRepository.save(user);

System.out.println("為Key="+u.getId()+"的數(shù)據(jù)做了緩存");

returnu;}@CachePut(value="user",key="#result.id")

publicUserupdate(Useruser){

userRepository.update(user.getUsername(),user.getPassword(),user.getId());

System.out.println("為key="+user.getId()+"數(shù)據(jù)記錄做了緩存");

returnuser;}

@CacheEvict(value="user")

publicvoiddelete(intid){

System.out.println("刪除了Key="+id+"的數(shù)據(jù)緩存");}7.3EhCache2.x緩存

(6)修改UserController類，在該類中添加相應(yīng)增刪改查方法并添加訪問映射，代碼如下所示。(7)啟動項目，第一次訪問http://localhost:8080/findOne?id=4，將調(diào)用方法查詢數(shù)據(jù)庫。并將數(shù)據(jù)存儲到緩存，此時控制臺輸出如圖7-6所示，同時網(wǎng)頁顯示數(shù)據(jù)如圖7-7所示。

再次訪問http://localhost:8080/findOne?id=4，此時控制臺沒有任何輸出，這表明沒有調(diào)用查詢方法，頁面顯示的數(shù)據(jù)是直接從緩存中獲取的。

21

@GetMapping("/findOne")

publicUserfindOne(intid){

returnuserService.findOne(id);}

@GetMapping("/save")

publicUsersave(Useruser){

returnuserService.save(user);}

@GetMapping("/update")

publicUserupdate(Useruser){

Useru=userService.update(user);

returnu;}

@GetMapping("/delete")

publicStringdelete(intid){

userService.delete(id);

return"刪除key="+id+"的數(shù)據(jù)緩存";}7.3EhCache2.x緩存訪問http://localhost:8080/save?username=lisi&password=lisi，此時控制臺輸出如圖7-8所示，頁面顯示數(shù)據(jù)如圖7-9所示。插入數(shù)據(jù)后，訪問http://localhost:8080/findOne?id=5，控制臺無任何輸出，從緩存直接獲得id為5的數(shù)據(jù)，頁面顯示結(jié)果與圖7-9相同。

訪問http://localhost:8080/update?id=5&username=李四&password=123456，此時控制臺輸出如圖7-10所示，頁面顯示數(shù)據(jù)如圖7-11所示。修改數(shù)據(jù)后，訪問http://localhost:8080/findOne?id=5，控制臺無任何輸出，從緩存直接獲得id為5的數(shù)據(jù)，頁面顯示結(jié)果與圖7-11相同。227.3EhCache2.x緩存訪問http://localhost:8080/delete?id=5，刪除key為5的緩存，控制臺和瀏覽器都輸出“刪除key=5的數(shù)據(jù)緩存”。再次訪問http://localhost:8080/findOne?id=5，此時重新做了緩存，控制臺輸出結(jié)果如圖7-12所示。237.4Redis緩