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(wèn)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(kuò)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J(rèn)SR規(guī)范委員會(huì)發(fā)布了JSR107（JCacheAPI）。JCache規(guī)范定義了一種對(duì)Java對(duì)象臨時(shí)在內(nèi)存中進(jìn)行緩存的方法，包括對(duì)象的創(chuàng)建、共享訪問(wèn)、假脫機(jī)（spooling）、失效、各JVM的一致性等，可被用戶緩存最經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。37.1JCache(JSR-107)規(guī)范

JavaCaching定義了5個(gè)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(gè)CacheManager。一個(gè)應(yīng)用可以在運(yùn)行期間訪問(wèn)多個(gè)CachingProvider。(2)CacheManager：定義了創(chuàng)建、配置、獲取、管理和控制多個(gè)唯一命名的Cache，這些Cache存在于CacheManager的上下文中。一個(gè)CacheManager僅被一個(gè)CachingProvider所擁有。(3)Cache：是一個(gè)類似Map的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并臨時(shí)存儲(chǔ)以key為索引的值。一個(gè)Cache僅被一個(gè)CacheManager所擁有。(4)Entry：是一個(gè)存儲(chǔ)在Cache中的key-value對(duì)。(5)Expiry：每一個(gè)存儲(chǔ)在Cache中的條目有一個(gè)定義的有效期。一旦超過(guò)這個(gè)時(shí)間，條目為過(guò)期的狀態(tài)。一旦過(guò)期，條目將不可訪問(wèn)、更新和刪除。緩存有效期可以通過(guò)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(huì)先調(diào)用CachingProvider(緩存提供者)，緩存提供者管理了多個(gè)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(lái)緩存商品信息、熱點(diǎn)數(shù)據(jù)等不同模塊數(shù)據(jù)，每個(gè)緩存都是Entry<K,V>鍵值對(duì)類型，并且可以對(duì)緩存設(shè)置Expiry過(guò)期時(shí)間，指定緩存存活時(shí)間，如圖7-1所示。JSR-107作為一個(gè)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(shí)現(xiàn)，我們來(lái)直接引入該緩存實(shí)現(xiàn)即可，系統(tǒng)就能運(yùn)行起來(lái)，使用JSR-107時(shí)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(duì)緩存功能的聲明，能夠與多種流行的緩存實(shí)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(jìn)行了一層抽象，可以通過(guò)簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)，只要實(shí)現(xiàn)Cache和CacheManager接口，就可以接入Spring通過(guò)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(shí)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(gè)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(shí)現(xiàn)，如RedisCache，EhCacheCache，ConcurrentMapCache等。

CacheManager：緩存管理器，管理各種緩存組件(Cache)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是用于存放cache，Spring默認(rèn)也提供了一系列管理器的實(shí)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(shí)，Spring會(huì)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(guò)，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(méi)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(duì)Cache的支持。Spring對(duì)Cache的支持有基于注解和基于XML配置兩種方式，下面針對(duì)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(duì)方法的查詢結(jié)果進(jìn)行緩存存儲(chǔ)。@Cacheable注解的執(zhí)行順序是，先進(jìn)行緩存查詢，如果為空則進(jìn)行方法查詢，并將結(jié)果進(jìn)行緩存；如果緩存中有數(shù)據(jù)，不進(jìn)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(gè)屬性，用于對(duì)緩存存儲(chǔ)進(jìn)行相關(guān)配置，具體屬性及說(shuō)明如表。9屬性名說(shuō)明value/cacheNames指定緩存空間的名稱，必配屬性，這兩個(gè)屬性二選一使用key指定緩存數(shù)據(jù)的key，默認(rèn)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(jìn)行數(shù)據(jù)緩存unless指定在符合某條件下，不進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存Sync指定是否使用異步緩存，默認(rèn)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(jìn)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(gè)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(jìn)行方法調(diào)用，然后清除緩存。@CacheEvict注解提供了多個(gè)屬性，與@Cacheable注解的屬性基本相同。除此之外，還提供了兩個(gè)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(shí)添加多個(gè)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(gè)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(duì)該注解進(jìn)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(xiàng)目的啟動(dòng)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(chǔ)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(méi)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(xiàng)目中添加某個(gè)緩存管理組件（例如EhCache2.x）后，SpringBoot項(xiàng)目會(huì)選擇并啟用對(duì)應(yīng)的緩存管理器。127.2緩存抽象與緩存注解

如果項(xiàng)目中同時(shí)添加了多個(gè)緩存組件，且沒(méi)有指定緩存管理器或者緩存解析器（CacheManager或者CacheResolver），那么SpringBoot會(huì)按照上述順序在添加的多個(gè)緩存中優(yōu)先啟用指定的緩存組件進(jìn)行緩存管理。SpringBoot默認(rèn)緩存管理中，沒(méi)有添加任何緩存管理組件能實(shí)現(xiàn)緩存管理。這是因?yàn)殚_啟緩存管理后，SpringBoot會(huì)按照上述列表順序查找有效的緩存組件進(jìn)行緩存管理，如果沒(méi)有任何緩存組件，會(huì)默認(rèn)使用最后一個(gè)Simple緩存組件進(jìn)行管理。Simple緩存組件是SpringBoot默認(rèn)的緩存管理組件，它默認(rèn)使用內(nèi)存中的ConcurrentHashMap進(jìn)行緩存存儲(chǔ)，所以在沒(méi)有添加任何第三方緩存組件的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)存中的緩存管理。在默認(rèn)情況下使用的是Simple簡(jiǎn)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(rèn)緩存管理Spring框架支持透明地向應(yīng)用程序添加緩存并對(duì)緩存進(jìn)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(shí)不會(huì)對(duì)程序本身造成任何干擾。SpringBoot繼承了Spring的緩存管理功能，通過(guò)@EnableCaching注解開啟基于注解的緩存支持，自動(dòng)化配置合適的緩存管理器(CacheManager)。下面針對(duì)SpringBoot支持的默認(rèn)緩存管理，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)操作對(duì)SpringBoot的緩存管理進(jìn)行講解，步驟如下。(1)使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建一個(gè)名為chapter07的數(shù)據(jù)庫(kù)，并新建user數(shù)據(jù)表，包含id、username、password屬性，預(yù)先插入幾條測(cè)試記錄。147.2緩存抽象與緩存注解(2)新建一個(gè)SpringBoot工程chapter07cache，Group和Packagename為com.yzpc，在Dependencies依賴中選擇Web節(jié)點(diǎn)下的SpringWeb依賴，SQL節(jié)點(diǎn)下的SpringDataJPA依賴、MySQLDriver依賴和I/O節(jié)點(diǎn)下的Springcacheabstraction依賴，單擊Finish按鈕，如圖7-2所示。pom.xml中自動(dòng)添加的依賴代碼，如下所示。(3)在項(xiàng)目的src/main/resources/路徑下的application.properties配置文件中加入數(shù)據(jù)庫(kù)連接配置信息（與5.2.1小節(jié)中介紹的一致），接下來(lái)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(xiàng)目的src/main/java/路徑下的com.yzpc包中，新建一個(gè)pojo包，并在該包中新建與數(shù)據(jù)表user對(duì)應(yīng)的實(shí)體類User，添加JPA對(duì)應(yīng)的注解進(jìn)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(rèn)為simple，如果不加，會(huì)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(shí)體類，并指定映射的表名publicclassUserimplementsSerializable{

@Id//表示映射對(duì)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(xiàng)目的src/main/java/路徑下的com.yzpc包中，新建一個(gè)repository包，并在該包中新建一個(gè)用于操作User實(shí)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(xiàng)目的src/main/java/路徑下的com.yzpc包中，新建一個(gè)service包，并在該包中新建一個(gè)用于User相關(guān)業(yè)務(wù)操作的UserService類，代碼如下所示。(7)在項(xiàng)目的src/main/java/路徑下的com.yzpc包中，新建一個(gè)controller包，并在該包中新建一個(gè)訪問(wèn)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(xiàng)目的Chapter07cacheApplication啟動(dòng)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(dòng)項(xiàng)目，訪問(wèn)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(kù)，并將查詢結(jié)果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩存user中，頁(yè)面查詢結(jié)果如圖7-3所示。此時(shí)控制臺(tái)輸出Hibernate的查詢語(yǔ)句，如圖7-4所示。再次訪問(wèn)http://localhost:8080/findUserById?id=3，此時(shí)控制臺(tái)沒(méi)有任何輸出內(nèi)容，但頁(yè)面還是輸出前面的查詢結(jié)果，這表明沒(méi)有調(diào)用查詢方法，頁(yè)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(xiàng)目中(如Hibernate默認(rèn)使用Ehcache作為二級(jí)緩存)。在SpringBoot中，只要配置一個(gè)配置文件就可以將EhCache集成到項(xiàng)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(xiàng)目并重命名為chapter07ehcache。用IDEA打開該項(xiàng)目，選擇chapter07ehcache項(xiàng)目，點(diǎn)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(dòng)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(duì)話框中，選中class前面的復(fù)選框，通知修改測(cè)試類，單擊OK按鈕，如圖7-7所示。

單擊Run菜單下“EidtConfigurations…”選項(xiàng)，在彈出的對(duì)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(guò)配置屬性spring.cache.type來(lái)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(xiàng)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(gè)常規(guī)的Ehcache配置文件，提供兩個(gè)緩存策略，一個(gè)是默認(rèn)的，另一個(gè)名為user。

(4)修改UserRepository接口，添加一個(gè)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(wèn)映射，代碼如下所示。(7)啟動(dòng)項(xiàng)目，第一次訪問(wèn)http://localhost:8080/findOne?id=4，將調(diào)用方法查詢數(shù)據(jù)庫(kù)。并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩存，此時(shí)控制臺(tái)輸出如圖7-6所示，同時(shí)網(wǎng)頁(yè)顯示數(shù)據(jù)如圖7-7所示。

再次訪問(wèn)http://localhost:8080/findOne?id=4，此時(shí)控制臺(tái)沒(méi)有任何輸出，這表明沒(méi)有調(diào)用查詢方法，頁(yè)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(wèn)http://localhost:8080/save?username=lisi&password=lisi，此時(shí)控制臺(tái)輸出如圖7-8所示，頁(yè)面顯示數(shù)據(jù)如圖7-9所示。插入數(shù)據(jù)后，訪問(wèn)http://localhost:8080/findOne?id=5，控制臺(tái)無(wú)任何輸出，從緩存直接獲得id為5的數(shù)據(jù)，頁(yè)面顯示結(jié)果與圖7-9相同。

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