简单的spring缓存 Cacheable学习

简单的spring缓存 Cacheable学习

1.需求

项目中有很多的方法查询的数据其实是不会经常变的，但是其整体的查询sql以及调用第三方数据获取数据花费的时间很长，现在考虑对此类型的接口进行优化，首先想到的是对其进行缓存操作，所以简单了解了一下spring的缓存注解使用，此处进行简单的整理，方便后续复习项目使用。

2.简介

@Cacheable 是 Spring 框架提供的一个缓存注解，主要用于声明式地启用方法级别的缓存功能。它允许开发人员在不改变业务逻辑的前提下，通过简单的注解配置来实现缓存机制，从而提高应用程序的性能。

  • 主要概念
    缓存（Cache）: 在计算机科学中，缓存是一种用于存储经常访问的数据的技术，目的是为了加快数据的访问速度。缓存通常存储在比原始数据源（如数据库）更快的存储介质中。

    声明式缓存: 通过注解或 XML 配置来声明哪些方法应该被缓存，而不是通过编程方式显式地管理缓存逻辑。

  • 缓存的工作原理
    当一个带有 @Cacheable 注解的方法被调用时，Spring 会根据配置的缓存键（默认是基于方法参数的哈希值）去查找缓存中是否已经有该方法的执行结果。如果找到了相应的缓存条目，则直接返回缓存中的结果，不再执行方法体内的逻辑。如果没有找到，则执行方法并将其结果存储到缓存中，以便后续相同的请求可以直接从缓存中获取结果。

相对于自己编写的缓存，spring框架的自带缓存组件有以下优势：

  • 简化开发: @Cacheable 注解使得开发人员无需手动编写缓存逻辑，通过简单的注解配置即可启用缓存功能。
  • 透明性: 缓存操作对于业务逻辑来说是透明的，开发人员只需要关注业务逻辑的实现，而不需要关心缓存的具体实现细节。
  • 集中管理: 缓存策略可以通过配置文件或注解集中管理，便于维护和调整。
  • 灵活的缓存策略: 支持多种缓存管理机制，如基于时间的失效策略、基于访问次数的淘汰策略等。
  • 支持多种缓存存储: 可以很容易地集成多种缓存存储方案，如 Ehcache、Redis、Caffeine 等。
  • 减少数据库负载: 对于那些读操作远多于写操作的场景，使用 @Cacheable 可以显著减少对数据库的访问，提高应用的整体性能。
  • 自动化的缓存管理: Spring 会自动处理缓存的存储、查找和过期等操作，减少了手动管理缓存时可能引入的错误。

3. 简单的使用

3.1 简单的注解认识

我们使用spring的缓存主要使用的是 @Cacheable、@CachePut 和 @CacheEvict这三个注解，那么简单的介绍一下这三个注解

  1. @Cacheable
    作用: 用于标记一个方法，使得在调用该方法之前，Spring 会尝试从缓存中获取数据。如果缓存中有对应键的数据，则直接返回缓存中的数据，不会执行方法本身。如果缓存中没有数据，则执行方法并将结果存储到缓存中。
    用法: 通常用于那些计算成本较高、调用频繁且结果可预测的方法上。
    属性:

    • value/cacheNames: 指定缓存的名字，可以设置一个或者多个。
    • key: 定义缓存的键，默认情况下通常是基于方法参数的组合来生成键。
    • unless: 可以定义一个条件表达式，表达式为真，不缓存此方法的结果，结果result获取。eg: unless="#name.length() <=10 "，名称长度小于等于10则不缓存。
    • condition: 定义了一个条件表达式，只有当表达式为真时才缓存此方法的结果。 eg: condition="#name.length() <=10 "，名称长度小于等于10则缓存。

  2. @CachePut
    作用: 标记的方法会在每次调用后都将结果存入缓存中。与 @Cacheable 不同的是，@CachePut 总是会执行方法体内的逻辑，然后再把结果放入缓存。
    用法: 适用于那些需要先执行业务逻辑再更新缓存的情况。
    属性: 类似于 @Cacheable，可以指定 value/cacheNames、key 等属性。

  3. @CacheEvict
    作用: 用于清除缓存中的一个或多个条目。可以在方法调用前后清除缓存，这取决于 beforeInvocation 属性是否设置为 true。
    用法: 通常在修改数据之后使用，以保证缓存的一致性。
    属性:

    • value/cacheNames: 指定要清除的缓存的名字。
    • key: 定义要清除的缓存键。
    • allEntries: 如果设置为 true，则清除整个缓存。
    • beforeInvocation: 如果设置为 true，则在方法调用前清除缓存，默认为 false，即方法调用后清除。

我们编写缓存的key以及condition条件等，使用的是 spEL表达式方式，常用的表达式如下：

名称位置描述示例
methodNameroot object当前被调用的方法名称#root.methodName
methodroot object当前被调用的方法# root.method.name
targetroot object当前被调用的目标对象#root.target
targetClassroot object当前被调用的对象类#root.targetClass
argsroot object当前被调用的方法的参数列表#root.args[0]
cachesroot object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
argument nameevaluation context方法参数的名字，可以直接使用 #参数名，也可以使用 #p0或者 #a0的形式，0代表索引#a0
resultevaluation context方法执行完毕的返回结果值(仅当方法执行后的判定有效)#result

3.2 注解的简单使用

下面简单使用注解进行信息缓存，主要测试缓存功能，则没有使用数据库查询测试，而是使用Thread.sleep进行模拟数据库查询，具体的pom以及service代码如下

  • 引入缓存使用的pom文件

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

  • controller接口类

    package cn.git.controller;import cn.git.entity.Person;
import cn.git.service.CacheService;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;/*** @description: 缓存测试controller* @program: bank-credit-sy* @author: lixuchun* @create: 2024-09-23*/
@RestController
@RequestMapping("/cache")
public class CacheController {@Autowiredprivate CacheService cacheService;/*** 根据id获取person* @param id id*/@GetMapping("/person/{id}")public String getPersonById(@PathVariable("id") String id) {return JSONObject.toJSONString(cacheService.getPersonById(id));}/*** 根据id获取person,缓存自定义key** @param id id*/@GetMapping("/person/cus/{id}")public String getPerson(@PathVariable("id") String id) {return JSONObject.toJSONString(cacheService.getPersonByCusId(id));}/*** 更新person* @return*/@GetMapping("/update/{id}")public String updatePerson(@PathVariable("id") String id) {Person person = new Person(id, "张三", 18, "男");return JSONObject.toJSONString(cacheService.updatePerson(person));}/*** 根据id删除person* @param id id*/@GetMapping("/delete/{id}")public void deletePersonById(@PathVariable("id") String id) {cacheService.deletePersonById(id);}
}

  • service实现代码如下

    package cn.git.service.impl;import cn.git.entity.Person;
import cn.git.service.CacheService;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict;
import org.springframework.cache.annotation.CachePut;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;/*** @description: 缓存服务实现类* @program: bank-credit-sy* @author: lixuchun* @create: 2024-09-23*/
@Service
public class CacheServiceImpl implements CacheService {/*** 根据id获取person** @param id id*/@Cacheable(cacheNames = "person", key = "#id")@Overridepublic Person getPersonById(String id) {try {Thread.sleep(5000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}Person person = new Person();person.setId(id);person.setAge(18);person.setSex("男");person.setName("张三");System.out.println("获取数据成功 -> " + JSONObject.toJSONString(person));return person;}/*** 根据id获取person,缓存key自定义** @param id id*/@Cacheable(cacheNames = "person", keyGenerator = "customKeyGenerator")@Overridepublic Person getPersonByCusId(String id) {try {Thread.sleep(2000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}Person person = new Person();person.setId(id);person.setAge(18);person.setSex("男");person.setName("张三");System.out.println("获取数据成功 -> " + JSONObject.toJSONString(person));return person;}/*** 更新person, 并返回person* 返回person值会被缓存，缓存的key为person的id** @param person person*/@CachePut(cacheNames = "person", key = "#person.id")@Overridepublic Person updatePerson(Person person) {person.setName("李四".concat(String.valueOf(System.currentTimeMillis())));System.out.println("更新数据成功 -> " + JSONObject.toJSONString(person));return person;}/*** 根据id删除person* 使用参数 allEntries=true 则可以删除所有缓存** @param id id*/@CacheEvict(cacheNames = "person", key = "#id")@Overridepublic void deletePersonById(String id) {System.out.println("数据删除成功 -> " + id);}
}

  • 服务启动类添加启动缓存注解

    package cn.git;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;/*** @description: activiti迁移测试类* @program: bank-credit-sy* @author: lixuchun* @create: 2024-06-07*/
@EnableCaching
@SpringBootApplication(scanBasePackages = "cn.git")
public class helloApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(helloApplication.class, args);}
}

4.整合redis并且实现缓存超时功能

整个spring缓存整合redis非常简单，引入整合redis必要的pom坐标文件，引入jar包后再编写redis的缓存管理器即可，具体的实现步骤如下。

  • 引入必要pom坐标

    <dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId><version>2.3.8.RELEASE</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-pool2</artifactId><version>2.8.1</version>
</dependency>

  • redis配置类以及序列化处理类

    序列化类内容如下

    package cn.git.config;import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig;
import com.alibaba.fastjson.serializer.SerializerFeature;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.SerializationException;
import org.springframework.stereotype.Component;import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;/*** @description: Redis序列化配置* @program: bank-credit-sy* @author: lixuchun* @create: 2024-09-23*/
@Component
public class FastJson2JsonRedisSerializer<T> implements RedisSerializer<T> {/*** 默认字符集*/private final Charset DEFAULT_CHARSET = StandardCharsets.UTF_8;/*** 泛型类型*/Class<T> clazz;/*** 配置全局类型支持*/static {ParserConfig.getGlobalInstance().setAutoTypeSupport(true);}/*** 序列化构造函数** @param t*/@Overridepublic byte[] serialize(T t) throws SerializationException {if (null == t) {return new byte[0];}return JSON.toJSONString(t, SerializerFeature.WriteClassName).getBytes(DEFAULT_CHARSET);}/*** 反序列化** @param bytes*/@Overridepublic T deserialize(byte[] bytes) throws SerializationException {if (null == bytes || 0 >= bytes.length) {return null;}String str = new String(bytes, DEFAULT_CHARSET);return JSON.parseObject(str, clazz);}
}

  • redis 缓存管理器配置类如下
    缓存超时功能主要是设置 RedisCacheConfiguration.entryTtl(Duration.ofSeconds(60)) 参数生效

    package cn.git.config;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.cache.annotation.CachingConfigurerSupport;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
import org.springframework.cache.interceptor.KeyGenerator;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheConfiguration;
import org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheManager;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializationContext;import java.time.Duration;/*** @description: redis配置类* @program: bank-credit-sy* @author: lixuchun* @create: 2024-09-23*/
@Slf4j
@Configuration
@EnableCaching
public class RedisCacheConfig extends CachingConfigurerSupport {/*** redis序列化器*/private static final FastJson2JsonRedisSerializer REDIS_SERIALIZER = new FastJson2JsonRedisSerializer();/*** 自定义key生成器， 拼接名称class名称 + 方法名称 + 参数列表** @return*/@Bean(name = "customKeyGenerator")public KeyGenerator customKeyGenerator(){// 三个参数分别为 当前类，方法，参数列表return (object, method, params) -> {// 拼接名称class名称 + 方法名称 + 参数列表StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();stringBuilder.append(object.getClass().getName());stringBuilder.append(method.getName());// 拼接参数信息for(Object param: params){stringBuilder.append(param == null ? "null" : param.toString());}return stringBuilder.toString();};}/*** 配置缓存管理器** @param connectionFactory* @return*/@Beanpublic RedisCacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory connectionFactory) {RedisCacheConfiguration config = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()// 设置缓存的过期时间，单位秒.entryTtl(Duration.ofSeconds(60))// 设置key的序列化方式.serializeKeysWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(REDIS_SERIALIZER))// 设置value的序列化方式.serializeValuesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(REDIS_SERIALIZER))// 不缓存null值.disableCachingNullValues();// 配置缓存管理器return RedisCacheManager.builder(connectionFactory).cacheDefaults(config).transactionAware().build();}}

  • yml配置文件

    spring:application:name: docker-hello  # 应用程序名称，用于 Spring Cloud 的服务发现和服务注册# redis配置redis:database: 0  # Redis 数据库索引，默认为 0host: 192.168.138.129  # Redis 服务器的 IP 地址port: 6379  # Redis 服务器的端口号timeout: 20000  # Redis 连接超时时间，单位为毫秒# springboot2.x以上如此配置，由于2.x的客户端是lettucelettuce:pool:max-active: 8  # 最大活动连接数，默认为 8min-idle: 0  # 最小空闲连接数，默认为 0max-idle: 8  # 最大空闲连接数，默认为 8max-wait: 10000ms  # 获取连接的最大等待时间，默认为 10000 毫秒server:port: 8088

5.测试

Spring @Cacheable 默认使用的缓存管理器是ConcurrentMapCacheManager。如果没有指定其他的缓存管理器，Spring会自动使用这个默认的实现。如果我们直接使用spring @Cacheable注解，则使用的是本地ConcurrentMap进行缓存，我们不做测试了，效果不太好看，此处我们使用redis配置进行测试。

使用的redis可视化工具是RDM，我们连接到RDM,观察是没有数据的
在这里插入图片描述
下面开始进行测试

  1. 添加缓存信息
    我们调用接口 http://localhost:8088/cache/person/18，进行缓存信息，发现执行接口时间为5s，再次执行发现直接响应数据，并且RDM中已经有缓存数据
    在这里插入图片描述
    RDM中缓存信息
    在这里插入图片描述

  2. 添加自定义key缓存信息
    我们调用接口 http://localhost:8088/cache/person/cus/18 缓存自定义key缓存信息，观察RDM中自定义key样式
    在这里插入图片描述
    观察RDM中key样式，发现其为 类名称+调用类方法名称+参数 的格式生成，对应到自定义的customKeyGenerator 缓存键生成策略，并且还会在60s后自动失效。
    在这里插入图片描述

  3. 修改信息
    我们调用接口 http://localhost:8088/cache/update/18 修改name信息，发现执行速度很快，然后再次调用查询信息以及观察RDM中发现数据已经被修改。
    在这里插入图片描述
    RDM中观察缓存信息
    在这里插入图片描述
    查询接口查看缓存名称信息
    在这里插入图片描述

  4. 删除缓存信息
    我们调用 http://localhost:8088/cache/delete/18 进行缓存信息删除操作，删除后再次查询RDM发现缓存信息已经不在，调用添加缓存接口发现执行时间再次变更为5s
    在这里插入图片描述
    观察RDM信息在这里插入图片描述
    再次调用添加缓存接口，返回修改前固定名称张三
    在这里插入图片描述

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