MyBatis(3)二级缓存源码解析

MyBatis二级缓存源码解析

文本主要目的为掌握二级缓存的使用场景、熟悉其执行结构、以及执行过程源码

二级缓存概述

二级缓存也称作是应用级缓存，与一级缓存不同的，是它的作用范围是整个应用，而且可以跨线程使用。所以二级缓存有更高的命中率，适合缓存一些修改较少的数据。在流程上是先访问二级缓存，在访问一级缓存。

二缓存需求

二级缓存是一个完整的缓存解决方案，那应该包含哪些功能呢？这里我们分为核心功能和非核心功能两类：

存储【核心功能】

即缓存数据库存储在哪里？常用的方案如下：

1. 内存：最简单就是在内存当中，不仅实现简单，而且速度快。内存弊端就是不能持久化，且容易有限。

2. 硬盘：可以持久化，容量大。但访问速度不如内存，一般会结合内存一起使用。

3. 第三方集成：在分布式情况，如果想和其它节点共享缓存，只能第三方软件进行集成。比如Redis. 

溢出淘汰【核心功能】

无论哪种存储都必须有一个容易，当容量满的时候就要进行清除，清除的算法即溢出淘汰机制。常见算法如下：

1. FIFO：先进先出

2. LRU：最近最少使用

3. WeakReference: 弱引用，将缓存对象进行弱引用包装，当Java进行gc的时候，不论当前的内存空间是否足够，这个对象都会被回收 

4. SoftReference：软件引用，基机与弱引用类似，不同在于只有当空间不足时GC才才回收软引用对象。

其它功能

1. 过期清理：指清理存放数据过久的数据

2. 线程安全：保证缓存可以被多个线程同时使用

3. 写安全：当拿到缓存数据后，可对其进行修改，而不影响原本的缓存数据。通常采取做法是对缓存对象进行深拷贝。

二级缓存责任链设计

这么多的功能，如何才能简单的实现，并保证它的灵活性与扩展性呢？这里MyBatis抽像出Cache接口，其只定义了缓存中最基本的功能方法：

• 设置缓存

• 获取缓存

• 清除缓存

• 获取缓存数量

然后上述中每一个功能都会对应一个组件类，并基于装饰者加责任链的模式，将各个组件进行串联。在执行缓存的基本功能时，其它的缓存逻辑会沿着这个责任链依次往下传递。

这样设计有以下优点：

1. 职责单一：各个节点只负责自己的逻辑，不需要关心其它节点。

2. 扩展性强：可根据需要扩展节点、删除节点，还可以调换顺序保证灵活性。

3. 松耦合：各节点之间不没强制依赖其它节点。而是通过顶层的Cache接口进行间接依赖。

二级缓存的使用

缓存空间声明

二级默认缓存默认是不开启的，需要为其声明缓存空间才可以使用，通过@CacheNamespace 或 为指定的MappedStatement声明。声明之后该缓存为该Mapper所独有，其它Mapper不能访问。如需要多个Mapper共享一个缓存空间可通过@CacheNamespaceRef 或进行引用同一个缓存空间。@CacheNamespace 详细配置见下表：

注：Cache中责任链条的组成即通过@CacheNamespace 指导生成。具体逻辑详兔崽子CacheBuilder

缓存其它配置

除@CacheNamespace 还可以通过其它参数来控制二缓存

二级缓存的命中条件

二级缓存的命中场景与一级缓存类似，不同在于二级可以跨会放使用，还有就是二级缓存的更新，必须是在会话提交之后。

为什么要提交之后才能命中缓存?

如上图两个会话在修改同一数据，当会话二修改后，在将其查询出来，假如它实时填充到二级缓存，而会话一就能过缓存获取修改之后的数据，但实质是修改的数据回滚了，并没真正的提交到数据库。

所以为了保证数据一至性，二级缓存必须是会话提交之才会真正填充，包括对缓存的清空，也必须是会话正常提交之后才生效。

二级缓存结构

为了实现会话提交之后才变更二级缓存，MyBatis为每个会话设立了若干个暂存区，当前会话对指定缓存空间的变更，都存放在对应的暂存区，当会话提交之后才会提交到每个暂存区对应的缓存空间。为了统一管理这些暂存区，每个会话都一个唯一的事物缓存管理 器。所以这里暂存区也可叫做事物缓存。

最后我们通过下图来了解会话、暂存区、二级缓存空间的关系：

二级缓存执行流程

原本会话是通过Executor实现SQL调用，这里基于装饰器模式使用CachingExecutor对SQL调用逻辑进行拦截。以嵌入二级缓存相关逻辑。

查询操作query

当会话调用query() 时，会基于查询语句、参数等数据组成缓存Key，然后尝试从二级缓存中读取数据。读到就直接返回，没有就调用被装饰的Executor去查询数据库，然后在填充至对应的暂存区。

请注意，这里的查询是实时从缓存空间读取的，而变更，只会记录在暂存区

更新操作update

当执行update操作时，同样会基于查询的语句和参数组成缓存KEY，然后在执行update之前清空缓存。这里清空只针对暂存区，同时记录清空的标记，以便当会话提交之时，依据该标记去清空二级缓存空间。

如果在查询操作中配置了flushCache=true ，也会执行相同的操作。

提交操作commit

当会话执行commit操作后，会将该会话下所有暂存区的变更，更新到对应二级缓存空间去。