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MyBatis的二级缓存是如何工作的？

知识点图片

MyBatis二级缓存是Mapper级别的共享缓存，跨SqlSession生效。它在会话关闭或提交后将数据存入，适合读多写少场景，但需注意分布式环境下的一致性问题。

我们来详细、清晰地剖析一下MyBatis的二级缓存是如何工作的。

一、 什么是MyBatis二级缓存？

首先，要理解二级缓存，我们需要先对比一下一级缓存。

  • 一级缓存（Local Cache）：

    • 作用域：SqlSession 级别。它是默认开启且无法关闭的。
    • 生命周期：与 SqlSession 的生命周期相同。当 SqlSession 被创建时，一个新的一级缓存被创建；当 SqlSession 被关闭或清空时，它里面的一级缓存也随之销毁。
    • 工作方式：在同一个 SqlSession 中，执行完全相同的SQL查询（相同的Statement ID、相同的参数等），第一次查询会从数据库获取数据并放入缓存，后续的查询会直接从这个缓存中获取，不再请求数据库。
    • 共享性：一级缓存是不共享的。不同的 SqlSession 实例之间，它们的一级缓存是相互隔离的。

  • 二级缓存（Global Cache）：

    • 作用域：Mapper Namespace 级别，也就是一个Mapper映射文件。
    • 生命周期：与应用程序的生命周期相同。一旦数据被缓存，它可以被该Namespace下的所有 SqlSession 共享。
    • 工作方式：当一个 SqlSession 提交了事务（session.commit()）或者关闭了（session.close()）之后，它的一级缓存中的数据才会被刷新到二级缓存中。这样，其他新的 SqlSession 就可以访问到这些被缓存的数据。
    • 共享性：二级缓存是跨 SqlSession 共享的。

一句话总结：一级缓存是SqlSession内部的“私有缓存”，二级缓存是多个SqlSession可以共享的“公共缓存”。

二、 二级缓存的工作原理

MyBatis的二级缓存工作流程可以用经典的装饰器模式（Decorator Pattern）来解释。

  1. Executor 体系结构：
    MyBatis的核心操作由Executor接口执行。它有几个实现类：

    • SimpleExecutor: 每执行一次 update 或 select，就开启一个 Statement 对象，用完立刻关闭。
    • ReuseExecutor: 重复使用 Statement 对象。
    • BatchExecutor: 批量执行SQL。

  2. CachingExecutor 的介入：
    当你启用了二级缓存后，MyBatis会创建一个CachingExecutor实例。这个CachingExecutor会包装（装饰）一个真实的Executor（比如 SimpleExecutor）。

    因此，执行流程变成了：
    SQL请求 -> CachingExecutor -> SimpleExecutor -> 数据库

  3. 查询流程（Cache Hit / Cache Miss）：
    当一个查询请求到来时：

    • 步骤 1: 查询二级缓存
      CachingExecutor首先会根据查询请求（包括Statement ID、参数、分页信息、SQL语句等）生成一个唯一的CacheKey。
    • 步骤 2: 判断缓存命中
      CachingExecutor会用这个CacheKey去二级缓存中查找数据。
      • 缓存命中（Cache Hit）：如果找到了对应的数据，它会直接将数据返回给调用者，不会再执行后续的SimpleExecutor，也不再查询数据库。
      • 缓存未命中（Cache Miss）：如果没有找到数据，请求会继续传递给被它包装的SimpleExecutor。
    • 步骤 3: 查询数据库并缓存结果
      SimpleExecutor会像往常一样去查询数据库，获取结果。
    • 步骤 4: 结果存入一级缓存
      查询到的结果首先会被放入一级缓存（SqlSession级别）。
    • 步骤 5: 将结果推送到二级缓存
      当SqlSession关闭（session.close()）或提交（session.commit()）时，CachingExecutor会检查一级缓存中的数据，并将这些数据刷新（放入）到二级缓存中。这一步是关键，它使得数据能够被其他SqlSession访问。

  4. 更新/插入/删除操作（缓存刷新）：
    当执行insert、update或delete操作时，为了保证数据的一致性，CachingExecutor会清空（flush）该Namespace下的所有二级缓存条目。这是默认行为，可以通过在statement标签上设置flushCache="false"来改变，但通常不建议这么做。

三、 如何开启和配置二级缓存

开启二级缓存需要满足以下几个条件：

  1. 全局开启缓存：
    在mybatis-config.xml中，确保cacheEnabled设置为true（这是默认值）。

    xml 
    <settings>
    <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
</settings>

  2. 在Mapper XML中声明缓存：
    在需要开启二级缓存的Mapper映射文件（如 UserMapper.xml）中，添加<cache/>标签。

    xml 
    <mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <!-- 开启该namespace的二级缓存 -->
    <cache/>

    <select id="getUserById" resultType="com.example.model.User">
        SELECT * FROM users WHERE id = #{id}
    </select>
    <!-- ...其他语句 -->
</mapper>

  3. 实体类必须序列化：
    所有需要被二级缓存的POJO（实体类）都必须实现java.io.Serializable接口。
    原因：二级缓存的数据可能存储在内存、硬盘或者像Redis这样的分布式缓存中。序列化是将Java对象转换为字节流的过程，这样才能在不同的存储介质中进行读写和传输。即使是默认的内存缓存，为了实现readOnly=false（返回一个对象的拷贝而非引用），也需要通过序列化和反序列化来创建副本。

    java 
    import java.io.Serializable;

public class User implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L; // 建议添加
    private Integer id;
    private String name;
    // ... getters and setters
}

  4. SqlSession必须关闭或提交：
    查询操作所在的SqlSession必须被commit()或close()，其一级缓存中的数据才会被刷新到二级缓存。

    java 
    try (SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession()) {
    UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);
    User user = mapper.getUserById(1);
    // ...
} // try-with-resources 会自动调用 session.close()
// 此时，user对象才会被放入二级缓存

四、 <cache/> 标签的详细配置

<cache/>标签提供了丰富的属性来定制缓存策略：

xml 
<cache
    eviction="LRU"      <!-- 驱逐策略，默认LRU (最近最少使用) -->
    flushInterval="60000" <!-- 刷新间隔，单位毫秒。不设置则无间隔 -->
    size="1024"         <!-- 缓存对象数量，默认1024 -->
    readOnly="false"    <!-- 是否只读。默认为false -->
    blocking="false"    <!-- 是否阻塞，默认为false -->
/>
  • eviction: 缓存驱逐策略。
    • LRU (Least Recently Used) - 最近最少使用（默认）。
    • FIFO (First In First Out) - 先进先出。
    • SOFT - 软引用，基于垃圾回收器状态和软引用规则。
    • WEAK - 弱引用，更积极地被垃圾回收。
  • flushInterval: 自动刷新缓存的时间间隔，单位毫秒。如果设置了，缓存会每隔指定时间被清空一次。
  • size: 缓存中最多可以存储的对象数量。
  • readOnly:
    • true (只读)：缓存会直接返回对象的引用。这样做性能更高，但不安全，因为多个调用者可能会修改同一个对象，导致数据混乱。
    • false (读写，默认)：缓存会返回对象的拷贝（通过序列化和反序列化实现）。这样做更安全，但性能开销稍大。

五、 使用场景和注意事项

适合使用的场景：

  1. 读多写少的数据，如系统配置、字典数据、国家地区列表等。
  2. 数据变化频率低，对实时性要求不高的数据。
  3. 查询结果集不会过大，否则会占用大量内存。

注意事项（坑）：

  1. 脏读问题：二级缓存是基于Namespace的。如果多个Namespace操作同一张表，一个Namespace的更新操作只会清空自己的缓存，而不会清空其他Namespace的缓存，这可能导致脏读。
    • 解决方案：使用<cache-ref>标签，让多个Namespace共享同一个缓存配置和实例。
    xml 
    <!-- 在 OrderMapper.xml 中 -->
<cache-ref namespace="com.example.mapper.UserMapper"/>
  2. 分布式环境下的数据不一致：MyBatis自带的二级缓存是基于JVM本地内存的。在分布式或集群环境下，每个应用节点都有自己的二级缓存，一个节点的更新无法通知其他节点，会导致数据不一致。
    • 解决方案：集成第三方的分布式缓存框架，如Redis、Ehcache等。这需要自定义实现MyBatis的Cache接口。社区已经有很多成熟的集成方案（如mybatis-redis）。
  3. 配置复杂性：需要仔细规划哪些Mapper需要开启缓存，以及它们之间的依赖关系，避免因缓存刷新不及时导致的数据问题。

总结

MyBatis二级缓存是一个强大的性能优化工具，但它是一把双刃剑。正确理解其Namespace级别作用域、跨SqlSession共享的特性，以及事务提交/关闭时才生效的机制至关重要。在使用时，必须充分评估业务场景，特别是在复杂和分布式环境下，要警惕其可能带来的数据一致性问题。

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