SpringBoot 實戰 (十一) | 整合數據緩存 Cache
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前言
如題，今天介紹 SpringBoot 的數據緩存。作過開發的都知道程序的瓶頸在於數據庫，咱們也知道內存的速度是大大快於硬盤的，當須要重複獲取相同數據時，一次又一次的請求數據庫或者遠程服務，致使大量時間耗費在數據庫查詢或遠程方法調用上，致使性能的惡化，這即是數據緩存要解決的問題。前端
Spring 的緩存支持
Spring 定義了 org.springframework.cache.CacheManager 和 org.springframework.cache.Cache 接口用於統一不一樣的緩存技術。其中，CacheManager 是 Spring 提供的各類緩存技術的抽象接口，Cache 接口則是包含了緩存的各類操做（增長，刪除，獲取緩存，通常不會直接和此接口打交道）。java
一、Spring 支持的 CacheManager mysql
針對不一樣的緩存技術，實現了不一樣的 CacheManager ，Spring 定義了下表所示的 CacheManager：git
| CacheManager | 描述 |
|---|---|
| SimpleCacheManager | 使用簡單的 Collection 來存儲緩存，主要用於測試 |
| ConcurrentMapCacheManager | 使用 ConcurrentMap 來存儲緩存 |
| NoOpCacheManager | 僅測試用途，不會實際緩存數據 |
| EhCacheCacheManager | 使用 EhCache 做爲緩存技術 |
| GuavaCacheManager | 使用 Google Guava 的 GuavaCache 做爲緩存技術 |
| HazelcastCacheManager | 使用 Hazelcast 做爲緩存技術 |
| JCacheCacheManager | 支持 JCache(JSR-107) 標準的實現做爲緩存技術，如 ApacheCommonsJCS |
| RedisCacheManager | 使用 Redis 做爲緩存技術 |
在使用以上任意一個實現的 CacheManager 的時候，需註冊實現的 CacheManager 的 Bean，如：github
@Bean
public EhCacheCacheManager cacheManager(CacheManager
ehCacheCacheManager){
return new EhCacheCacheManager(ehCacheCacheManager);
}
注意，每種緩存技術都有不少的額外配置，但配置 cacheManager 是必不可少的。web
二、聲明式緩存註解redis
Spring 提供了 4 個註解來聲明緩存規則（又是使用註解式的 AOP 的一個例子）。4 個註解以下表示：算法
| 註解 | 解釋 |
|---|---|
| @Cacheable | 在方法執行前 Spring 先查看緩存中是否有數據，如有，則直接返回緩存數據；若無數據，調用方法將方法返回值放入緩存中 |
| @CachePut | 不管怎樣，都會將方法的返回值放到緩存中。 |
| @CacheEvict | 將一條或多條數據從緩存中刪除 |
| @Caching | 能夠經過 @Caching 註解組合多個註解策略在一個方法上 |
@Cacheable、@CachePut、@CacheEvict 都有 value 屬性，指定的是要使用的緩存名稱；key 屬性指定的是數據在緩存中存儲的鍵。spring
三、開啓聲明式緩存支持sql
開啓聲明式緩存很簡單，只需在配置類上使用 @EnableCaching 註解便可，例如：
@Configuration
@EnableCaching
public class AppConfig{
}
SpringBoot 的支持
在 Spring 中使用緩存技術的關鍵是配置 CacheManager ，而 SpringBoot 爲咱們配置了多個 CacheManager 的實現。
它的自動配置放在 org.springframework.boot.autoconfigure.cache 包中。
在不作任何配置的狀況下，默認使用的是 SimpleCacheConfiguration ，即便用 ConcurrentMapCacheManager。SpringBoot 支持之前綴來配置緩存。例如：
spring.cache.type= # 可選 generic、ehcache、hazelcast、infinispan、jcache、redis、guava、simple、none spring.cache.cache-names= # 程序啓動時建立的緩存名稱 spring.cache.ehcache.config= # ehcache 配置文件的地址 spring.cache.hazelcast.config= # hazelcast配置文件的地址 spring.cache.infinispan.config= # infinispan配置文件的地址 spring.cache.jcache.config= # jcache配置文件的地址 spring.cache.jcache.provider= # 當多個 jcache 實如今類路徑的時候，指定 jcache 實現 # 等等。。。
在 SpringBoot 環境下，使用緩存技術只須要在項目中導入相關緩存技術的依賴包，並在配置類中使用 @EnableCaching 開啓緩存支持便可。
代碼實現
本文將以 SpringBoot 默認的 ConcurrentMapCacheManager 做爲緩存技術，演示 @Cacheable、@CachePut、@CacheEvict。
一、準備工做
- IDEA
- JDK 1.8
- SpringBoot 2.1.3
二、Pom.xml 文件依賴
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>2.1.3.RELEASE</version>
<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>
<groupId>com.nasus</groupId>
<artifactId>cache</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<name>cache</name>
<description>cache Demo project for Spring Boot</description>
<properties>
<java.version>1.8</java.version>
</properties>
<dependencies>
<!-- cache 依賴 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<!-- JPA 依賴 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<!-- web 啓動類 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<!-- mysql 數據庫鏈接類 -->
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<scope>runtime</scope>
</dependency>
<!-- lombok 依賴，簡化實體 -->
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
<optional>true</optional>
</dependency>
<!-- 單元測試類 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
註釋很清楚，無需多言。不會就谷歌一下。
三、Application.yaml 文件配置
spring:
# 數據庫相關
datasource:
driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&serverTimezone=UTC&useSSL=true
username: root
password: 123456
# jpa 相關
jpa:
hibernate:
ddl-auto: update # ddl-auto: 設爲 create 表示每次都從新建表
show-sql: true
四、實體類
package com.nasus.cache.entity;
import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.GeneratedValue;
import javax.persistence.Id;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
@Data
@Entity
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Student {
@Id
@GeneratedValue
private Integer id;
private String name;
private Integer age;
}
五、dao 層
package com.nasus.cache.repository;
import com.nasus.cache.entity.Student;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;
import org.springframework.stereotype.Repository;
@Repository
public interface StudentRepository extends JpaRepository<Student,Integer> {
}
六、service 層
package com.nasus.cache.service;
import com.nasus.cache.entity.Student;
public interface StudentService {
public Student saveStudent(Student student);
public void deleteStudentById(Integer id);
public Student findStudentById(Integer id);
}
實現類：
package com.nasus.cache.service.impl;
import com.nasus.cache.entity.Student;
import com.nasus.cache.repository.StudentRepository;
import com.nasus.cache.service.StudentService;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict;
import org.springframework.cache.annotation.CachePut;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;
@Service
public class StudentServiceImpl implements StudentService {
// 使用 slf4j 做爲日誌框架
private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(StudentServiceImpl.class);
@Autowired
private StudentRepository studentRepository;
@Override
@CachePut(value = "student",key = "#student.id")
// @CachePut 緩存新增的或更新的數據到緩存，其中緩存名稱爲 student 數據的 key 是 student 的 id
public Student saveStudent(Student student) {
Student s = studentRepository.save(student);
LOGGER.info("爲id、key 爲{}的數據作了緩存", s.getId());
return s;
}
@Override
@CacheEvict(value = "student")
// @CacheEvict 從緩存 student 中刪除 key 爲 id 的數據
public void deleteStudentById(Integer id) {
LOGGER.info("刪除了id、key 爲{}的數據緩存", id);
//studentRepository.deleteById(id);
}
@Override
@Cacheable(value = "student",key = "#id")
// @Cacheable 緩存 key 爲 id 的數據到緩存 student 中
public Student findStudentById(Integer id) {
Student s = studentRepository.findById(id).get();
LOGGER.info("爲id、key 爲{}的數據作了緩存", id);
return s;
}
}
代碼講解看註釋，很詳細。
七、controller 層
package com.nasus.cache.controller;
import com.nasus.cache.entity.Student;
import com.nasus.cache.service.StudentService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.DeleteMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.Mapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
@RequestMapping("/student")
public class StudentController {
@Autowired
private StudentService studentService;
@PostMapping("/put")
public Student saveStudent(@RequestBody Student student){
return studentService.saveStudent(student);
}
@DeleteMapping("/evit/{id}")
public void deleteStudentById(@PathVariable("id") Integer id){
studentService.deleteStudentById(id);
}
@GetMapping("/able/{id}")
public Student findStudentById(@PathVariable("id") Integer id){
return studentService.findStudentById(id);
}
}
八、application 開啓緩存功能
package com.nasus.cache;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
@EnableCaching // 開啓緩存功能
@SpringBootApplication
public class CacheApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(CacheApplication.class, args);
}
}
測試
測試前，先看一眼數據庫當前的數據，以下：
一、測試 @Cacheable
訪問 http://localhost:8080/student/able/2 控制檯打印出了 SQL 查詢語句，以及指定日誌。說明這一次程序是直接查詢數據庫獲得的結果。
2019-02-21 22:54:54.651 INFO 1564 --- [nio-8080-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet : Completed initialization in 11 ms Hibernate: select student0_.id as id1_0_0_, student0_.age as age2_0_0_, student0_.name as name3_0_0_ from student student0_ where student0_.id=? 2019-02-21 22:54:59.725 INFO 1564 --- [nio-8080-exec-1] c.n.c.service.impl.StudentServiceImpl : 爲id、key 爲2的數據作了緩存
postman 第一次測試結果 ：
再次訪問 http://localhost:8080/student/able/2 結果以下圖。但控制檯無 SQL 語句打印，也無爲id、key 爲2的數據作了緩存這句話輸出。
說明 @Cacheable 確實作了數據緩存，第二次的測試結果是從數據緩存中獲取的，並無直接查數據庫。
二、測試 @CachePut
以下圖，postman 訪問 http://localhost:8080/student/put 插入數據：
下面是控制檯打印出了 SQL Insert 插入語句，以及指定日誌。說明程序作了緩存。
Hibernate: insert into student (age, name, id) values (?, ?, ?) 2019-02-21 23:12:03.688 INFO 1564 --- [nio-8080-exec-8] c.n.c.service.impl.StudentServiceImpl : 爲id、key 爲4的數據作了緩存
插入數據返回的結果：
數據庫中的結果：
訪問 http://localhost:8080/student/able/4 Postman 結果以下圖。控制檯無輸出，驗證了 @CachePut 確實作了緩存，下圖數據是從緩存中獲取的。
三、測試 @CacheEvict
postman 訪問 http://localhost:8080/student/able/3 爲 id = 3 的數據作緩存。
postman 再次訪問 http://localhost:8080/student/able/3 確認數據是從緩存中獲取的。
postman 訪問 http://localhost:8080/student/evit/3
從緩存中刪除 key 爲 3 的緩存數據：
Hibernate: select student0_.id as id1_0_0_, student0_.age as age2_0_0_, student0_.name as name3_0_0_ from student student0_ where student0_.id=? 2019-02-21 23:26:08.516 INFO 8612 --- [nio-8080-exec-2] c.n.c.service.impl.StudentServiceImpl : 爲id、key 爲3的數據作了緩存 2019-02-21 23:27:01.508 INFO 8612 --- [nio-8080-exec-4] c.n.c.service.impl.StudentServiceImpl : 刪除了id、key 爲3的數據緩存
再次 postman 訪問 http://localhost:8080/student/able/3 觀察後臺，從新作了數據緩存：
Hibernate: select student0_.id as id1_0_0_, student0_.age as age2_0_0_, student0_.name as name3_0_0_ from student student0_ where student0_.id=? 2019-02-21 23:27:12.320 INFO 8612 --- [nio-8080-exec-5] c.n.c.service.impl.StudentServiceImpl : 爲id、key 爲3的數據作了緩存
這一套測試流程下來，證實了 @CacheEvict 確實刪除了數據緩存。
源碼下載
https://github.com/turoDog/Demo/tree/master/springboot_cache_demo
切換緩存技術
切換緩存技術除了在 pom 文件加入相關依賴包配置之外，使用方式與上面的代碼演示同樣。
一、切換 EhCache
在 pom 中添加 Encache 依賴：
<!-- EhCache 依賴 -->
<dependency>
<groupId>net.sf.ehcache</groupId>
<artifactId>ehcache</artifactId>
</dependency>
Ehcache 所需配置文件 ehcache.xml 只需放在類路徑（resource 目錄）下，SpringBoot 會自動掃描，如：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8">
<ehcache>
<cache name="student" maxElementsInMmory="1000">
<ehcache>
SpringBoot 會自動配置 EhcacheManager 的 Bean。
二、切換 Guava
只需在 pom 中加入 Guava 依賴便可：
<!-- GuavaCache 依賴 -->
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>18.0</version>
</dependency>
SpringBoot 會自動配置 GuavaCacheManager 的 Bean。
三、切換 RedisCache
與 Guava 同樣，只需在 pom 加入依賴便可：
<!-- cache 依賴 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-redis</artifactId>
</dependency>
SpringBoot 會自動配置 RedisCacheManager 以及 RedisTemplate 的 Bean。
此外，切換其餘緩存技術的方式也是相似。這裏不作贅述。
後語
以上爲 SpringBoot 數據緩存的教程。
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