SpringBoot 缓存

缓存概述

查询频率高、更新频率低的数据可以加缓存，缓存可分为本地缓存、分布式缓存2大类。
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本地缓存

比分布式缓存速度快、效率高；
占用应用服务器内存，缓存的数据量通常不能太大；
适合单机应用中使用，分布式环境下容易出现数据不一致问题，如果要在分布式环境中使用本地、远程二级缓存，本地缓存的有效期应该设置很短，建议5s以内，减少本地缓存脏数据问题；
常见的比如guava、ehcache、caffeine；

本地缓存常见实现

自己用 ConcurrentLinkedHashMap 实现；
guava：基于 CurrentMap 实现；
ehcache：纯java编写的进程内缓存框架，快速精干，缓存数据存储有内存、硬盘两级，无需担心容量问题；
caffeine：基于java8，在内存中缓存数据，性能极高、高命中率、低内存占用，在spring 2.x中取代guava成为默认的本地缓存组件

分布式缓存

常用于多个服务、应用之间的数据共享，适合分布式环境中使用
通常使用专用服务器，支持缓存大量数据；
通常使用内存缓存数据，性能高

分布式缓存常见实现

memcached：只支持String类型；缺乏认证、安全管制机制，使用时需要将memcached服务器放在防火墙后；不支持持久化，宕机全部数据丢失，一般只用于缓存数据；支持多核cpu；
redis：数据类型丰富；支持数据持久化，可保存数据到硬盘，容灾能力强；功能丰富，支持发布/订阅、队列等多种功能；redis 6.0前使用单核cpu，存储大量数据时memcached整体性能高于redis。

springboot 的缓存接口

springboot 定义了一套缓存标准，提供了默认实现，也可以引入第三方的缓存实现。

基本配置

1、pom.xml
创建项目时勾选 I/O -> Spring cache abstraction，或自行添加依赖

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

2、启动类加 @EnableCaching

配置缓存管理器

可以在 yml 中配置，也可以用 java 代码配置

spring:
  cache:
    #缓存类型，参见CacheType，缺省时默认为 SIMPLE
    type: SIMPLE
    #缓存名称，list，需要在此处列出所有用到的缓存名称
    cache-names: userInfo,systemConfig
    # 一些缓存类型可指定扩展配置，参见 CacheProperties 中对应的静态类的属性
#    caffeine:
#      spec: initialCapacity=100,maximumSize=1000,expireAfterAccess=1800s

常用的缓存类型：CAFFEINE、EHCACHE、REDIS、SIMPLE（基于ConcurrentMap实现，无需引入第三方缓存实现框架）、NONE（不使用缓存）。

org.springframework.boot.autoconfigure.cache.SimpleCacheConfiguration 源码如下

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnMissingBean(CacheManager.class)  //未配置缓存管理器时默认使用 Simple
@Conditional(CacheCondition.class)
class SimpleCacheConfiguration {

	@Bean
	ConcurrentMapCacheManager cacheManager(CacheProperties cacheProperties,
			CacheManagerCustomizers cacheManagerCustomizers) {
		ConcurrentMapCacheManager cacheManager = new ConcurrentMapCacheManager();
		List<String> cacheNames = cacheProperties.getCacheNames();
		if (!cacheNames.isEmpty()) {
			cacheManager.setCacheNames(cacheNames);
		}
		return cacheManagerCustomizers.customize(cacheManager);
	}

}

使用缓存

方式1 缓存注解

@Service
public class UserService {

	@Resource
	private UserDao userDao;
	
    @Cacheable(cacheNames = "userInfo", key = "#id")
    public User getUserById(Long id) {
        return userDao.getUserById(id);
    }

    @CacheEvict(cacheNames = "userInfo", key = "#user.id")
    public void updateUserInfo(User user) {
		userDao.updateUserInfo(user);
    }

    @CacheEvict(cacheNames = "userInfo", key = "#id")
    public void deleteById(Long id) {
		userDao.deleteById(id);
    }

}

缓存注解

@Cacheable：和查询搭配使用，先查本地缓存，本地缓存中有就直接返回，没有才执行方法体中的代码进行查询，执行成功后将返回值写入本地缓存；
@CacheEvict：方法执行成功后删除指定的本地缓存；
@CachePut：方法执行成功后将返回值写入缓存，已存在则覆盖。

以上注解都是在目标方法执行完毕后才写入、删除缓存，如果方法中抛出异常，则不写入、删除缓存。

缓存注解的属性

cacheNames：指定 cacheName，数组，可以指定多个
key：指定缓存key
condition：指定注解生效的条件，满足条件时才会执行对应的缓存操作，未指定时默认满足条件
unless：@Cacheable 特有的属性，指定方法执行成功后不写入缓存的条件，未指定时默认写入缓存。condition 是在方法执行前校验条件，获取不到 #result，unless 是方法执行成功后校验条件，可以获取到 #result。

key、condition、unless 都可以使用SpEL取值，可以使用内置对象，常见的内置对象如下

#root.methodName：当前方法名
#root.method.name：当前方法
#root.target：当前方法所属的对象
#root.targetClass：当前方法所属的对象的Class对象
#root.args：实参表， #root.args[0]表示第一个参数
#result：方法返回值，只能在@Cacheable的unless属性中使用

方式2 调用方法

CacheManager 提供了一系列操作缓存的方法，此处可以自行封装为缓存工具类，示例

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.jetbrains.annotations.Nullable;
import org.springframework.cache.Cache;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.util.Assert;

import javax.annotation.Resource;

/**
 * 统一缓存服务
 */
@Slf4j
@Service
public class CommonCacheService {

    @Resource
    private CacheManager cacheManager;

    /**
     * 清除指定的key，可能会以异步之类的方式延迟执行
     *
     * @param cacheName 缓存名称
     * @param cacheKey  缓存key
     */
    public void delayClear(String cacheName, String cacheKey) {
        Assert.isTrue(StringUtils.isNotBlank(cacheKey), "cacheKey不能为空");
        Cache cache = this.getCacheNotNull(cacheName);
        cache.evict(cacheKey);
    }

    /**
     * 清除指定的key，立即执行
     *
     * @param cacheName 缓存名称
     * @param cacheKey  缓存key
     */
    public void clear(String cacheName, String cacheKey) {
        Assert.isTrue(StringUtils.isNotBlank(cacheKey), "cacheKey不能为空");
        Cache cache = this.getCacheNotNull(cacheName);
        cache.evictIfPresent(cacheKey);
    }

    /**
     * 清除缓存名称下所有的key，可能会以异步之类的方式延迟执行
     *
     * @param cacheName 缓存名称
     */
    public void delayClearAll(String cacheName) {
        Cache cache = this.getCacheNotNull(cacheName);
        cache.clear();
    }

    /**
     * 清除缓存名称下所有的key，立即执行
     *
     * @param cacheName 缓存名称
     */
    public void clearAll(String cacheName) {
        Cache cache = this.getCacheNotNull(cacheName);
        cache.invalidate();
    }

    /**
     * 设置或更新value，可能会以异步之类的方式延迟执行
     *
     * @param cacheName 缓存名称
     * @param cacheKey  缓存key
     * @param value     值
     */
    public void delayPut(String cacheName, String cacheKey, Object value) {
        Assert.isTrue(StringUtils.isNotBlank(cacheKey), "cacheKey不能为空");
        Cache cache = this.getCacheNotNull(cacheName);
        cache.put(cacheKey, value);
    }

    /**
     * 设置或更新value，立即执行
     *
     * @param cacheName 缓存名称
     * @param cacheKey  缓存key
     * @param value     值
     */
    public void put(String cacheName, String cacheKey, Object value) {
        Assert.isTrue(StringUtils.isNotBlank(cacheKey), "cacheKey不能为空");
        Cache cache = this.getCacheNotNull(cacheName);
        cache.putIfAbsent(cacheKey, value);
    }

    /**
     * 获取指定key对应的value
     *
     * @param cacheName 缓存名称
     * @param cacheKey  缓存key
     * @param clazz     目标类型的class对象
     * @param <T>       目标类型
     * @return T
     */
    @Nullable
    public <T> T get(String cacheName, String cacheKey, Class<T> clazz) {
        Assert.isTrue(StringUtils.isNotBlank(cacheKey), "cacheKey不能为空");
        Cache cache = this.getCacheNotNull(cacheName);
        return cache.get(cacheKey, clazz);
    }

    /**
     * 获取指定key对应的value（String类型）
     *
     * @param cacheName 缓存名称
     * @param cacheKey  缓存key
     * @return String
     */
    @Nullable
    public String get(String cacheName, String cacheKey) {
        return this.get(cacheName, cacheKey, String.class);
    }

    private Cache getCacheNotNull(String cacheName) {
        Assert.isTrue(StringUtils.isNotBlank(cacheName), "cacheName不能为空");
        Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
        Assert.notNull(cache, "指定的cache不存在，cacheName=" + cacheName);
        return cache;
    }

}

整合缓存实现组件

caffeine

1、pom.xml

<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
</dependency>

2、缓存配置
方式一 yml

spring:
  cache:
    type: caffeine
    cache-names: userInfo,systemConfig
    caffeine:
      spec: initialCapacity=100,maximumSize=1000,expireAfterAccess=5s

spec是针对所有缓存的设置，不能针对各个缓存分别进行配置，比较死板。

3种缓存淘汰策略

expireAfterAccess：基于最后访问时间
expireAfterWrite：基于最后写入时间
expireAfter：自定义的缓存淘汰策略

方式二配置类（推荐）

import com.github.benmanes.caffeine.cache.Caffeine;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.caffeine.CaffeineCache;
import org.springframework.cache.support.SimpleCacheManager;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.Arrays;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Configuration
public class CacheConfig {

    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        CaffeineCache userInfoCache = this.buildCache("userInfo", 60, 100, 10000);
        CaffeineCache systemConfigCache = this.buildCache("systemConfig", 30, 10, 1000);
        SimpleCacheManager manager = new SimpleCacheManager();
        manager.setCaches(Arrays.asList(userInfoCache, systemConfigCache));
        return manager;
    }

    private CaffeineCache buildCache(String cacheName, int expireSecondsAfterWrite, int initialCapacity, long maximumSize) {
        return new CaffeineCache(cacheName, Caffeine.newBuilder()
                .expireAfterWrite(expireSecondsAfterWrite, TimeUnit.SECONDS)
                .initialCapacity(initialCapacity)
                .maximumSize(maximumSize)
                .build());
    }

}

ehcache

1、pom.xml

<!-- ehcache3.x -->
<dependency>
    <groupId>org.ehcache</groupId>
    <artifactId>ehcache</artifactId>
    <version>3.9.0</version>
</dependency>

<!-- ehcahce 2.x，已不再维护 -->
<!--<dependency>-->
<!--    <groupId>net.sf.ehcache</groupId>-->
<!--    <artifactId>ehcache</artifactId>-->
<!--    <version>2.10.6</version>-->
<!--</dependency>-->

2、resources下新建ehcache.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:noNamespaceSchemaLocation="http://ehcache.org/ehcache.xsd">

    <!-- 磁盘缓存位置。java.io.tmpdir是系统默认的临时文件目录，也可以使用自定义的路径 -->
    <diskStore path="java.io.tmpdir"/>

    <!-- 默认缓存管理器 -->
    <!-- memoryStoreEvictionPolicy缓存淘汰策略，支持FIFO、LRU、LFU -->
    <!-- maxElementsInMemory内存中的元素最大数量，overflowToDisk内存元素数量达到最大值时是否存储到硬盘 -->
    <!-- timeToLiveSeconds缓存有效期，timeToIdleSeconds缓存有效期内多久未访问就自动清除 -->
    <defaultCache memoryStoreEvictionPolicy="LRU"
                  maxElementsInMemory="1000"
                  overflowToDisk="false"
                  timeToLiveSeconds="10"
                  timeToIdleSeconds="5"/>

    <!-- 自定义缓存管理器 -->
    <cache name="userInfo"
           memoryStoreEvictionPolicy="LRU"
           maxElementsInMemory="1000"
           overflowToDisk="false"
           timeToLiveSeconds="10"
           timeToIdleSeconds="5"/>

    <cache name="systemConfig"
           memoryStoreEvictionPolicy="LRU"
           maxElementsInMemory="1000"
           overflowToDisk="false"
           timeToLiveSeconds="10"
           timeToIdleSeconds="5"/>

</ehcache>

这是ehcache2.x的配置方式，3.x向下兼容2.x的配置方式

3、yml

spring:
    cache:
    	#指定ehcache配置文件位置
        jcache:
            config: classpath:ehcache.xml
#        ehcache:
#            config: classpath:ehcache.xml

3.x用jcache.config，2.x使用ehcache.config。3.x向下兼容2.x的配置方式，也可以使用ehcache.config。

redis

1、pom.xml

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

2、yml

spring:
  #redis配置
  redis:
    host: 192.168.1.1
    #集群则使用 cluster.nodes: 192.168.1.1:6379,192.168.1.2:6379,192.168.1.3:6379
    port: 6379
    database: 0
    timeout: 3000
  #缓存配置
  cache:
    type: REDIS
    cache-names: userInfo,systemConfig
    redis:
      #是否使用key前缀
      use-key-prefix: true
      key-prefix: mall_
      #是否缓存null值
      cache-null-values: false
      #缓存有效期
      time-to-live: 300s