Mybatis源码 - 详解缓存机制 一二级缓存配置方式 源码解析

用户53866168248222024-03-24 11:35

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前言

在Mybatis中，存在缓存机制。分为一级缓存和二级缓存，一级缓存是SqlSession级别的，二级缓存则是namespace级别、即跨SqlSession级别的。一级缓存默认开启，二级缓存开启则需要进行配置。今天通过本文章分享一下Mybatis的缓存机制，希望可以帮到大家，谢谢~

一级缓存

效果演示

在Mybatis中，一级缓存默认开启。下面可以进行一个简单测试。

java 复制代码 
public interface UserMapper {
    User findUserById(int id);
    void updateUser(User user);
}
xml 复制代码 
<mapper namespace="com.sxb.mapper.UserMapper">
    <select id="findUserById" parameterType="int" resultType="com.sxb.pojo.User">
        select id,username from user where id = #{id}
    </select>
    <update id="updateUser" parameterType="com.sxb.pojo.User">  
        update user set username = #{username} where id = #{id}  
    </update>
</mapper>

下面这个测试方法中，同一个SqlSession下，相同的查询条件，查出来的User对象将会是同一个对象，user1==user2 会是true。

也就是说，第二次相同条件的查询，没有去查询数据库，而是命中了缓存。

如果两次查询中间，进行一次更新操作，则一级缓存会被清除。

java 复制代码 
    public void firstLevelCacheTest() throws IOException {
        InputStream resourceAsStream = Resources.getResourceAsStream("sqlMapConfig.xml");
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(resourceAsStream);
        SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
        UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);

        User user1 = userMapper.findUserById(1);
        User user2 = userMapper.findUserById(1);

        User user = new User();  
        user.setId(1);  
        user.setUsername("zhangsan");  
        userMapper.updateUser(user);  

        User user3 = userMapper.findUserById(1);  

        System.out.println(user1 == user2);//true
        System.out.println(user2 == user3);//false
    }

源码解析

Mybaits中的一级缓存，类型为PerpetualCache，这个类很简单，内部封装了一个Map集合cache，key为CacheKey对象，值为查询出来的结果。

java 复制代码 
public class PerpetualCache implements Cache {

  private final String id;

  private final Map<Object, Object> cache = new HashMap<>();

  public PerpetualCache(String id) {
    this.id = id;
  }

  @Override
  public String getId() {
    return id;
  }

  @Override
  public int getSize() {
    return cache.size();
  }

  @Override
  public void putObject(Object key, Object value) {
    cache.put(key, value);
  }

  @Override
  public Object getObject(Object key) {
    return cache.get(key);
  }

  @Override
  public Object removeObject(Object key) {
    return cache.remove(key);
  }

  @Override
  public void clear() {
    cache.clear();
  }

  @Override
  public boolean equals(Object o) {
    if (getId() == null) {
      throw new CacheException("Cache instances require an ID.");
    }
    if (this == o) {
      return true;
    }
    if (!(o instanceof Cache)) {
      return false;
    }

    Cache otherCache = (Cache) o;
    return getId().equals(otherCache.getId());
  }

  @Override
  public int hashCode() {
    if (getId() == null) {
      throw new CacheException("Cache instances require an ID.");
    }
    return getId().hashCode();
  }
}

一级缓存的应用位置，在执行器(Executor)这个组件中，整个查询的流程，包括涉及到一级缓存的使用，以前的文章中介绍的比较清楚了，可以参考：Mybatis源码 - SqlSession.selectOne（selectList）执行流程解析 一二级缓存 参数设置 结果集封装。

那么，更新操作时，一级缓存的清除是在什么位置呢？当然也是在SqlSession中，在Mybatis中，只要涉及到更新的方法，无论是增、删、改，其实最后执行到SqlSession中，都是走的update方法，可以看一下方法源码：

java 复制代码 
public class DefaultSqlSession implements SqlSession {
  public int update(String statement, Object parameter) {
    try {
      dirty = true;
      MappedStatement ms = configuration.getMappedStatement(statement);
      return executor.update(ms, wrapCollection(parameter));
    } catch (Exception e) {
      throw ExceptionFactory.wrapException("Error updating database.  Cause: " + e, e);
    } finally {
      ErrorContext.instance().reset();
    }
  }
}

第6行：委派给了执行器进行更新操作。看一下执行器中的源码

java 复制代码 
  @Override
  public int update(MappedStatement ms, Object parameter) throws SQLException {
    ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing an update").object(ms.getId());
    if (closed) {
      throw new ExecutorException("Executor was closed.");
    }
    clearLocalCache();
    return doUpdate(ms, parameter);
  }

可以看到，调用了clearLocalCache方法，方法中，进行了一级缓存的清除。

java 复制代码 
  @Override
  public void clearLocalCache() {
    if (!closed) {
      localCache.clear();
      localOutputParameterCache.clear();
    }
  }

注意：在xml编写sql语句时，更新操作最好不要因为懒使用<select>标签，因为这样的话，会被框架识别为查询操作，执行完毕之后，不会去清除一级缓存，可能会造成，查不到最新数据的情况。

二级缓存

开启配置

想要开启二级缓存，需要三步

  1. 核心配置文件中，配置<settings>标签，将cacheEnabled的值设置为true。（默认为true）

    xml 复制代码 
    <configuration>
    <!--开启二级缓存（本身默认开启）-->
    <settings>
        <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
    </settings>
    
    <!--省略其它配置项...-->
</configuration>

  2. 在想要开启二级缓存的mapper.xml中配置<cache></cache>标签。

    xml 复制代码 
    <mapper namespace="com.sxb.mapper.UserMapper">
    <!--开启二级缓存-->
    <cache></cache>

    <!--省略sql语句...-->
</mapper>

  3. mapper.xml中sql语句标签上，配置useCache的值为true。（默认为true）

    xml 复制代码 
    <mapper namespace="com.sxb.mapper.UserMapper">
    <!--开启二级缓存-->
    <cache></cache>

    <select id="findUserById" parameterType="int" resultType="com.xxx.pojo.User" useCache="true">
        select id,username from user where id = #{id}
    </select>
</mapper>

完成以上步骤之后，就针对某个Mapper，开启了二级缓存。多个SqlSession会共享缓存。

效果演示

java 复制代码 
public void secondLevelCacheTest() throws IOException {
    InputStream resourceAsStream = Resources.getResourceAsStream("sqlMapConfig.xml");
    SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(resourceAsStream);

    //这次查询会去查询数据库
    SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();
    UserMapper userMapper1 = sqlSession1.getMapper(UserMapper.class);
    User user1 = userMapper1.findUserById(1);

    //只有调用了sqlSession的commit或close方法，才会令对二级缓存的操作生效
    sqlSession1.commit();

    //这次查询不会去查询数据库，而是会命中缓存
    SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession();
    UserMapper userMapper2 = sqlSession2.getMapper(UserMapper.class);
    User user2 = userMapper2.findUserById(1);

    System.out.println(user1 == user2);//尽管命中了缓存，还是false
}

以上测试方法中，有几个需要注意的点：

  1. 针对二级缓存的操作，不管是查询完数据库，将结果设置到二级缓存；还是执行了update操作，清空二级缓存。都需要执行sqlSession的commit或close方法，才会生效。
  2. 最后对于两个对象的比较是false，是因为二级缓存的实现方式，是把数据持久化到磁盘，读取时再从磁盘读取，所以这里是false。

这两点，我们将在下面的源码解析中进行讲解。

源码解析

<settings>标签解析

对于核心配置文件中，<configuration>标签中的<settings>标签的解析工作，是由XmlConfigBuilder的parse方法处理的。在这个方法中，调用了本类中的parseConfiguration方法，解析了每个子标签，其中就包括<settings>标签。

java 复制代码 
  private void parseConfiguration(XNode root) {
    try {
      // issue #117 read properties first
      propertiesElement(root.evalNode("properties"));
      Properties settings = settingsAsProperties(root.evalNode("settings"));
      loadCustomVfs(settings);
      loadCustomLogImpl(settings);
      typeAliasesElement(root.evalNode("typeAliases"));
      pluginElement(root.evalNode("plugins"));
      objectFactoryElement(root.evalNode("objectFactory"));
      objectWrapperFactoryElement(root.evalNode("objectWrapperFactory"));
      reflectorFactoryElement(root.evalNode("reflectorFactory"));
      settingsElement(settings);
      // read it after objectFactory and objectWrapperFactory issue #631
      environmentsElement(root.evalNode("environments"));
      databaseIdProviderElement(root.evalNode("databaseIdProvider"));
      typeHandlerElement(root.evalNode("typeHandlers"));
      mapperElement(root.evalNode("mappers"));
    } catch (Exception e) {
      throw new BuilderException("Error parsing SQL Mapper Configuration. Cause: " + e, e);
    }
  }

settingsElement方法中，进行了非常多配置项的赋值。

java 复制代码 
  private void settingsElement(Properties props) {
    configuration.setAutoMappingBehavior(AutoMappingBehavior.valueOf(props.getProperty("autoMappingBehavior", "PARTIAL")));
    configuration.setAutoMappingUnknownColumnBehavior(AutoMappingUnknownColumnBehavior.valueOf(props.getProperty("autoMappingUnknownColumnBehavior", "NONE")));
    //这里将cacheEnabled的值，设置到了configuration中，默认值为true
    configuration.setCacheEnabled(
        booleanValueOf(props.getProperty("cacheEnabled"), true));
    //省略其它项的设置...
}

<cache>标签解析

<cache>标签是映射配置文件中的标签，是<mapper>的子标签，所以它的解析是交由XMLMapperBuilder中的parse方法来处理的。这个方法中，会调用本类方法configurationElement来处理<mapper>标签下的所有子标签，其中就包括了<cache>标签。

java 复制代码 
  private void configurationElement(XNode context) {
    try {
      String namespace = context.getStringAttribute("namespace");
      if (namespace == null || namespace.isEmpty()) {
        throw new BuilderException("Mapper's namespace cannot be empty");
      }
      builderAssistant.setCurrentNamespace(namespace);
      cacheRefElement(context.evalNode("cache-ref"));
      cacheElement(context.evalNode("cache"));
      parameterMapElement(context.evalNodes("/mapper/parameterMap"));
      resultMapElements(context.evalNodes("/mapper/resultMap"));
      sqlElement(context.evalNodes("/mapper/sql"));
      buildStatementFromContext(context.evalNodes("select|insert|update|delete"));
    } catch (Exception e) {
      throw new BuilderException("Error parsing Mapper XML. The XML location is '" + resource + "'. Cause: " + e, e);
    }
  }

第9行：调用了cacheElement方法，解析了<cache>标签。

java 复制代码 
  private void cacheElement(XNode context) {
    if (context != null) {
      String type = context.getStringAttribute("type", "PERPETUAL");
      Class<? extends Cache> typeClass = typeAliasRegistry.resolveAlias(type);
      String eviction = context.getStringAttribute("eviction", "LRU");
      Class<? extends Cache> evictionClass = typeAliasRegistry.resolveAlias(eviction);
      Long flushInterval = context.getLongAttribute("flushInterval");
      Integer size = context.getIntAttribute("size");
      boolean readWrite = !context.getBooleanAttribute("readOnly", false);
      boolean blocking = context.getBooleanAttribute("blocking", false);
      Properties props = context.getChildrenAsProperties();
      builderAssistant.useNewCache(typeClass, evictionClass, flushInterval, size, readWrite, blocking, props);
    }
  }
  • 第3-11行：获取封装了<cache>标签中的所有属性值，第3行中，缓存的类型为PERPETUAL，底层数据结构为PerpetualCache，与一级缓存一致。
  • 第12行：使用上一步封装好的各个属性，调用MapperBuilderAssistant对象的useNewCache方法，创建了Cache对象。
java 复制代码 
  public Cache useNewCache(Class<? extends Cache> typeClass,
      Class<? extends Cache> evictionClass,
      Long flushInterval,
      Integer size,
      boolean readWrite,
      boolean blocking,
      Properties props) {
    Cache cache = new CacheBuilder(currentNamespace)
        .implementation(valueOrDefault(typeClass, PerpetualCache.class))
        .addDecorator(valueOrDefault(evictionClass, LruCache.class))
        .clearInterval(flushInterval)
        .size(size)
        .readWrite(readWrite)
        .blocking(blocking)
        .properties(props)
        .build();
    configuration.addCache(cache);
    currentCache = cache;
    return cache;
  }
  • 创建Cache对象之后，这里会将Cache对象封装到configuration对象中，同时也会将cache的值赋值给本类中的成员变量currentCache。
  • 后续在解析select|insert|update|delete四类标签、构建MappedStatement对象时，会调用MapperBuilderAssistant对象的addMappedStatement方法，这里会把currentCache属性值赋值到 MappedStatement 对象的cache属性中，所以说，一个Mapper下的多个sql，共享同一个Cache对象。

缓存 设置&获取

Mybatis中，对于数据库的操作，最后会委派到执行器来执行，而因为Mybatis默认开启一级缓存，所以在创建执行器时会进行一层包装，创建出CachingExecutor对象。

SqlSession中的查询方法，无论是selectList还是selectOne，都会执行到执行器对象的query方法，下面就直接从执行器的query方法看起，看一下二级缓存是怎么使用的：

java 复制代码 
  @Override
  public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler) throws SQLException {
    BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(parameterObject);
    CacheKey key = createCacheKey(ms, parameterObject, rowBounds, boundSql);
    return query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
  }
  • 第4行：调用了createCacheKey方法创建了CacheKey对象，这个是缓存中的key，一二级缓存中都会使用。
  • 第5行：调用了重载的query方法，执行查询操作。看一下源码：
java 复制代码 
  private final TransactionalCacheManager tcm = new TransactionalCacheManager();

  public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql)
      throws SQLException {
    //获取mapper.xml中解析<cache>标签后封装的对象
    Cache cache = ms.getCache();
    //如果不为空，说明开启了二级缓存。进到查询二级缓存的逻辑中
    if (cache != null) {
      //判断如果sql标签上，标注了`flushCache=true`，就清除二级缓存。
      flushCacheIfRequired(ms);
      if (ms.isUseCache() && resultHandler == null) {
        ensureNoOutParams(ms, boundSql);
        @SuppressWarnings("unchecked")
        //查询二级缓存
        List<E> list = (List<E>) tcm.getObject(cache, key);
        if (list == null) {
          list = delegate.query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
          //设置二级缓存
          tcm.putObject(cache, key, list); // issue #578 and #116
        }
        return list;
      }
    }
    return delegate.query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
  }
  • 第3行：从MappedStatement对象中获取了Cache对象，这里就是在解析mapper.xml映射配置文件时，解析出来的<cache>标签。
  • 第4行：对Cache对象进行判空，如果不为null，说明mapper.xml中配置了二级缓存，这里就走到查询二级缓存的逻辑中。
  • 第7行：判断如果sql标签上，标注了flushCache=true，就清除二级缓存。
  • 第12行：调用了tcm对象的getObject方法，传入了Cache对象和CacheKey对象，查询了二级缓存。
  • 第17行：调用了tcm对象的putObject方法，将查询出来的结果，添加到了二级缓存（此处只是存到了一个Map集合，并未真的放到二级缓存。只有SqlSession在调用commit或close方法时，才会生效）。

tcm对象就是TransactionalCacheManager，事务缓存管理器。里面封装了对二级缓存的操作方法，这里看一下这个类的结构。

TransactionalCacheManager

java 复制代码 
public class TransactionalCacheManager {

  //封装了每一个mapper对应的TransactionalCache对象
  private final Map<Cache, TransactionalCache> transactionalCaches = new HashMap<>();

  public void clear(Cache cache) {
    getTransactionalCache(cache).clear();
  }

  //查询二级缓存，这里是从真正的二级缓存中查询
  public Object getObject(Cache cache, CacheKey key) {
    return getTransactionalCache(cache).getObject(key);
  }

  //设置二级缓存：只会将值设置到entriesToAddOnCommit中，不会真正的设置到二级缓存中
  public void putObject(Cache cache, CacheKey key, Object value) {
    getTransactionalCache(cache).putObject(key, value);
  }

  public void commit() {
    for (TransactionalCache txCache : transactionalCaches.values()) {
      txCache.commit();
    }
  }

  /**
   * 1、将entriesMissedInCache的元素从delegate中删除
   * 2、清空两个Map集合，设置clearOnCommit为false
   */
  public void rollback() {
    for (TransactionalCache txCache : transactionalCaches.values()) {
      txCache.rollback();
    }
  }

  private TransactionalCache getTransactionalCache(Cache cache) {
    return MapUtil.computeIfAbsent(transactionalCaches, cache, TransactionalCache::new);
  }

}

  • 首先，这个类中，维护了一个Map集合：transactionalCaches，key 为解析 xml文件 中的 <cache> 标签后封装的 cache 对象，value 是一个TransactionalCache对象。这里就可以解释为什么PerpetualCache中重写了equals和hashcode方法，因为这里被用作了HashMap中的key。

  • 可以看到，类中其他的方法，其实都是获取到Map集合中的TransactionalCache对象，然后再调用它的方法，我们看一下这个类的结构：

TransactionalCache

java 复制代码 
public class TransactionalCache implements Cache {

  private static final Log log = LogFactory.getLog(TransactionalCache.class);

  private final Cache delegate;
  private boolean clearOnCommit;
  private final Map<Object, Object> entriesToAddOnCommit;
  private final Set<Object> entriesMissedInCache;

  public TransactionalCache(Cache delegate) {
    this.delegate = delegate;
    this.clearOnCommit = false;
    this.entriesToAddOnCommit = new HashMap<>();
    this.entriesMissedInCache = new HashSet<>();
  }

  @Override
  public String getId() {
    return delegate.getId();
  }

  @Override
  public int getSize() {
    return delegate.getSize();
  }

  @Override
  public Object getObject(Object key) {
    // issue #116
    Object object = delegate.getObject(key);
    if (object == null) {
      entriesMissedInCache.add(key);
    }
    // issue #146
    if (clearOnCommit) {
      return null;
    } else {
      return object;
    }
  }

  @Override
  public void putObject(Object key, Object object) {
    entriesToAddOnCommit.put(key, object);
  }

  @Override
  public Object removeObject(Object key) {
    return null;
  }

  @Override
  public void clear() {
    clearOnCommit = true;
    entriesToAddOnCommit.clear();
  }

  public void commit() {
    if (clearOnCommit) {
      delegate.clear();
    }
    flushPendingEntries();
    reset();
  }

  public void rollback() {
    unlockMissedEntries();
    reset();
  }

  private void reset() {
    clearOnCommit = false;
    entriesToAddOnCommit.clear();
    entriesMissedInCache.clear();
  }

  private void flushPendingEntries() {
    for (Map.Entry<Object, Object> entry : entriesToAddOnCommit.entrySet()) {
      delegate.putObject(entry.getKey(), entry.getValue());
    }
    for (Object entry : entriesMissedInCache) {
      if (!entriesToAddOnCommit.containsKey(entry)) {
        delegate.putObject(entry, null);
      }
    }
  }

  private void unlockMissedEntries() {
    for (Object entry : entriesMissedInCache) {
      try {
        delegate.removeObject(entry);
      } catch (Exception e) {
        log.warn("Unexpected exception while notifying a rollback to the cache adapter. "
            + "Consider upgrading your cache adapter to the latest version. Cause: " + e);
      }
    }
  }

}

  • 成员变量解释

    • Cache delegate：真正的二级缓存存放对象。数据结构默认为PerpetualCache
    • boolean clearOnCommit：是否提交事务的时候清除二级缓存
    • Map<Object, Object> entriesToAddOnCommit：未提交事务时的缓存数据，提交事务才会生效，回滚事务时会清空。
    • Set<Object> entriesMissedInCache：未命中的缓存key的集合，commit时也存入了二级缓存。可以理解为是对null值也做了缓存。

  • commit方法：

    1. 如果之前调用过clear方法，会设置一个标识clearOnCommit为true，本方法中会判断这个标识，为true就会清空二级缓存
    2. 遍历entriesToAddOnCommit集合，将里面的值赋值到delegate，真正的二级缓存。
    3. 遍历entriesMissedInCache集合，将未命中的缓存key存储到到delegate，value为null。
    4. 清空两个Map集合，设置clearOnCommit为false

  • rollback方法：

    1. 将entriesMissedInCache的元素从delegate中删除
    2. 清空两个Map集合，设置clearOnCommit为false

这也就解释了，为什么只有调用了commit方法，二级缓存才会生效。原因就在于，在设置二级缓存时，首先是设置到了entriesToAddOnCommitMap集合中，只有提交事务，这些数据才会生效，如果回滚事务，这些数据会被清空。

到这里，整个解析流程就结束了。感谢你的阅读，如果有不对的地方，欢迎在评论区指正！谢谢~

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