Spring Cache框架(AOP思想)+ Redis实现数据缓存

文章目录

  • [1 简介](#1 简介)
    • [1.1 基本介绍](#1.1 基本介绍)
    • [1.2 为什么要用 Spring Cache?](#1.2 为什么要用 Spring Cache?)
  • [2 使用方法](#2 使用方法)
  • [3 注意事项](#3 注意事项)

1 简介

1.1 基本介绍

Spring Cache 是 Spring 框架提供的一个抽象层,通过 Spring Cache,你可以将缓存逻辑与业务代码分离,减少对底层缓存实现的依赖。Spring Cache 支持多种缓存提供者,如 EhCache、Redis、Caffeine、Guava 等。
Spring Cache 的核心概念:

  1. 缓存抽象 (Cache Abstraction)
    Spring Cache 通过抽象接口为各种缓存提供者提供支持。核心接口包括 CacheCacheManager
  2. Cache
    Cache 接口代表具体的缓存对象。它提供了对缓存数据的访问和管理操作,如获取、插入、删除缓存项。
  3. CacheManager
    CacheManager 是用于管理 Cache 实例的接口。它负责管理多个 Cache 实例,并提供访问这些缓存的机制。

1.2 为什么要用 Spring Cache?

使用 Spring Cache 主要是为了简化缓存管理,提高系统性能,并确保缓存的使用对开发者来说是透明和易于维护的。Spring Cache 的主要好处在于它提供了一个简单、透明且统一的缓存管理机制,可以显著提升应用的性能,同时减少了缓存实现的复杂性。它使得开发者能够更专注于业务逻辑,而不用担心底层缓存的细节,并且在系统扩展时,缓存策略也可以灵活调整。下面是使用 Spring Cache 的一些具体好处:

  1. 性能提升

缓存可以显著减少对资源密集型操作的依赖,如数据库查询或复杂计算。通过将频繁访问的结果存储在缓存中,可以减少这些操作的次数,从而提高系统的响应速度和吞吐量。

  • 减少数据库查询:将查询结果缓存起来,可以减少数据库的压力,尤其是在读操作较多的场景下。
  • 加快计算速度:一些复杂的业务逻辑计算结果可以缓存,避免每次都重新计算。
  1. 简化缓存管理

Spring Cache 提供了统一的缓存管理接口,开发者可以通过简单的注解来实现缓存功能,而不需要直接操作底层缓存框架。

  • 统一的缓存抽象:通过 CacheCacheManager 接口,Spring Cache 可以支持多种缓存实现,开发者无需关心底层实现的细节。
  • 简化的配置:只需使用如 @Cacheable@CachePut 等注解,就可以轻松实现缓存的添加、更新和删除。
  1. 透明的缓存机制

Spring Cache 使得缓存的使用对业务逻辑透明,开发者不需要修改现有代码逻辑,只需在需要缓存的地方加上注解即可。这种透明性极大地减少了缓存逻辑与业务逻辑的耦合。

  • 非侵入性:Spring Cache 通过 AOP(面向切面编程)机制将缓存逻辑与业务逻辑分离,不影响原有代码的可读性和维护性。
  • 便捷性:开发者不需要手动处理缓存的增删查改,只需专注于业务逻辑。
  1. 灵活性和扩展性

Spring Cache 支持多种缓存提供者,如 EhCache、Redis、Caffeine 等,可以根据不同的应用场景选择合适的缓存实现。此外,Spring Cache 还支持缓存的条件控制、缓存键的自定义等高级特性。

  • 多缓存支持:可以无缝切换或组合多种缓存提供者,根据业务需求灵活配置。
  • 条件缓存:通过 conditionunless 等属性,开发者可以精确控制缓存的行为,避免不必要的缓存。
  1. 集成与维护方便

Spring Cache 与 Spring 生态系统紧密集成,特别是与 Spring Boot 的集成非常方便,使得缓存的配置和管理更加简单。

  • Spring Boot 的自动配置:对于常用的缓存提供者,如 Redis,Spring Boot 提供了开箱即用的自动配置,减少了开发者的配置工作量。
  • 一致性管理:Spring Cache 可以与其他 Spring 组件(如 Spring Data、Spring Security 等)无缝集成,提供一致的缓存管理。
  1. 缓存更新和失效管理

Spring Cache 支持缓存的自动更新和失效机制,确保缓存数据与实际数据保持一致,避免脏数据的问题。

  • 缓存失效控制:通过 @CacheEvict 注解可以灵活地控制缓存的失效时间和条件,确保缓存的准确性。
  • 自动刷新:一些缓存实现支持缓存数据的自动刷新机制,避免数据过时的情况。
  1. 提高应用的扩展性

通过缓存减少资源的占用,使得应用在负载增加时能更好地扩展。此外,Spring Cache 的抽象层允许开发者轻松切换或扩展缓存策略,而不影响现有的业务逻辑。

2 使用方法

2.1 依赖导入(Maven)

xml 复制代码
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>  		            		       	 
  <version>2.7.3</version> 
</dependency>

2.2 常用注解

在SpringCache中提供了很多缓存操作的注解,常见的是以下的几个:

注解 说明
@EnableCaching 开启缓存注解功能,通常加在启动类上
@Cacheable 在方法执行前先查询缓存中是否有数据,如果有数据,则直接返回缓存数据;如果没有缓存数据,调用方法并将方法返回值放到缓存中
@CachePut 将方法的返回值放到缓存中
@CacheEvict 将一条或多条数据从缓存中删除

在spring boot项目中,使用缓存技术只需在项目中导入相关缓存技术的依赖包,并在启动类上使用@EnableCaching开启缓存支持即可。例如,使用Redis作为缓存技术,只需要导入Spring Data Redis的maven坐标即可。

2.3 使用步骤

采用 SpringBoot+SpringCache+Redis+SpringData 实现数据的缓存小例子如下:

  1. 导入相关依赖,并在配置文件中配置好数据库+redis 等相关工具的必须信息。
xml 复制代码
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>

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

<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
    <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.2.0</version>
</dependency>
yaml 复制代码
server:
  port: 8888
spring:
  datasource:
    druid:
      driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
      url: jdbc:mysql://localhost:3306/spring_cache_demo?serverTimezone=Asia/Shanghai&useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&zeroDateTimeBehavior=convertToNull&useSSL=false&allowPublicKeyRetrieval=true
      username: ****
      password: ****
  redis:
    host: localhost
    port: 6379
    database: 1
logging:
  level:
    com:
      itheima:
        mapper: debug
        service: info
        controller: info
  1. 在启动类中开启缓存注解功能,采用注解:@EnableCaching 打开cache缓存注解功能
java 复制代码
@Slf4j
@SpringBootApplication
@EnableCaching // 打开cache缓存注解功能
public class CacheDemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(CacheDemoApplication.class, args);
        log.info("项目启动成功...");
    }
}
  1. 在 controller 层,请求方法上加上相关的注解实现不同的作用,具体见下代码注解。(代码见下节)

2.4 常用注解说明

1)@EnableCaching

在启动类中开启缓存注解功能。

2)@CachePut

作用:用于更新缓存中的数据。与@Cacheable不同,@CachePut每次都会调用实际的方法,并将其返回值放入指定的缓存中。

两个参数:

  • value:缓存的名称,每个缓存名称下面可以有很多的 key
  • key:缓存的 key,支持 spring 的表大师语言 SPEL 语法
java 复制代码
// 当用户ID为1时最终缓存的结果为userCache::1
@PostMapping
@CachePut(value = "userCache", key = "#user.id") // 将返回值自动存入缓存,括号的参数代表的是key的生成定义,userCache::1
public User save(@RequestBody User user) {
    userMapper.insert(user);
    return user;
}

效果:

附加说明:key 的写法有多种

#user.id : #user指的是方法形参的名称, id指的是user的id属性 , 也就是使用user的id属性作为key ;

#result.id : #result代表方法返回值,该表达式 代表以返回对象的id属性作为key ;

#p0.id:#p0指的是方法中的第一个参数,id指的是第一个参数的id属性,也就是使用第一个参数的id属性作为key ;

#a0.id:#a0指的是方法中的第一个参数,id指的是第一个参数的id属性,也就是使用第一个参数的id属性作为key ;

#root.args[0].id:#root.args[0]指的是方法中的第一个参数,id指的是第一个参数的id属性,也就是使用第一个参数

的id属性作为key ;

3)@Cacheable

作用:用于声明一个方法的返回值是可缓存的。当方法被调用时,Spring Cache会先检查缓存中是否已经存在相应的数据。如果存在,则直接返回缓存中的数据,而无需调用实际的方法。如果不存在,则调用方法并缓存其返回值。

两个重要参数:

  • value/cacheNames: 缓存的名称,每个缓存名称下面可以有多个key
  • key: 缓存的key ----------> 支持Spring的表达式语言SPEL语法
java 复制代码
/**
 * 2、模拟查询请求,首先查找缓存是否存在该数据,没有就查库然后存入缓存,再返回
 */
@GetMapping
@Cacheable(cacheNames = "userCache", key = "#id")
public User getById(Long id) {
    User user = userMapper.getById(id);
    return user;
}

其他参数:

  1. value/cacheNames:这两个参数是互斥的,用于指定缓存的名称。你可以使用 valuecacheNames 来指定缓存的标识符。如果定义了多个缓存名称,则可以使用逗号分隔。Spring 将会根据这个名称去查找对应的 CacheManager 中的 Cache。
  2. key:指定缓存数据时使用的 key,可以是方法参数,也可以是 SpEL 表达式。如果未指定,Spring 将会使用默认的 key 生成策略。
  3. keyGenerator:用于指定 key 的生成器,当 key 参数不足以满足需求时,可以通过实现 org.springframework.cache.interceptor.KeyGenerator 接口来自定义 key 的生成策略。
  4. cacheManager:指定用于解析缓存名称的 CacheManager。如果未指定,将会使用 Spring Boot 自动配置的 CacheManager。
  5. cacheResolver:当需要动态解析缓存时,可以使用 cacheResolver。它允许你基于方法的参数或其他条件来选择不同的缓存。
  6. condition:SpEL 表达式,用于指定在什么条件下方法的结果应该被缓存。只有表达式结果为 true 时,才会缓存方法的返回结果。
  7. unless:与 condition 类似,但用于指定在什么条件下方法的结果不应该被缓存。只有当表达式结果为 false 时,方法的返回结果才会被缓存。
  8. sync:是否使用同步模式进行缓存。如果设置为 true,则对于同一个 key 的并发请求,只有一个能够更新缓存,其他请求则会等待缓存更新完成后再从缓存中获取数据。这个参数是 Spring Cache 的扩展,并非所有缓存提供者都支持。
4)@CacheEvict

作用:用于从缓存中移除数据。你可以指定根据某个条件来移除缓存中的数据,或者移除整个缓存。

参数:

  • value/cacheName:缓存的名称,每个缓存名称下面可以有多个 key
  • key:缓存的 key
  • allEntries:是否删除缓存名称下的所有 key 缓存

两种使用方法,适用于清除缓存数据的情况。具体使用见下:

java 复制代码
/**
 * 3、模拟删除某一个数据的请求,同时清理指定的缓存信息
 */
@DeleteMapping
@CacheEvict(cacheNames = "userCache", key = "#id") // 删除某个具体的key对应的id
public void deleteById(Long id) {
    userMapper.deleteById(id);
}

/**
 * 4、模拟批量删除数据请求,同时清理某个类型的key下对应的所有缓存
 */
@DeleteMapping("/delAll")
@CacheEvict(cacheNames = "userCache", allEntries = true) // 删除userCache下对应的所有缓存
public void deleteAll() {
    userMapper.deleteAll();
}

3 注意事项

  1. 被缓存的方法的返回值需要是可序列化的,因为缓存数据通常会被存储在内存中或通过网络进行传输。
  2. 缓存的key通常是根据方法的参数来生成的,但你也可以通过@Cacheable等注解的key属性来自定义key的生成策略。
  3. 缓存的失效策略(如过期时间)通常由缓存实现来提供,而不是由Spring Cache直接控制。你需要根据所使用的缓存实现来配置相应的失效策略。
  4. SpringCache并不直接"知道"你使用的是Redis还是其他缓存实现,而是通过项目的依赖和配置信息来间接确定的。Spring Boot的自动配置机制会根据这些信息来选择合适的缓存管理器实现,并在你的业务代码中通过AOP机制来执行缓存操作。

上述完整项目代码仓库:StrivePeng仓库

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