背景

SpringBoot因其提供了各種開箱即用的插件，使得它成為了當(dāng)今最為主流的Java Web開發(fā)框架之一。Mybatis是一個(gè)十分輕量好用的ORM框架。Redis是當(dāng)今十分主流的分布式key-value型數(shù)據(jù)庫(kù)，在web開發(fā)中，我們常用它來(lái)緩存數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢結(jié)果。

本篇博客將介紹如何使用SpringBoot快速搭建一個(gè)Web應(yīng)用，并且采用Mybatis作為我們的ORM框架。為了提升性能，我們將Redis作為Mybatis的二級(jí)緩存。為了測(cè)試我們的代碼，我們編寫了單元測(cè)試，并且用H2內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)生成我們的測(cè)試數(shù)據(jù)。通過(guò)該項(xiàng)目，我們希望讀者可以快速掌握現(xiàn)代化Java Web開發(fā)的技巧以及最佳實(shí)踐。

本文的示例代碼可在Github中下載：https://github.com/Lovelcp/spring-boot-mybatis-with-redis/tree/master

環(huán)境

開發(fā)環(huán)境：mac 10.11
ide：Intellij 2017.1
jdk：1.8
Spring-Boot：1.5.3.RELEASE
Redis：3.2.9
Mysql：5.7

Spring-Boot

新建項(xiàng)目

首先，我們需要初始化我們的Spring-Boot工程。通過(guò)Intellij的Spring Initializer，新建一個(gè)Spring-Boot工程變得十分簡(jiǎn)單。首先我們?cè)贗ntellij中選擇New一個(gè)Project：

然后在選擇依賴的界面，勾選Web、Mybatis、Redis、Mysql、H2：

新建工程成功之后，我們可以看到項(xiàng)目的初始結(jié)構(gòu)如下圖所示：

Spring Initializer已經(jīng)幫我們自動(dòng)生成了一個(gè)啟動(dòng)類——SpringBootMybatisWithRedisApplication。該類的代碼十分簡(jiǎn)單：

@SpringBootApplication
public class SpringBootMybatisWithRedisApplication {
 public static void main(String[] args) {
 SpringApplication.run(SpringBootMybatisWithRedisApplication.class, args);
 }
}

@SpringBootApplication注解表示啟用Spring Boot的自動(dòng)配置特性。好了，至此我們的項(xiàng)目骨架已經(jīng)搭建成功，感興趣的讀者可以通過(guò)Intellij啟動(dòng)看看效果。

新建API接口

接下來(lái)，我們要編寫Web API。假設(shè)我們的Web工程負(fù)責(zé)處理商家的產(chǎn)品（Product）。我們需要提供根據(jù)product id返回product信息的get接口和更新product信息的put接口。首先我們定義Product類，該類包括產(chǎn)品id，產(chǎn)品名稱name以及價(jià)格price：

public class Product implements Serializable {
 private static final long serialVersionUID = 1435515995276255188L;
 private long id;
 private String name;
 private long price;
 // getters setters
}

然后我們需要定義Controller類。由于Spring Boot內(nèi)部使用Spring MVC作為它的Web組件，所以我們可以通過(guò)注解的方式快速開發(fā)我們的接口類：

@RestController
@RequestMapping("/product")
public class ProductController {
 @GetMapping("/{id}")
 public Product getProductInfo(
   @PathVariable("id")
     Long productId) {
  // TODO
  return null;
 }
 @PutMapping("/{id}")
 public Product updateProductInfo(
   @PathVariable("id")
     Long productId,
   @RequestBody
     Product newProduct) {
  // TODO
  return null;
 }
}

我們簡(jiǎn)單介紹一下上述代碼中所用到的注解的作用：

@RestController：表示該類為Controller，并且提供Rest接口，即所有接口的值以Json格式返回。該注解其實(shí)是@Controller和@ResponseBody的組合注解，便于我們開發(fā)Rest API。

@RequestMapping、@GetMapping、@PutMapping：表示接口的URL地址。標(biāo)注在類上的@RequestMapping注解表示該類下的所有接口的URL都以/product開頭。@GetMapping表示這是一個(gè)Get HTTP接口，@PutMapping表示這是一個(gè)Put HTTP接口。

@PathVariable、@RequestBody：表示參數(shù)的映射關(guān)系。假設(shè)有個(gè)Get請(qǐng)求訪問(wèn)的是/product/123，那么該請(qǐng)求會(huì)由getProductInfo方法處理，其中URL里的123會(huì)被映射到productId中。同理，如果是Put請(qǐng)求的話，請(qǐng)求的body會(huì)被映射到newProduct對(duì)象中。

這里我們只定義了接口，實(shí)際的處理邏輯還未完成，因?yàn)閜roduct的信息都存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。接下來(lái)我們將在項(xiàng)目中集成mybatis，并且與數(shù)據(jù)庫(kù)做交互。

集成Mybatis

配置數(shù)據(jù)源

首先我們需要在配置文件中配置我們的數(shù)據(jù)源。我們采用mysql作為我們的數(shù)據(jù)庫(kù)。這里我們采用yaml作為我們配置文件的格式。我們?cè)趓esources目錄下新建application.yml文件：

spring:
# 數(shù)據(jù)庫(kù)配置
 datasource:
 url: jdbc:mysql://{your_host}/{your_db}
 username: {your_username}
 password: {your_password}
 driver-class-name: org.gjt.mm.mysql.Driver

由于Spring Boot擁有自動(dòng)配置的特性，我們不用新建一個(gè)DataSource的配置類，Sping Boot會(huì)自動(dòng)加載配置文件并且根據(jù)配置文件的信息建立數(shù)據(jù)庫(kù)的連接池，十分便捷。

筆者推薦大家采用yaml作為配置文件的格式。xml顯得冗長(zhǎng)，properties沒有層級(jí)結(jié)構(gòu)，yaml剛好彌補(bǔ)了這兩者的缺點(diǎn)。這也是Spring Boot默認(rèn)就支持yaml格式的原因。

配置Mybatis

我們已經(jīng)通過(guò)Spring Initializer在pom.xml中引入了mybatis-spring-boot-starte庫(kù)，該庫(kù)會(huì)自動(dòng)幫我們初始化mybatis。首先我們?cè)赼pplication.yml中填寫mybatis的相關(guān)配置：

# mybatis配置
mybatis:
 # 配置映射類所在包名
 type-aliases-package: com.wooyoo.learning.dao.domain
 # 配置mapper xml文件所在路徑，這里是一個(gè)數(shù)組
 mapper-locations:
 - mappers/ProductMapper.xml

然后，再在代碼中定義ProductMapper類：

@Mapper
public interface ProductMapper {
 Product select(
   @Param("id")
     long id);
 void update(Product product);
}

這里，只要我們加上了@Mapper注解，Spring Boot在初始化mybatis時(shí)會(huì)自動(dòng)加載該mapper類。

Spring Boot之所以這么流行，最大的原因是它自動(dòng)配置的特性。開發(fā)者只需要關(guān)注組件的配置（比如數(shù)據(jù)庫(kù)的連接信息），而無(wú)需關(guān)心如何初始化各個(gè)組件，這使得我們可以集中精力專注于業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化開發(fā)流程。

訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)

完成了Mybatis的配置之后，我們就可以在我們的接口中訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)了。我們?cè)赑roductController下通過(guò)@Autowired引入mapper類，并且調(diào)用對(duì)應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)product的查詢和更新操作，這里我們以查詢接口為例：

@RestController
@RequestMapping("/product")
public class ProductController {
 @Autowired
 private ProductMapper productMapper;
 @GetMapping("/{id}")
 public Product getProductInfo(
   @PathVariable("id")
     Long productId) {
  return productMapper.select(productId);
 }
 // 避免篇幅過(guò)長(zhǎng)，省略u(píng)pdateProductInfo的代碼
}

然后在你的mysql中插入幾條product的信息，就可以運(yùn)行該項(xiàng)目看看是否能夠查詢成功了。

至此，我們已經(jīng)成功地在項(xiàng)目中集成了Mybatis，增添了與數(shù)據(jù)庫(kù)交互的能力。但是這還不夠，一個(gè)現(xiàn)代化的Web項(xiàng)目，肯定會(huì)上緩存加速我們的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢。接下來(lái)，將介紹如何科學(xué)地將Redis集成到Mybatis的二級(jí)緩存中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的自動(dòng)緩存。

集成Redis

配置Redis

同訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，我們需要配置Redis的連接信息。在application.yml文件中增加如下配置：

spring:
 redis:
 # redis數(shù)據(jù)庫(kù)索引（默認(rèn)為0），我們使用索引為3的數(shù)據(jù)庫(kù)，避免和其他數(shù)據(jù)庫(kù)沖突
 database: 3
 # redis服務(wù)器地址（默認(rèn)為localhost）
 host: localhost
 # redis端口（默認(rèn)為6379）
 port: 6379
 # redis訪問(wèn)密碼（默認(rèn)為空）
 password:
 # redis連接超時(shí)時(shí)間（單位為毫秒）
 timeout: 0
 # redis連接池配置
 pool:
  # 最大可用連接數(shù)（默認(rèn)為8，負(fù)數(shù)表示無(wú)限）
  max-active: 8
  # 最大空閑連接數(shù)（默認(rèn)為8，負(fù)數(shù)表示無(wú)限）
  max-idle: 8
  # 最小空閑連接數(shù)（默認(rèn)為0，該值只有為正數(shù)才有作用）
  min-idle: 0
  # 從連接池中獲取連接最大等待時(shí)間（默認(rèn)為-1，單位為毫秒，負(fù)數(shù)表示無(wú)限）
  max-wait: -1

上述列出的都為常用配置，讀者可以通過(guò)注釋信息了解每個(gè)配置項(xiàng)的具體作用。由于我們?cè)趐om.xml中已經(jīng)引入了spring-boot-starter-data-redis庫(kù)，所以Spring Boot會(huì)幫我們自動(dòng)加載Redis的連接，具體的配置類
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisAutoConfiguration。通過(guò)該配置類，我們可以發(fā)現(xiàn)底層默認(rèn)使用Jedis庫(kù)，并且提供了開箱即用的redisTemplate和stringTemplate。

將Redis作為二級(jí)緩存

Mybatis的二級(jí)緩存原理本文不再贅述，讀者只要知道，Mybatis的二級(jí)緩存可以自動(dòng)地對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢做緩存，并且可以在更新數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)自動(dòng)地更新緩存。

實(shí)現(xiàn)Mybatis的二級(jí)緩存很簡(jiǎn)單，只需要新建一個(gè)類實(shí)現(xiàn)org.apache.ibatis.cache.Cache接口即可。

該接口共有以下五個(gè)方法：

String getId()：mybatis緩存操作對(duì)象的標(biāo)識(shí)符。一個(gè)mapper對(duì)應(yīng)一個(gè)mybatis的緩存操作對(duì)象。

void putObject(Object key, Object value)：將查詢結(jié)果塞入緩存。

Object getObject(Object key)：從緩存中獲取被緩存的查詢結(jié)果。

Object removeObject(Object key)：從緩存中刪除對(duì)應(yīng)的key、value。只有在回滾時(shí)觸發(fā)。一般我們也可以不用實(shí)現(xiàn)，具體使用方式請(qǐng)參考：org.apache.ibatis.cache.decorators.TransactionalCache。

void clear()：發(fā)生更新時(shí)，清除緩存。

int getSize()：可選實(shí)現(xiàn)。返回緩存的數(shù)量。

ReadWriteLock getReadWriteLock()：可選實(shí)現(xiàn)。用于實(shí)現(xiàn)原子性的緩存操作。

接下來(lái)，我們新建RedisCache類，實(shí)現(xiàn)Cache接口：

public class RedisCache implements Cache {
 private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RedisCache.class);
 private final ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
 private final String id; // cache instance id
 private RedisTemplate redisTemplate;
 private static final long EXPIRE_TIME_IN_MINUTES = 30; // redis過(guò)期時(shí)間
 public RedisCache(String id) {
  if (id == null) {
   throw new IllegalArgumentException("Cache instances require an ID");
  }
  this.id = id;
 }
 @Override
 public String getId() {
  return id;
 }
 /**
  * Put query result to redis
  *
  * @param key
  * @param value
  */
 @Override
 @SuppressWarnings("unchecked")
 public void putObject(Object key, Object value) {
  RedisTemplate redisTemplate = getRedisTemplate();
  ValueOperations opsForValue = redisTemplate.opsForValue();
  opsForValue.set(key, value, EXPIRE_TIME_IN_MINUTES, TimeUnit.MINUTES);
  logger.debug("Put query result to redis");
 }
 /**
  * Get cached query result from redis
  *
  * @param key
  * @return
  */
 @Override
 public Object getObject(Object key) {
  RedisTemplate redisTemplate = getRedisTemplate();
  ValueOperations opsForValue = redisTemplate.opsForValue();
  logger.debug("Get cached query result from redis");
  return opsForValue.get(key);
 }
 /**
  * Remove cached query result from redis
  *
  * @param key
  * @return
  */
 @Override
 @SuppressWarnings("unchecked")
 public Object removeObject(Object key) {
  RedisTemplate redisTemplate = getRedisTemplate();
  redisTemplate.delete(key);
  logger.debug("Remove cached query result from redis");
  return null;
 }
 /**
  * Clears this cache instance
  */
 @Override
 public void clear() {
  RedisTemplate redisTemplate = getRedisTemplate();
  redisTemplate.execute((RedisCallback) connection -> {
   connection.flushDb();
   return null;
  });
  logger.debug("Clear all the cached query result from redis");
 }
 @Override
 public int getSize() {
  return 0;
 }
 @Override
 public ReadWriteLock getReadWriteLock() {
  return readWriteLock;
 }
 private RedisTemplate getRedisTemplate() {
  if (redisTemplate == null) {
   redisTemplate = ApplicationContextHolder.getBean("redisTemplate");
  }
  return redisTemplate;
 }
}

講解一下上述代碼中一些關(guān)鍵點(diǎn)：

自己實(shí)現(xiàn)的二級(jí)緩存，必須要有一個(gè)帶id的構(gòu)造函數(shù)，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

我們使用Spring封裝的redisTemplate來(lái)操作Redis。網(wǎng)上所有介紹redis做二級(jí)緩存的文章都是直接用jedis庫(kù)，但是筆者認(rèn)為這樣不夠Spring Style，而且，redisTemplate封裝了底層的實(shí)現(xiàn)，未來(lái)如果我們不用jedis了，我們可以直接更換底層的庫(kù)，而不用修改上層的代碼。更方便的是，使用redisTemplate，我們不用關(guān)心redis連接的釋放問(wèn)題，否則新手很容易忘記釋放連接而導(dǎo)致應(yīng)用卡死。

需要注意的是，這里不能通過(guò)autowire的方式引用redisTemplate，因?yàn)镽edisCache并不是Spring容器里的bean。所以我們需要手動(dòng)地去調(diào)用容器的getBean方法來(lái)拿到這個(gè)bean，具體的實(shí)現(xiàn)方式請(qǐng)參考Github中的代碼。

我們采用的redis序列化方式是默認(rèn)的jdk序列化。所以數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢對(duì)象（比如Product類）需要實(shí)現(xiàn)Serializable接口。
這樣，我們就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)優(yōu)雅的、科學(xué)的并且具有Spring Style的Redis緩存類。

開啟二級(jí)緩存

接下來(lái)，我們需要在ProductMapper.xml中開啟二級(jí)緩存：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE mapper
  PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN"
  "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="com.wooyoo.learning.dao.mapper.ProductMapper">
 <!-- 開啟基于redis的二級(jí)緩存 -->
 <cache type="com.wooyoo.learning.util.RedisCache"/>
 <select id="select" resultType="Product">
  SELECT * FROM products WHERE id = #{id} LIMIT 1
 </select>
 <update id="update" parameterType="Product" flushCache="true">
  UPDATE products SET name = #{name}, price = #{price} WHERE id = #{id} LIMIT 1
 </update>
</mapper>

<cache type="com.wooyoo.learning.util.RedisCache"/>表示開啟基于redis的二級(jí)緩存，并且在update語(yǔ)句中，我們?cè)O(shè)置flushCache為true，這樣在更新product信息時(shí)，能夠自動(dòng)失效緩存（本質(zhì)上調(diào)用的是clear方法）。

測(cè)試

配置H2內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)

至此我們已經(jīng)完成了所有代碼的開發(fā)，接下來(lái)我們需要書寫單元測(cè)試代碼來(lái)測(cè)試我們代碼的質(zhì)量。我們剛才開發(fā)的過(guò)程中采用的是mysql數(shù)據(jù)庫(kù)，而一般我們?cè)跍y(cè)試時(shí)經(jīng)常采用的是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)。這里我們使用H2作為我們測(cè)試場(chǎng)景中使用的數(shù)據(jù)庫(kù)。

要使用H2也很簡(jiǎn)單，只需要跟使用mysql時(shí)配置一下即可。在application.yml文件中：

---
spring:
 profiles: test
 # 數(shù)據(jù)庫(kù)配置
 datasource:
 url: jdbc:h2:mem:test
 username: root
 password: 123456
 driver-class-name: org.h2.Driver
 schema: classpath:schema.sql
 data: classpath:data.sql

為了避免和默認(rèn)的配置沖突，我們用---另起一段，并且用profiles: test表明這是test環(huán)境下的配置。然后只要在我們的測(cè)試類中加上@ActiveProfiles(profiles = "test")注解來(lái)啟用test環(huán)境下的配置，這樣就能一鍵從mysql數(shù)據(jù)庫(kù)切換到h2數(shù)據(jù)庫(kù)。

在上述配置中，schema.sql用于存放我們的建表語(yǔ)句，data.sql用于存放insert的數(shù)據(jù)。這樣當(dāng)我們測(cè)試時(shí)，h2就會(huì)讀取這兩個(gè)文件，初始化我們所需要的表結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)，然后在測(cè)試結(jié)束時(shí)銷毀，不會(huì)對(duì)我們的mysql數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生任何影響。這就是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的好處。另外，別忘了在pom.xml中將h2的依賴的scope設(shè)置為test。

使用Spring Boot就是這么簡(jiǎn)單，無(wú)需修改任何代碼，輕松完成數(shù)據(jù)庫(kù)在不同環(huán)境下的切換。

編寫測(cè)試代碼

因?yàn)槲覀兪峭ㄟ^(guò)Spring Initializer初始化的項(xiàng)目，所以已經(jīng)有了一個(gè)測(cè)試類——SpringBootMybatisWithRedisApplicationTests。

Spring Boot提供了一些方便我們進(jìn)行Web接口測(cè)試的工具類，比如TestRestTemplate。然后在配置文件中我們將log等級(jí)調(diào)成DEBUG，方便觀察調(diào)試日志。具體的測(cè)試代碼如下：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
@ActiveProfiles(profiles = "test")
public class SpringBootMybatisWithRedisApplicationTests {
 @LocalServerPort
 private int port;
 @Autowired
 private TestRestTemplate restTemplate;
 @Test
 public void test() {
  long productId = 1;
  Product product = restTemplate.getForObject("http://localhost:" + port + "/product/" + productId, Product.class);
  assertThat(product.getPrice()).isEqualTo(200);
  Product newProduct = new Product();
  long newPrice = new Random().nextLong();
  newProduct.setName("new name");
  newProduct.setPrice(newPrice);
  restTemplate.put("http://localhost:" + port + "/product/" + productId, newProduct);
  Product testProduct = restTemplate.getForObject("http://localhost:" + port + "/product/" + productId, Product.class);
  assertThat(testProduct.getPrice()).isEqualTo(newPrice);
 }
}

在上述測(cè)試代碼中：

我們首先調(diào)用get接口，通過(guò)assert語(yǔ)句判斷是否得到了預(yù)期的對(duì)象。此時(shí)該product對(duì)象會(huì)存入redis中。

然后我們調(diào)用put接口更新該product對(duì)象，此時(shí)redis緩存會(huì)失效。

最后我們?cè)俅握{(diào)用get接口，判斷是否獲取到了新的product對(duì)象。如果獲取到老的對(duì)象，說(shuō)明緩存失效的代碼執(zhí)行失敗，代碼存在錯(cuò)誤，反之則說(shuō)明我們代碼是OK的。

書寫單元測(cè)試是一個(gè)良好的編程習(xí)慣。雖然會(huì)占用你一定的時(shí)間，但是當(dāng)你日后需要做一些重構(gòu)工作時(shí)，你就會(huì)感激過(guò)去寫過(guò)單元測(cè)試的自己。

查看測(cè)試結(jié)果

我們?cè)贗ntellij中點(diǎn)擊執(zhí)行測(cè)試用例，測(cè)試結(jié)果如下：

顯示的是綠色，說(shuō)明測(cè)試用例執(zhí)行成功了。

總結(jié)

本篇文章介紹了如何通過(guò)Spring Boot、Mybatis以及Redis快速搭建一個(gè)現(xiàn)代化的Web項(xiàng)目，并且同時(shí)介紹了如何在Spring Boot下優(yōu)雅地書寫單元測(cè)試來(lái)保證我們的代碼質(zhì)量。當(dāng)然這個(gè)項(xiàng)目還存在一個(gè)問(wèn)題，那就是mybatis的二級(jí)緩存只能通過(guò)flush整個(gè)DB來(lái)實(shí)現(xiàn)緩存失效，這個(gè)時(shí)候可能會(huì)把一些不需要失效的緩存也給失效了，所以具有一定的局限性。

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