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Spring Cache的使用示例詳解

更新時間：2025年01月17日 16:32:00 作者：randy.lou

SpringCache是構建在SpringContext基礎上的緩存實現(xiàn),提供了多種緩存注解,如@Cachable、@CacheEvict、@CachePut等,本文通過實例代碼介紹了Spring Cache的使用,感興趣的朋友一起看看吧

1. 使用入門

1. 添加依賴

在spring boot中使用Spring Caching需要先引入依賴:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
    <version>3.1.5</version>
</dependency>

Spring Caching是構建在Spring Context的基礎上的，如果原先沒有它的引用的話，需要添加對應的依賴

<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context</artifactId>
    <version>6.0.13</version>
</dependency>

Spring Context Support里提供了EhCache和Caffeine的CacheManager抽象，如果你打算用這兩個緩存實現(xiàn)的話，還有依賴

<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context-support</artifactId>
    <version>6.0.13</version>
</dependency>

2. 啟用緩存

在已經(jīng)添加了spring-boot-starter-cache的前提下，只需要使用@EnableCaching注解，Spring會默認創(chuàng)建一個ConcurrentMapCacheManager負責緩存，不過它并不支持緩存過期。除此以外，我們也可以手動創(chuàng)建CacheManager

@Configuration
@EnableCaching
public class CachingConfig {
    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        return new ConcurrentMapCacheManager("users");
    }
}

3. 集成EhCache

添加EhCache的依賴

    <!-- Ehcache -->
    <dependency>
        <groupId>org.ehcache</groupId>
        <artifactId>ehcache</artifactId>
    </dependency>
    <!-- Spring Integration for Ehcache -->
    <dependency>
        <groupId>javax.cache</groupId>
        <artifactId>cache-api</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.ehcache</groupId>
        <artifactId>ehcache-jsr107</artifactId>
    </dependency>

在src/main/resources創(chuàng)建配置文件ehcache.xml

<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="http://ehcache.org/ehcache.xsd">
    <cache name="card:id"
           maxEntriesLocalHeap="1000"
           eternal="false"
           timeToIdleSeconds="10"
           timeToLiveSeconds="30"
           memoryStoreEvictionPolicy="LRU"/>
</ehcache>

4. @Cachable

這是最常用的注解，如果緩存中存在，返回緩存中的數(shù)據(jù)，否則調(diào)用方法計算，并將結(jié)果寫入緩存

@Cacheable("card:id")
public String getCardById(Long id) {...}

添加了這個注解，相當于執(zhí)行偽代碼

String data = cacheManager.get(cacheKey)
if(data == null) {
	data = getCardById(id)
	cacheManager.put(cacheKey, data)
}
return cached;

@Cachable還有一個sync屬性，設置為true時會對緩存加載用cacheKey做同步，如果加了注解@Cacheable("card:id", sync=true)的話，偽代碼如下

String data = cacheManager.get(cacheKey)
if(data == null) {
	synchronized(cacheKey) {
		data = cacheManager.get(cacheKey);
		if(data == null) {
			data = getCardById(id)
			cacheManager.put(cacheKey, data)
		}
	}
}
return cached;

關于cacheKey的生成邏輯，見后續(xù)章節(jié)。

5. @CacheEvict

用于從緩存中刪除數(shù)據(jù)，假設我們有一個更新card的接口，調(diào)用會清除card:id下的所有緩存。

@CacheEvict(value="card:id", allEntries=true)
public String updateCardById(Long cardId, Customer customer) {...}

我們可以可以清除指定key的數(shù)據(jù)，key用SpEL來計算

@CacheEvict(value="card:id",, key = "'card_' + #cardId")
public String updateCardById(Long cardId, Customer customer) {...}

6. @CachePut

用于更新緩存數(shù)據(jù)，想@Cacheable的區(qū)別是，它不會檢查緩存中是否有數(shù)據(jù)，始終都調(diào)用方法獲取數(shù)據(jù)，并更新緩存。

@CachePut("card:id")
public String getCardById(Long id) {...}

7. @Caching

用在一個方法上有多個緩存操作的時候，比如

@Caching(evict = { 
  @CacheEvict("addresses"), 
  @CacheEvict(value="directory", key="#customer.name") })
public String getAddress(Customer customer) {...}

8. @CacheConfig

用于設置service級別的緩存配置，比如CustomerDataService的方法都操作addresses這個緩存，可以這么配置

@CacheConfig(cacheNames={"addresses"})
public class CustomerDataService {
    @Cacheable
    public String getAddress(Customer customer) {...}
}

9. condition/unless

基于條件的緩存，condition基于入?yún)⑴袛啵瑄nless基于返回值判斷

@CachePut(value="addresses", condition="#customer.name=='Tom'")
public String getAddress(Customer customer) {...}
@CachePut(value="addresses", unless="#result.length()<64")
public String getAddress(Customer customer) {...}

2. 定制能力

1. Key生成

Spring提供了KeyGenerator來實現(xiàn)Key的生成，Spring 4.0之后默認采用SimpleKeyGenerator來生成Key，邏輯如下:

方法沒有參數(shù)的話，默認返回SimpleKey.EMPTY
方法就一個參數(shù)，返回這個參數(shù)值
方法有多個參數(shù)，將參數(shù)封裝為SimpleKeySimpleKey會計算hashCode來作為緩存讀寫的Key，如果你不想要這個默認行為，可以通過SpEL自定義Key，比如

@Cacheable(cacheNames="books", key="#isbn")
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)
@Cacheable(cacheNames="books", key="#isbn.rawNumber")
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)
@Cacheable(cacheNames="books", key="T(someType).hash(#isbn)")
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)

除此以外，還可以自定義KeyGenerator，將自定義的KeyGenerator定義為bean后，在注解中引用

@Cacheable(cacheNames="books", keyGenerator="myKeyGenerator")
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)

SpEL中可以使用的變量如下

Name	Description	Example
`methodName`	方法名	`#root.methodName`
`method`	方法	`#root.method.name`
`target`	當前方法所屬的實例	`#root.target`
`targetClass`	當前方法所在的類	`#root.targetClass`
`args`	方法的入?yún)?/td>	`#root.args[0]`
`caches`	對應的緩存	`#root.caches[0].name`
參數(shù)名	方法入?yún)⒚琂ava編譯時帶(`-parameters`)。否則使用`#a<#idx>` ，其中`#idx`是參數(shù)的位置(從0開始)	`#iban` or `#a0`
`result`	方法返回值，只在`unless`、`@CachePut`的key、`@CacheEvict`設置`beforeInvocation=false`時可用。如果返回值用來包裝類(如`Optional`)，`#result`引用的是內(nèi)部對象	`#result`

2. 自定義CacheManager

Spring提供了EhCache和Caffeine的默認實現(xiàn)，如果使用沒有默認實現(xiàn)的Cache，可以通過自定義CacheManager來實現(xiàn)

@Bean
CacheManager cacheManager() {
	CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
	cacheManager.setCacheSpecification(...);
	cacheManager.setAsyncCacheMode(true);
	return cacheManager;
}

3. 實現(xiàn)原理

1. Cache抽象

Spring定義了一個Cache接口，用來實現(xiàn)緩存的寫入、讀取和清理，通過CacheManager、CacheResolver創(chuàng)建Cache對象，集成Spring Boot Starter Cache的時候其實就是創(chuàng)建CacheManager。通過將KeyGenerator生成緩存key，傳遞給Cache，來設置或讀取緩存。

2. 注解實現(xiàn)

通過AOP代理了標注@Cacheable、@CacheEvict、@CachePut等注解的方法，程序的入口在ProxyCachingConfiguration中，他會創(chuàng)建Advisor和Interceptor，實現(xiàn)對Bean對象的AOP。BeanFactoryCacheOpertionSourceAdvisor內(nèi)部使用CacheOperationSource來過濾切點類，如果我們是基于Annotation來使用緩存的話，實現(xiàn)類是AnnotationCacheOperationSource，它負責失敗方法上的@Cacheable等注解。實際的緩存邏輯由CacheInterceptor實現(xiàn)，核心代碼在CacheAspectSupport類內(nèi)，尤其是execute方法。