Spring Boot 中使用cache缓存的方法

一、什么是缓存 Cache

Cache 一词最早来自于CPU设计

当CPU要读取一个数据时，首先从CPU缓存中查找，找到就立即读取并送给CPU处理；没有找到，就从速率相对较慢的内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高（大多数CPU可达90%左右），也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在CPU缓存中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说，CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。

再到后来，出先了硬盘缓存，然后到应用缓存，浏览器缓存，Web缓存，等等！

缓存为王！！

Spring Cache

Spring Cache是Spring针对Spring应用，给出的一整套应用缓存解决方案。

Spring Cache本身并不提供缓存实现，而是通过统一的接口和代码规范，配置、注解等使你可以在Spring应用中使用各种Cache，而不用太关心Cache的细节。通过Spring Cache ，你可以方便的使用

各种缓存实现，包括ConcurrentMap,Ehcache 2.x,JCache,Redis等。

Spring中Cache的定义

Sping 中关于缓存的定义，包括在接口 org.springframework.cache.Cache 中，

它主要提供了如下方法

// 根据指定key获取值
<T> T get(Object key, Class<T> type)
// 将指定的值，根据相应的key，保存到缓存中
void put(Object key, Object value);
// 根据键，回收指定的值
void evict(Object key)

从定义中不难看着,Cache 事实上就是一个key-value的结构，我们通过个指定的key来操作相应的value

Cache Manager

Cache是key-value的集合，但我们在项目中，可能会存在各种业务主题的不同的Cache，比如用户的cache,部门的Cache等，这些cache在逻辑上是分开的。为了区分这些Cache，提供了org.springframework.cache.CacheManager用来管理各种Cache.该接口只包含两个方法

// 根据名字获取对应主题的缓存
Cache getCache(String name);
// 获取所有主题的缓存
Collection<String> getCacheNames();

在该接口中，不允许对Cache进行增加、删除操作，这些操作应该在各种CacheManager实现的内部完成，而不应该公开出来。

基于注解的缓存

对数据的缓存操作，理论上和业务本身的相关性不大，我们应当把对Cache的读写操作从主要代码逻辑中分离出来。Spring分离的方式就是基于注解的（当然像JSR-107等也是基于注解的）。

Spring 提供了一系列的注解，包括@Cacheable，@CachePut，@CacheEvict等一系列注解来简化我们对缓存的操做，这些注解都位于org.springframework.cache.annotation包下。

二、例子

一个简单的Spring Boot使用Spring Cache的例子

我们一步一步，来构建一个基于Spring Boot Cache的例子

新建一个Spring Boot 项目，引入如下依赖

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

  <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
    <scope>test</scope>
  </dependency>
</dependencies>

其中，spring-boot-starter-cache是cache关键依赖。

修改Application类，加入启用缓存的注解@EnableCaching

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

@EnableCache注解启动了Spring的缓存机制，它会使应用检测所有缓存相关的注解并开始工作，同时还会创建一个CacheManager的bean,可以被我们的应用注入使用。

新建一个RestController类

@RestController
@RequestMapping("/")
public class CacheController {
  @Autowired
  private CacheTestService cacheTestService;
  /**
   * 根据ID获取信息
   * 
   * @param id
   * @return
   */
  @GetMapping("{id}")
  public String test(@PathVariable("id") String id) {
    return cacheTestService.get(id);
  }
  /**
   * 删除某个ID的信息
   * 
   * @param id
   * @return
   */
  @DeleteMapping("{id}")
  public String delete(@PathVariable("id") String id) {
    return cacheTestService.delete(id);
  }
  /**
   * 保存某个ID的信息
   * 
   * @param id
   * @return
   */
  @PostMapping
  public String save(@RequestParam("id") String id, @RequestParam("value") String value) {
    return cacheTestService.save(id, value);
  }
  /**
   * 跟新某个ID的信息
   * 
   * @param id
   * @return
   */
  @PutMapping("{id}")
  public String update(@PathVariable("id") String id, @RequestParam("value") String value) {
    return cacheTestService.update(id, value);
  }
}

该类调用某个Service来实现实际的增删改查操作。

Service 实现

接下来，我们要实现我们的Service

@Service
public class SimpleCacheTestServiceImpl implements CacheTestService {
  private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SimpleCacheTestServiceImpl.class);
  private final Map<String, String> enties = new HashMap<>();
  public SimpleCacheTestServiceImpl() {
    enties.put("1", "this no 1");
  }
  @Autowired
  private CacheManager cacheManager;
  @Override
  @Cacheable(cacheNames = "test")
  public String get(String id) {
    // 记录数据产生的时间，用于测试对比
    long time = new Date().getTime();
    // 打印使用到的cacheManager
    logger.info("The cacheManager is" + cacheManager);
    // 当数据不是从cache里面获取时，打印日志
    logger.info("Get value by id=" + id + ", The time is " + time);
    return "Get value by id=" + id + ",the value is" + enties.get(id);
  }
  @Override
  public String delete(String id) {
    return enties.remove(id);
  }
  @Override
  public String save(String id, String value) {    
    logger.info("save value " + value + " with key " + id);
    enties.put(id, value);
    return value;
  }
  @Override
  public String update(String id, String value) {
    return enties.put(id, value);
  }
}

缓存

首先在get方法上加上 @Cacheable 注解，运行代码测试。

我们使用postman做测试，测试地址为 http://localhost:8080/1 ，浏览器响应Get value by id=1,the value isthis no 1，服务器控制台打印两行日志

Get value by id=1,the value isthis no 1 
Get value by id=1, The time is 1516004770216

但我们再次刷新浏览器地址时，浏览器正常返回，但控制台已经不再打印了，原因是第二次调用时，Spring 已经不再执行方法，而是直接获取缓存的值。 Spring Cache将函数的返回值以函数参数为key,缓存在了名为test的缓存中。

这里我们使用了 @Cacheable 注解，注解中的cacheNames指定了这里读取的是哪个Cache。这里会在cacheName="test"的cache中去查找key是id的缓存对象。

删除缓存中的数据

在上面的程序中，如果我们通过delete请求删除指定值，发送delete请求到 http://localhost:8080/1 ,这个时候，值已经从map中删除了，但我们get 请求到 http://localhost:8080/1 的时候，仍然可以拿到值，这是因为我们在删除数据的时候，没有删除缓存中的数据，而在前面的get方法中，方法的运行结果仍然被保存着，Spring不会去重新读取，而是直接读取缓存。这个时候，我们在方法前面加上注解

@Override
@CacheEvict(cacheNames = "test")
public String delete(String id) {
  return enties.remove(id);
}

先后测试，首先调用get请求，会正确显示返回值为Get value by id=1,the value is 1

然后调用delete请求。将数据从cache和map中删除，再次调用get请求，这时返回Get value by id=1,the value is null，代表该值确实从缓存中删除了。

这里我们使用了 @CacheEvict 注解，cacheNames指定了删除哪个cache中的数据，默认会使用方法的参数作为删除的key

更新缓存

当程序到这里时，如果我们运行post请求，请求体为 id=1&value=new1，这时控制台打印save value new value1 with key 1，代码会将值保存到map中，但我们运行get请求时，会发现返回值仍然是之前的状态。这是我们可以使用

@Override
@CachePut(cacheNames = "test", key = "#id")
public String save(String id, String value) {
  logger.info("save value " + value + " with key " + id);
  return enties.put(id, value);
}

重新执行代码，我们先发送delete请求，从map和和cache中删除数据。然后再发送post请求，写入数据到map中。最后再发送get请求，会发现现在可以正确的取到值了，控制台也没有打印从map中获取数据的日志。

这里用到了 @CachePut 注解，这个注解的作用是将方法的返回值按照给定的key,写入到cacheNames指定的cache中去。

同样，我们需要再put方法上加上 @CachePut 注解，让修改也能刷新缓存中的数据。

到这里，一个简单的包含增删改查的缓存应用就完成了。

三、划重点

几个注解

@EnableCaching 启用缓存配置
@Cacheable 指定某个方法的返回值是可以缓存的。在注解属性中指定缓存规则。
@Cacheput 将方法的返回值缓存到指定的key中
@CacheEvict 删除指定的缓存数据

注意

@Cacheable和@Cacheput都会将方法的执行结果按指定的key放到缓存中，@Cacheable在执行时，会先检测缓存中是否有数据存在，如果有，直接从缓存中读取。如果没有，执行方法，将返回值放入缓存，而@Cacheput会先执行方法，然后再将执行结果写入缓存。 使用@Cacheput的方法一定会执行

完整的示例代码在 https://github.com/ldwqh0/cache-test

总结

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