Mybatis一级缓存与二级缓存

一、MyBatis 缓存

缓存就是内存中的数据，常常来自对数据库查询结果的保存。使用缓存，我们可以避免频繁与数据库进行交互，从而提高响应速度。

MyBatis 也提供了对缓存的支持，分为一级缓存和二级缓存，来看下下面这张图：

一级缓存是 SqlSession 级别的缓存。在操作数据库时需要构造 SqlSession 对象，在对象中有一个数据结构（HashMap）用于存储缓存数据。不同的是 SqlSession 之间的缓存数据区（HashMap）是互相不影响。

二级缓存是 Mapper 级别的缓存，多个 SqlSession 去操作同一个 Mapper 的 sql 语句，多个 SqlSession 可以共用二级缓存，二级缓存是跨 SqlSession 的。

相信大家看完这张图和解释心里应该有个底了吧，这对后面分析 MyBatis 的一级、二级缓存机制很有帮助，那话不多说，我们直接进入主题了。

缓存是在哪起作用的？

个人认为mybatis一级缓存和二级缓存并不是一个很好的设计，工作中我基本上也不会使用一级缓存和二级缓存，因为一旦使用不当会造成很多问题，所以我们今天就来看看到底会有什么问题？

Executor的设计是一个典型的装饰者模式，SimpleExecutor，ReuseExecutor是具体实现类，而CachingExecutor是装饰器类。

可以看到具体组件实现类有一个父类BaseExecutor，而这个父类是一个模板模式的典型应用，操作一级缓存的操作都在这个类中，而具体的操作数据库的功能则让子类去实现。

「二级缓存则是一个装饰器类，当开启二级缓存的时候，会使用CachingExecutor对具体实现类进行装饰，所以查询的时候一定是先查询二级缓存再查询一级缓存」

「那么一级缓存和二级缓存有什么区别呢？」

一级缓存

// BaseExecutor
protected PerpetualCache localCache;

一级缓存是BaseExecutor中的一个成员变量localCache（对HashMap的一个简单封装），因此一级缓存的生命周期与SqlSession相同，如果你对SqlSession不熟悉，你可以把它类比为JDBC编程中的Connection，即数据库的一次会话。

「一级缓存和二级缓存key的构建规则是一致的，都是一个CacheKey对象，因为Mybatis中涉及动态SQL等多方面的因素，缓存的key不能仅仅通过String来表示」

当执行sql的如下4个条件都相等时，CacheKey才会相等

1. mappedStatment的id

2. 指定查询结构集的范围

3. 查询所使用SQL语句

4. 用户传递给SQL语句的实际参数值

「当查询的时候先从缓存中查询，如果查询不到的话再从数据库中查询」

当使用同一个SqlSession执行更新操作时，会先清空一级缓存。因此一级缓存中内容被使用的概率也很低

一级缓存测试

首先是创建示例表student，创建对应的POJO类和增改的方法，具体可以在entity包和mapper包中查看。

CREATE TABLE `student` (`id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,`name` varchar(200) COLLATE utf8_bin DEFAULT NULL,`age` tinyint(3) unsigned DEFAULT NULL,PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin;

在以下实验中，id为1的学生名称是凯伦

「实验1」

我们可以看到，只有第一次真正查询了数据库，后续的查询使用了一级缓存。

「实验2」

我们可以看到，在修改操作后执行的相同查询，查询了数据库，一级缓存失效。

「实验3」

「MyBatis的一级缓存最大范围是SqlSession内部，有多个SqlSession或者分布式的环境下，数据库写操作会引起脏数据，建议设定缓存级别为Statement，即进行如下配置」

<setting name="localCacheScope" value="STATEMENT"/>

当mybatis和spring整合后

1. 在未开启事务的情况之下，每次查询，spring都会关闭旧的sqlSession而创建新的sqlSession，因此此时的一级缓存是没有起作用的

2. 在开启事务的情况之下，spring使用threadLocal获取当前线程绑定的同一个sqlSession，因此此时一级缓存是有效的，当事务执行完毕，会关闭sqlSession

「当mybatis和spring整合后，未开启事务的情况下，不会有任何问题，因为一级缓存没有生效。当开启事务的情况下，可能会有问题，由于一级缓存的存在，在事务内的查询隔离级别是可重复读，即使你数据库的隔离级别设置的是提交读」

二级缓存

// Configuration
protected final Map<String, Cache> caches = new StrictMap<>("Caches collection");

「而二级缓存是Configuration对象的成员变量，因此二级缓存的生命周期是整个应用级别的。并且是基于namespace构建的，一个namesapce构建一个缓存」

「二级缓存不像一级缓存那样查询完直接放入一级缓存，而是要等事务提交时才会将查询出来的数据放到二级缓存中。」

因为如果事务1查出来直接放到二级缓存，此时事务2从二级缓存中拿到了事务1缓存的数据，但是事务1回滚了，此时事务2不就发生了脏读了吗？

「二级缓存的相关配置有如下3个」

「1.mybatis-config.xml」

<settings><setting name="cacheEnabled" value="true"/>
</settings>

这个是二级缓存的总开关，只有当该配置项设置为true时，后面两项的配置才会有效果

从Configuration类的newExecutor方法可以看到，当cacheEnabled为true，就用缓存装饰器装饰一下具体组件实现类，从而让二级缓存生效

「2.mapper映射文件中」mapper映射文件中如果配置了<cache>和<cache-ref>中的任意一个标签，则表示开启了二级缓存功能，没有的话表示不开启

<cache type="" eviction="FIFO" size="512"></cache>

二级缓存的部分配置如上，type就是填写一个全类名，用来指定二级缓存的实现类，这个实现类需要实现Cache接口，默认是PerpetualCache（你可以利用这个属性将mybatis二级缓存和Redis，Memcached等缓存组件整合在一起） org.apache.ibatis.builder.MapperBuilderAssistant#useNewCache

这个eviction表示缓存清空策略，可填选项如下

典型的装饰者模式的实现，换缓存清空策略就是换装饰器。

「3.<select>节点中的useCache属性」

该属性表示查询产生的结果是否要保存的二级缓存中，useCache属性的默认值为true，这个配置可以将二级缓存细分到语句级别

测试二级缓存

二级缓存是基于namespace实现的，即一个mapper映射文件用一个缓存

在本实验中，id为1的学生名称初始化为点点。

「实验1」

测试二级缓存效果，不提交事务，sqlSession1查询完数据后，sqlSession2相同的查询是否会从缓存中获取数据。

执行结果：

我们可以看到，当sqlsession没有调用commit()方法时，二级缓存并没有起到作用。

「实验2」

测试二级缓存效果，当提交事务时，sqlSession1查询完数据后，sqlSession2相同的查询是否会从缓存中获取数据。

从图上可知，sqlsession2的查询，使用了缓存，缓存的命中率是0.5。

「实验3」

测试update操作是否会刷新该namespace下的二级缓存。

我们可以看到，在sqlSession3更新数据库，并提交事务后，sqlsession2的StudentMapper namespace下的查询走了数据库，没有走Cache。

「实验4」

验证MyBatis的二级缓存不适应用于映射文件中存在多表查询的情况。

getStudentByIdWithClassInfo的定义如下

通常我们会为每个单表创建单独的映射文件，由于MyBatis的二级缓存是基于namespace的，多表查询语句所在的namspace无法感应到其他namespace中的语句对多表查询中涉及的表进行的修改，引发脏数据问题。

执行结果：

在这个实验中，我们引入了两张新的表，一张class，一张classroom。class中保存了班级的id和班级名，classroom中保存了班级id和学生id。我们在StudentMapper中增加了一个查询方法getStudentByIdWithClassInfo，用于查询学生所在的班级，涉及到多表查询。在ClassMapper中添加了updateClassName，根据班级id更新班级名的操作。

当sqlsession1的studentmapper查询数据后，二级缓存生效。保存在StudentMapper的namespace下的cache中。当sqlSession3的classMapper的updateClassName方法对class表进行更新时，updateClassName不属于StudentMapper的namespace，所以StudentMapper下的cache没有感应到变化，没有刷新缓存。当StudentMapper中同样的查询再次发起时，从缓存中读取了脏数据。

「实验5」

为了解决实验4的问题呢，可以使用Cache ref，让ClassMapper引用StudenMapper命名空间，这样两个映射文件对应的SQL操作都使用的是同一块缓存了。

mapper文件中的配置如下

<cache-ref namespace="mapper.StudentMapper"/>

执行结果：

不过这样做的后果是，缓存的粒度变粗了，多个Mapper namespace下的所有操作都会对缓存使用造成影响。

总结

mybatis的一级缓存和二级缓存都是基于本地的，分布式环境下必然会出现脏读。

二级缓存可以通过实现Cache接口，来集中管理缓存，避免脏读，但是有一定的开发成本，并且在多表查询时，使用不当极有可能会出现脏数据

「除非对性能要求特别高，否则一级缓存和二级缓存都不建议使用」