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meituan

聊聊MyBatis缓存机制

Mybatis 架构设计与实例分析

MyBatis 的框架设计

  1. 接口层，和数据库交互的方式

    • 使用传统的MyBatis 提供的API（SqlSession）
    • 使用 Mapper 接口
      根据 MyBatis 的配置规范配置好后，通过 SqlSession.getMapper(XXXMapper.class) 方法，MyBatis 会根据相应的接口声明的方法信息，通过动态代理机制生成一个 Mapper 实例，我们使用 Mapper 接口的某一个方法时，MyBatis 会根据这个方法的方法名和参数类型，确定 Statement Id，底层还是通过 SqlSession.select(“statementId”,parameterObject);或者 SqlSession.update(“statementId”,parameterObject); 等等来实现对数据库的操作。

  2. 数据处理层可以说是MyBatis 的核心，从大的方面上讲，它要完成三个功能：

    • 通过传入参数构建动态SQL语句；
    • SQL语句的执行；
    • 封装查询结果集成List。

  3. 框架支撑层
    事务管理机制， 连接池管理机制，缓存机制， SQL语句的配置方式

  4. 引导层

MyBatis 的主要构件及其相互关系

  • SqlSession 作为MyBatis工作的主要顶层API，表示和数据库交互的会话，完成必要数据库增删改查功能
  • Executor MyBatis执行器，是MyBatis 调度的核心，负责SQL语句的生成和查询缓存的维护
  • StatementHandler 封装了JDBC Statement操作，负责对JDBC statement 的操作，如设置参数、将Statement结果集转换成List集合。
  • ParameterHandler 负责对用户传递的参数转换成JDBC Statement 所需要的参数，
  • ResultSetHandler 负责将JDBC返回的ResultSet结果集对象转换成List类型的集合；
  • TypeHandler 负责java数据类型和jdbc数据类型之间的映射和转换
  • MappedStatement MappedStatement维护了一条<select|update|delete|insert>节点的封装，
  • SqlSource 负责根据用户传递的parameterObject，动态地生成SQL语句，将信息封装到BoundSql对象中，并返回
  • BoundSql 表示动态生成的SQL语句以及相应的参数信息
  • Configuration MyBatis所有的配置信息都维持在Configuration对象之中。

Mybatis 初始化机制详解

初始化做了什么

可以这么说，MyBatis 初始化的过程，就是创建 Configuration 对象的过程。而 Configuration 对象包含 MyBatis 初始化所需的全部信息，大致包含：settings 设置，typeAliases 类型命名，typeHandlers 类型处理器，objectFactory 对象工厂，plugins 插件，environments 环境（environment 环境变量，transactionManager 事务管理器，dataSource 数据源 ）等。

XML 文件创建 Configuration 对象的过程

  1. 调用 SqlSessionFactoryBuilder 对象的 build(inputStream) 方法；
  2. SqlSessionFactoryBuilder 会根据输入流 inputStream 等信息创建 XMLConfigBuilder 对象;
  3. SqlSessionFactoryBuilder 调用 XMLConfigBuilder 对象的 parse() 方法；
  4. XMLConfigBuilder 对象返回 Configuration 对象；
  5. SqlSessionFactoryBuilder 根据 Configuration 对象创建一个 DefaultSessionFactory 对象；
  6. SqlSessionFactoryBuilder 返回 DefaultSessionFactory 对象给 Client，供 Client 使用。

Mybatis 数据源与连接池

MyBatis 数据源 DataSource 分类

UnpooledDataSource，PooledDataSource，JNDI。PooledDataSource 内部持有一个 UnpooledDataSource 的引用，当 PooledDataSource 需要创建 java.sql.Connection 对象时，还是通过 UnpooledDataSource 来创建，PooledDataSource 只是提供一种缓存连接池机制。

为什么要使用连接池？

创建一个 Connection 对象，要用 250 毫秒左右，对频繁地跟数据库交互的应用程序浪费性能。

Mybatis 事务管理机制

MyBatis 的事务管理分为两种形式：

  1. 使用 JDBC 的事务管理机制（实现为 JdbcTransaction）：即利用 java.sql.Connection 对象完成对事务的提交（commit()）、回滚（rollback()）、关闭（close()）等
  2. 使用 MANAGED 的事务管理机制（实现为 ManagedTransaction）：这种机制 MyBatis 自身不会去实现事务管理，而是让程序的容器如（JBOSS，Weblogic）来实现对事务的管理

Mybatis 缓存机制的设计与实现

MyBatis 将数据缓存设计成两级结构，分为一级缓存、二级缓存：

  • 一级缓存是 Session 会话级别的缓存，位于表示一次数据库会话的 SqlSession 对象之中，又被称之为本地缓存。一级缓存是 MyBatis 内部实现的一个特性，用户不能配置，默认情况下自动支持的缓存，用户没有定制它的权利（不过这也不是绝对的，可以通过开发插件对它进行修改）；
  • 二级缓存是 Application 应用级别的缓存，它的是生命周期很长，跟 Application 的声明周期一样，也就是说它的作用范围是整个 Application 应用。

mybatis 缓存整体结构图

Mybatis 一级缓存实现详解 及使用注意事项

什么是一级缓存？ 为什么使用一级缓存？

在对数据库的一次会话中（或者说使用同一个 SqlSession 对象查询时？），我们有可能会反复地执行完全相同的查询语句，如果不采取一些措施的话，每一次查询都会查询一次数据库,而我们在极短的时间内做了完全相同的查询，那么它们的结果极有可能完全相同，由于查询一次数据库的代价很大，这有可能造成很大的资源浪费。
为了解决这一问题，减少资源的浪费，MyBatis 会在表示会话的 SqlSession 对象中建立一个简单的缓存，将每次查询到的结果结果缓存起来，当下次查询的时候，如果判断先前有个完全一样的查询，会直接从缓存中直接将结果取出，返回给用户，不需要再进行一次数据库查询了。

SqlSession 中的缓存是怎样组织的？

当创建了一个 SqlSession 对象时，MyBatis 会为这个 SqlSession 对象创建一个新的 Executor 执行器，而缓存信息就被维护在这个Executor执行器中，MyBatis 将缓存和对缓存相关的操作封装成了 Cache 接口中。
Executor 接口的实现类 BaseExecutor 中拥有一个 Cache 接口的实现类 PerpetualCache，则对于 BaseExecutor 对象而言，它将使用 PerpetualCache 对象维护缓存。
PerpetualCache 实现原理其实很简单，其内部就是通过一个简单的 HashMap<k,v> 来实现的，没有其他的任何限制。

一级缓存的生命周期有多长？

  1. MyBatis 在开启一个数据库会话时，会 创建一个新的 SqlSession 对象，SqlSession 对象中会有一个新的 Executor 对象，Executor 对象中持有一个新的 PerpetualCache 对象；当会话结束时，SqlSession 对象及其内部的 Executor 对象还有 PerpetualCache 对象也一并释放掉。
  2. 如果 SqlSession 调用了 close() 方法，会释放掉一级缓存 PerpetualCache 对象，一级缓存将不可用；
  3. 如果 SqlSession调用了 clearCache()，会清空 PerpetualCache 对象中的数据，但是该对象仍可使用；
  4. SqlSession 中执行了任何一个 update 操作(update()、delete()、insert()) ，都会清空 PerpetualCache 对象的数据，但是该对象可以继续使用；

Cache 接口的设计以及 CacheKey 的定义（非常重要）

Cache 最核心的实现其实就是一个 Map，将本次查询使用的特征值作为 key，将查询结果作为 value 存储到Map 中。
MyBatis 认为，对于两次查询，如果以下条件都完全一样，那么就认为它们是完全相同的两次查询：

  1. 传入的 statementId
  2. 查询时要求的结果集中的结果范围 （结果的范围通过 rowBounds.offset 和 rowBounds.limit 表示）；
  3. 这次查询所产生的最终要传递给 JDBC java.sql.Preparedstatement 的 Sql 语句字符串（boundSql.getSql() ）
  4. 传递给 java.sql.Statement 要设置的参数值

综上所述, CacheKey 由以下条件决定：
statementId + rowBounds + 传递给JDBC的SQL + 传递给JDBC的参数值

对于每次的查询请求，Executor 都会根据传递的参数信息以及动态生成的SQL语句，将上面的条件根据一定的计算规则，创建一个对应的 CacheKey 对象。
我们知道创建 CacheKey 的目的，就两个：
1. 根据 CacheKey 作为 key,去 Cache 缓存中查找缓存结果；
2. 如果查找缓存命中失败，则通过此 CacheKey 作为 key，将从数据库查询到的结果作为 value，组成key,value 对存储到 Cache 缓存中。
CacheKey 的构建被放置到了 Executor 接口的实现类 BaseExecutor 中，

根据一级缓存的特性，在使用的过程中，应该注意：

  1. 对于数据变化频率很大，并且需要高时效准确性的数据要求，我们使用 SqlSession 查询的时候，要控制好 SqlSession 的生存时间，SqlSession 的生存时间越长，它其中缓存的数据有可能就越旧，从而造成和真实数据库的误差；同时对于这种情况，用户也可以手动地适时清空 SqlSession 中的缓存；
  2. 对于只执行、并且频繁执行大范围的 select 操作的 SqlSession 对象，SqlSession对象的生存时间不应过长。

Mybatis 二级缓存的设计原理

MyBatis 二级缓存的工作模式

MyBatis 的二级缓存是 Application 级别的缓存，如果用户配置了 “cacheEnabled=true”，那么MyBatis在为 SqlSession 对象创建 Executor 对象时，会对 Executor对象加上一个装饰者：CachingExecutor，这时 SqlSession 使用 CachingExecutor 对象来完成操作请求。CachingExecutor 对于查询请求，会先判断该查询请求在 Application 级别的二级缓存中是否有缓存结果，如果有查询结果，则直接返回缓存结果；如果缓存中没有，再交给真正的 Executor 对象来完成查询操作，之后 CachingExecutor 会将真正 Executor 返回的查询结果放置到缓存中，然后在返回给用户。

MyBatis二级缓存的划分

MyBatis 并不是简单地对整个 Application 就只有一个 Cache 缓存对象，它将缓存划分的更细，即是 Mapper 级别的，即每一个 Mapper 都可以拥有一个 Cache 对象，具体如下：

  1. 为每一个 Mapper 分配一个 Cache 缓存对象（使用 cache 节点配置）；
  2. 多个 Mapper 共用一个 Cache 缓存对象（使用 cache-ref 节点配置）；

使用二级缓存，必须要具备的条件

MyBatis 对二级缓存的支持粒度很细，它会指定某一条查询语句是否使用二级缓存。
虽然在 Mapper 中配置了 cache,并且为此 Mapper 分配了 Cache 对象，这并不表示我们使用 Mapper 中定义的查询语句查到的结果都会放置到Cache对象之中，我们必须指定 Mapper 中的某条选择语句是否支持缓存，即如下所示，在 select 节点中配置 useCache=”true”，Mapper 才会对此 Select 的查询支持缓存特性，否则，不会对此 Select 查询，不会经过 Cache 缓存。

一级缓存和二级缓存的使用顺序

请注意，如果你的MyBatis使用了二级缓存，并且你的Mapper和select语句也配置使用了二级缓存，那么在执行select查询的时候，MyBatis会先从二级缓存中取输入，其次才是一级缓存，即MyBatis查询数据的顺序是：二级缓存 —> 一级缓存 —> 数据库

二级缓存实现的选择

使用 MyBatis 的二级缓存有三个选择:

  1. MyBatis 自身提供的缓存实现；
  2. 用户自定义的 Cache 接口实现；
  3. 跟第三方内存缓存库的集成；

MyBatis自身提供的二级缓存的实现

MyBatis主要提供了以下几个刷新和置换策略：

  • LRU：（Least Recently Used）,最近最少使用算法，即如果缓存中容量已经满了，会将缓存中最近做少被使用的缓存记录清除掉，然后添加新的记录；
  • FIFO：（First in first out）,先进先出算法，如果缓存中的容量已经满了，那么会将最先进入缓存中的数据清除掉；
  • Scheduled：指定时间间隔清空算法，该算法会以指定的某一个时间间隔将Cache缓存中的数据清空；

双数据源关键代码

  1. mapper.java,mapper.xml 按库分，存在两个文件夹下
  2. @MapperScan(basePackages = “org.sang.mybatis.mapper1”,sqlSessionFactoryRef = “sqlSessionFactory1”,sqlSessionTemplateRef = “sqlSessionTemplate1”)