详解Spring数据缓存注解@Cacheable、@CachePut、@CacheEvict

目录

• 前言
• 通过XML启用注解驱动的缓存
• 缓存管理器
• 基于SimpleCacheManager的XML配置示例1
• 为方法添加注解以支持缓存
• 填充缓存
• 自定义缓存key
• 条件化缓存
• 移除缓存条目
• 使用XML声明缓存

前言

如果想让应用程序避免一遍遍地为同一个问题推导、计算或查询答案的话，缓存是一种很棒的方式。当以一组参数第一次调用某个方法时，返回值会被保存在缓存中，如果这个方法再次以相同的参数进行调用时，这个返回值会从缓存中查询获取。在很多场景中，从缓存查找值会比其他的方式（比如，执行数据库查询）成本更低。因此，缓存会对应用程序的性能带来正面的影响。

通过XML启用注解驱动的缓存

使用XML的方式配置时，需要使用Spring cache命名空间中的<cache:annotation-driven>元素来启用注解驱动的缓存。从本质上来讲，其工作方式它是会创建一个切面（aspect）并触发Spring缓存注解的切点（pointcut）。根据所使用的注解以及缓存的状态，这个切面会从缓存中获取数据，将数据添加到缓存之中或者从缓存中移除某个值。

<cache:annotation-driven>

缓存管理器

缓存管理器是Spring缓存抽象的核心，它能够与多个流行的缓存实现进行集成。Spring常见管理器如下表所示：

对于上表中ConcurrentMapCacheManager，这是一个简单的缓存管理器使用java.util.concurrent.ConcurrentHashMap作为其缓存存储。它非常简单，因此对于开发、测试或基础的应用来讲，这是一个很不错的选择。但它的缓存存储是基于内存的，所以它的生命周期是与应用关联的，对于生产级别的大型企业级应用程序，这可能并不是理想的选择。

基于SimpleCacheManager的XML配置示例1

<?xml version=\"1.0\" encoding=\"UTF-8\"?>
<beans xmlns=\"http://www.springframework.org/schema/beans\"
       xmlns:xsi=\"http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance\"
       xmlns:context=\"http://www.springframework.org/schema/context\"
       xmlns:mvc=\"http://www.springframework.org/schema/mvc\" xmlns:tx=\"http://www.springframework.org/schema/tx\"
       xmlns:cache=\"http://www.springframework.org/schema/cache\" xmlns:p=\"http://www.springframework.org/schema/p\"
       xsi:schemaLocation=\"http://www.springframework.org/schema/beans
           http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/mvc
        http://www.springframework.org/schema/mvc/spring-mvc-4.0.xsd
        http://www.springframework.org/schema/context
        http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd http://www.springframework.org/schema/tx http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx.xsd http://www.springframework.org/schema/cache http://www.springframework.org/schema/cache/spring-cache.xsd\">
    <cache:annotation-driven/>
    <bean id=\"cacheManager\" class=\"org.springframework.cache.support.SimpleCacheManager\">
        <property name=\"caches\">
            <set>
                <bean class=\"org.springframework.cache.concurrent.ConcurrentMapCacheFactoryBean\" p:name=\"users\"/>
            </set>
        </property>
    </bean>
</beans

为方法添加注解以支持缓存

如前文所述，Spring的缓存抽象在很大程度上是围绕切面构建的。在Spring中启用缓存时，会创建一个切面，它触发一个或更多的Spring的缓存注解。下表列出了Spring所提供的缓存注解。

填充缓存

可以看到，@Cacheable和@CachePut注解都可以填充缓存，但是它们的工作方式略有差异。

@Cacheable首先在缓存中查找条目，如果找到了匹配的条目，那么就不会对方法进行调用了。如果没有找到匹配的条目，方法会被调用并且返回值要放到缓存之中。而@CachePut并不会在缓存中检查匹配的值，目标方法总是会被调用，并将返回值添加到缓存之中。@Cacheable和@CachePut有一些属性是共有的，如下表所示：

在最简单的情况下，在@Cacheable和@CachePut的这些属性中，只需使用value属性指定一个或多个缓存即可。例如，考虑UserDao的findById(Integer id)方法。在初始保存之后，User数据表就不会再发生变化了。如果有的用户会被频繁请求，反复地在数据库中进行获取是对时间和资源的浪费。通过在findById(Integer id)方法上添加@Cacheable注解，如下面的程序清单所示，能够确保将User对象保存在缓存users中，从而避免对数据库的不必要访问。

@Cacheable(value=\"users\")
public User findUserById(int id) {
    String sql=\"select * from t_user where id=?\";
    return jdbcTemplate.queryForObject(sql, new UserRowMapper(), id);
}
class UserRowMapper implements RowMapper<User> {
    //rs为返回结果集，以每行为单位封装着
    @Override
    public User mapRow(ResultSet rs, int rowNum) throws SQLException {
        User user = new User();
        user.setID(rs.getInt(\"id\"));
        user.setUserName(rs.getString(\"name\"));
        user.setUserPwd(rs.getString(\"pwd\"));
        return user;
    }
}

当findUserById(int id)被调用时，缓存切面会拦截调用并在缓存中查找之前以名users存储的返回值。缓存的key是传递到findUserById(int id)方法中的id参数。如果按照这个key能够找到值的话，就会返回找到的值，方法不会再被调用。如果没有找到值的话，那么就会调用这个方法，并将返回值放到缓存之中，为下一次调用findUserById(int id)方法做好准备。

当@Cacheable为接口方法添加注解后，所有实现类都会应用相同的缓存规则。

当一个全新的User对象通过addUser(User user)方法保存之后，很可能马上就会请求这条记录。所以，当save()方法调用后，立即将user塞到缓存之中是很有意义的，这样当其他人通过findUserById(int id)对其进行查找时，它就已经准备就绪了。为了实现这一点，可以在addUser(User user)方法上添加@CachePut注解，如下所示：

@CachePut(value=\"users\")
public void addUser(User user) {
    String sql = \"insert into t_user values(?,?,?)\";
    jdbcTemplate.update(sql, null,user.getUserName(),user.getUserPwd());
    return user;
}

 当addUser(User user)方法被调用时，它首先会做所有必要的事情来保存user对象，然后返回的user会被放到users缓存中。在这里只有一个问题：缓存的key。如前文所述，默认的缓存key要基于方法的参数来确定。因为addUser(User user)方法的唯一参数就是user，所以它会用作缓存的key。将users放在缓存中，而它的缓存key恰好是同一个user，这是不是有一点诡异呢？显然，在这个场景中，默认的缓存key并不是我们想要的。我们需要的缓存key是新保存user的ID，而不是user本身。所以，在这里需要指定一个key而不是使用默认的key。让我们看一下怎样自定义缓存key。

自定义缓存key

@Cacheable和@CachePut都有一个名为key属性，这个属性能够替换默认的key，它是通过一个SpEL表达式计算得到的。任意的SpEL表达式都是可行的，但是更常见的场景是所定义的表达式与存储在缓存中的值有关，据此计算得到key。

具体到我们这个场景，我们需要将key设置为所保存user的ID。以参数形式传递给addUser(User user)的user还没有保存，因此并没有ID。我们只能通过addUser(User user)返回的user得到id属性。

幸好，在为缓存编写SpEL表达式的时候，Spring暴露了一些很有用的元数据。下表列出了SpEL中可用的缓存元数据。

对于addUser(User user)方法来说，我们需要的键是所返回user对象的id属性。表达式#result能够得到返回的user。借助这个对象，我们可以通过将key属性设置为#result.id来引用id属性：

@CachePut(value=\"users\",key=\"#result.id\")
  public void addUser(User user) {
        String sql = \"insert into t_user values(?,?,?)\";
        jdbcTemplate.update(sql, null,user.getUserName(),user.getUserPwd());
        return user;
    }

 按照这种方式配置@CachePut，缓存不会去干涉addUser(User user)方法的执行，但是返回的user将会保存在缓存中，并且缓存的key与user的id属性相同。

条件化缓存

通过为方法添加Spring的缓存注解，Spring就会围绕着这个方法创建一个缓存切面。但是，在有些场景下我们可能希望将缓存功能关闭。

@Cacheable和@CachePut提供了两个属性用以实现条件化缓存：unless和condition，这两个属性都接受一个SpEL表达式。如果unless属性的SpEL表达式计算结果为true，那么缓存方法返回的数据就不会放到缓存中。与之类似，如果condition属性的SpEL表达式计算结果为false，那么对于这个方法缓存就会被禁用掉。

表面上来看，unless和condition属性做的是相同的事情。但是，这里有一点细微的差别。unless属性只能阻止将对象放进缓存，但是在这个方法调用的时候，依然会去缓存中进行查找，如果找到了匹配的值，就会返回找到的值。与之不同，如果condition的表达式计算结果为false，那么在这个方法调用的过程中，缓存是被禁用的。就是说，不会去缓存进行查找，同时返回值也不会放进缓存中。

移除缓存条目

@CacheEvict并不会往缓存中添加任何东西。相反，如果带有@CacheEvict注解的方法被调用的话，那么会有一个或更多的条目会在缓存中移除。

那么在什么场景下需要从缓存中移除内容呢？当缓存值不再合法时，我们应该确保将其从缓存中移除，这样的话，后续的缓存命中就不会返回旧的或者已经不存在的值，其中一个这样的场景就是数据被删除掉了。这样的话，UserDao的deleteUser(int id)方法就是使用@CacheEvict的绝佳选择：

@CacheEvict(value=\"users\")
public void deleteUser(int id) {
    String sql = \"delete from t_user where id = ?\";
    jdbcTemplate.update(sql, id);
}

 注意：与@Cacheable和@CachePut不同，@CacheEvict能够应用在返回值为void的方法上，而@Cacheable和@CachePut需要非void的返回值，它将会作为放在缓存中的条目。因为@CacheEvict只是将条目从缓存中移除，因此它可以放在任意的方法上，甚至void方法。

从上述代码可以看到，当deleteUser()调用时，会从缓存中删除一个条目。被删除条目的key与传递进来的id参数的值相等。

@CacheEvict有多个属性，如下表所示，这些属性会影响到该注解的行为，使其不同于默认的做法。可以看到，@CacheEvict的一些属性与@Cacheable和@CachePut是相同的，另外还有几个新的属性。与@Cacheable和@CachePut不同，@CacheEvict并没有提供unless属性。

使用XML声明缓存

Spring的cache命名空间提供了使用XML声明缓存规则的方法，可以作为面向注解缓存的替代方案。因为缓存是一种面向切面的行为，所以cache命名空间会与Spring的aop命名空间结合起来使用，用来声明缓存所应用的切点在哪里。

要开始配置XML声明的缓存，首先需要创建Spring配置文件，这个文件中要包含cache和aop命名空间。cache命名空间定义了在Spring XML配置文件中声明缓存的配置元素。如下表所示：

<!--将缓存通知绑定到切点上-->
<aop:config>
    <aop:advisor advice-ref=\"cacheAdvice\" pointcut=\"execution(* com.boss.spring.learning.dao.*(..))\"/>
</aop:config>
<cache:advice id=\"cacheAdvice\">
    <cache:caching>
        <cache:cacheable cache=\"users\" method=\"addUser\"></cache:cacheable>
        <cache:cache-put cache=\"users\" method=\"addUser\" key=\"#result.id\"></cache:cache-put>
        <cache:cache-evict cache=\"users\" method=\"deleteUser\"></cache:cache-evict>
    </cache:caching>
</cache:advice>
<bean id=\"cacheManager\" class=\"org.springframework.cache.support.SimpleCacheManager\">
    <property name=\"caches\">
        <set>
            <bean class=\"org.springframework.cache.concurrent.ConcurrentMapCacheFactoryBean\" p:name=\"users\"/>
        </set>
    </property>
</bean>