[Java知识库]SpringBoot-缓存(缓存、JSR107规范、Springboot缓存注解)

知识要点

• 认识缓存
  缓存的定义
  缓存的作用
  缓存指标
  缓存同步方案
  缓存穿透和缓存击穿
  缓存雪崩
• JSR107规范
• Spring缓存注解
• SpringBoot缓存注解

1.认识缓存
缓存的定义

• 缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，使用它可以更快速的操作和访问数据
• 缓存是一个比较大的概念，用来预读取信息(比如硬盘的缓存)，或者是暂时存储一些不需要长久保存的信息
  
  

特点

• 特点是速度快、临时存放、保存时间短、读操作大于写操作
  使用缓存可以避免访问数据库，节省数据库服务器的资源
  性能更快，缓存属于内存级的服务器，而DB牵扯到更多的业务逻辑判断和磁盘操作，因此缓存的性能更高
  
  

与内存的区别

• 内存是内部存储器，是一个硬件设备
  
  

缓存的作用

• 数据访问频率高的地方
• 数据读多写少的情况
• 数据对一致性要求不高的地方
• CPU缓存、操作系统缓存、数据库缓存、JVM编译缓存、CDN缓存、代理与反向代理缓存、前端缓存、应用程序缓存、分布式对象缓存

缓存指标

• 1.命中率：确保通过key快速找到
• 2.过期策略：旧缓存数据需要为新数据腾空间
• 3.缓存键集合的大小：缓存中的每一个对象使用缓存键识别，定位一个对象的唯一方式就是对缓存键执行精准匹配，缓存键越少，命中率越高
• 4.缓存可使用内存空间：缓存可使用空间直接决定了缓存对象的平均大小和缓存对象数量
• 5.缓存对象生存空间：缓存对象生存空间TTL(Time To Live)，对象缓存的时间越长，缓存对象被重用的可能性越高
  
  

缓存同步方案

• 同步
  实时更新，同步调用cache的增删改方法
  利用观察者模式/发布订阅/mq等方法进行同步更新
• 异步
  缓存设备过期时间，比如一小时
  缓存每天定时更新(不设置过期时间)
  
  

缓存穿透

• 缓存穿透：是指缓存和数据库都没有的数据，而用户不断发起请求，如发起id为"-1"的数据或id为特别大不存在的数据。这是的用户很有可能是攻击者，攻击会导致数据库压力过大
• 解决方案：
  接口层增加校验，如用户鉴权校验，id做基础校验，id<=0的直接拦截
  从缓存取不到的数据，在数据库中也没有取到，这时也可以将key-value对写为key-null，缓存有效时间可以设置短点，如30秒(设置太长会导致正常情况也没啥使用)。这样可以防止攻击用户反复
  
  

缓存击穿

• 缓存击穿：是指缓存中没有但数据库中有的数据(一般是缓存时间到期)，这时由于并发用户特别多，同时读取缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力
• 设置热点数据永远不过期
• 加互斥锁

缓存雪崩

• 缓存雪崩：是指缓存总数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，引起数据库压力过大甚至down机。和缓存击穿不同的是，缓存击穿指并发查同一条数据，缓存雪崩是不用数据都过期了，很多数据都查不到而查数据库
• 解决方案：
  缓存数据的过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生
  如果缓存数据是分布式部署，将热点数据均匀分布在不用的缓存数据库中
  设置热点数据永远不过期
  
  

2.JSR107规范
JSP

• Java Specification Requests的缩写

JCache

• JCache规范定义了一种对Java对象临时在内存中进行缓存的方法，包括对象的创建、共享访问、假脱机、失效、各JVM的一致性等，可被用于缓存JSP内最经常读取的数据，如产品目录和价格列表。利用JCACHE，多数查询的反应时间会因为有缓存的数据而加快(内部测试表明反应时间大约快15倍)
  
  

JCache

• CachingProvider:定义了创建、配置、获取、管理和控制多个CacheManager。一个应用可以在运行期访问多个CachingProvider
• CacheManager:定义了创建、配置、获取、管理和控制多个唯一命名的Cache，这些Cache存在于Cachemanager的上下文中。一个CacheManager仅被一个CachingProvider所拥有
• Cache：一个类似Map的数据结构并临时存储以key为索引的值，一个Cache仅被一个CacheManager所拥有
• Entry：一个存储在Cache中的key-value对
• Expiry：每一个存储在Cache中的条目有一个定义的有效期，一旦超过这个有效期，条目为过期的状态，一旦过期，条目将不可访问、更新和删除。缓存有效期可以通过ExpiryPolicy设置
  
  

3.Spring缓存注解

• Spring从3.1开始定义了org.springframework.cache.Cache和org.springframework.cache.Cache.CacheManager接口来统一不同的缓存技术；并支持使用JCache(JSR107)注解简化开发
• Cache接口下Spring提供了各种xxxCache的实现；如RedisCache，EnCacheCache，ConcurrentMapCache等
• 每次调用需要缓存功能的方法时，Spring会检查指定的目标方法是否已经被调用锅，如果有就直接从缓存中获取方法调用后的结果；如果没有就调用方法并缓存结果返回给用户，下次调用直接从缓存中获取

Springboot缓存注解

• 引入依赖

<dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-stater-cache</artifactId>
</dependency>

• 开启缓存
• 启动器类上配置@EnableCaching
• 指定mapper接口路径@MapperScan

缓存操作方法

• 查询
  cacheNames/value：指定缓存组件的名字；
  key：缓存数据使用的key，可以指定。默认即使用方法参数的值
  condition：指定符合条件的情况下才缓存；如condition=“#id>0”

• 更新
  修改了数据库的某个数据，同时更新缓存
  value：缓存名
  key：确保更新的key和已经存在缓存中的key(#id)一致即可做到同时更新数据库数据和缓存中的数据

• 删除
  key：指定要清除的数据(对应上key可实现删除数据库和缓存中的数据)

• 缓存策略
  @Caching：组合组件，可以设置多个缓存策略

SPEL表达式

eg：
pom文件

<dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-stater-cache</artifactId>
</dependency>

Application.java

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

UserServiceImpl.java

...
@Autowired
private UserMapeer userMapper;

@Cacheeable(value="cache”,key="#root.args[0]“)
public User selectByName(String username){
	return userMapper.selectByName(username);
}

@Cacheable(value="cache",key="#root.args[0]".contion="#id>5")
public User selectById(Integer id) {
	return userMapper.selectById(id);
}

@CachePut(value="cache",key="#root")
public Integer updateUser(User user){
	return userMapper.updateUser(user);
}

@CacheEvict(value="cache",key="#id",beforeInvocation=true,allEntries=false)
public Integer deleteById(Integer id){
	return userMapper.deleteById(id);
}
...