Spring Cache抽象详解

缓存简介

缓存，我的理解是：让数据更接近于使用者；工作机制是：先从缓存中读取数据，如果 没有再从慢速设备上读取实际数据（数据也会存入缓存）；缓存什么：那些经常读取且不经常修改的数据/那些昂贵（CPU/IO）的且对于相同的请求有相同的 计算结果的数据。如CPU--L1/L2--内存--磁盘就是一个典型的例子，CPU需要数据时先从L1/L2中读取，如果没有到内存中找，如果还没有会 到磁盘上找。还有如用过Maven的朋友都应该知道，我们找依赖的时候，先从本机仓库找，再从本地服务器仓库找，最后到远程仓库服务器找；还有如京东的物 流为什么那么快？他们在各个地都有分仓库，如果该仓库有货物那么送货的速度是非常快的。

缓存命中率

即从缓存中读取数据的次数 与 总读取次数的比率，命中率越高越好：

命中率 = 从缓存中读取次数 / (总读取次数[从缓存中读取次数 + 从慢速设备上读取的次数])

Miss率 = 没有从缓存中读取的次数 / (总读取次数[从缓存中读取次数 + 从慢速设备上读取的次数])

这是一个非常重要的监控指标，如果做缓存一定要健康这个指标来看缓存是否工作良好；

缓存策略

Eviction policy

移除策略，即如果缓存满了，从缓存中移除数据的策略；常见的有LFU、LRU、FIFO：

FIFO（First In First Out）：先进先出算法，即先放入缓存的先被移除；

LRU（Least Recently Used）：最久未使用算法，使用时间距离现在最久的那个被移除；

LFU（Least Frequently Used）：最近最少使用算法，一定时间段内使用次数（频率）最少的那个被移除；

TTL（Time To Live ）

存活期，即从缓存中创建时间点开始直到它到期的一个时间段（不管在这个时间段内有没有访问都将过期）

TTI（Time To Idle）

空闲期，即一个数据多久没被访问将从缓存中移除的时间。

到此，基本了解了缓存的知识，在Java中，我们一般对调用方法进行缓存控制，比 如我调用"findUserById(Long id)"，那么我应该在调用这个方法之前先从缓存中查找有没有，如果没有再掉该方法如从数据库加载用户，然后添加到缓存中，下次调用时将会从缓存中获取到 数据。

自Spring 3.1起，提供了类似于@Transactional注解事务的注解Cache支持，且提供了Cache抽象；在此之前一般通过AOP实现；使用Spring Cache的好处：

提供基本的Cache抽象，方便切换各种底层Cache；

通过注解Cache可以实现类似于事务一样，缓存逻辑透明的应用到我们的业务代码上，且只需要更少的代码就可以完成；

提供事务回滚时也自动回滚缓存；

支持比较复杂的缓存逻辑；

对于Spring Cache抽象，主要从以下几个方面学习：

• Cache API及默认提供的实现
• Cache注解
• 实现复杂的Cache逻辑

Cache API及默认提供的实现

Spring提供的核心Cache接口： 

Java代码  

1. package org.springframework.cache;  
2.   
3. public interface Cache {  
4.     String getName();  //缓存的名字  
5.     Object getNativeCache(); //得到底层使用的缓存，如Ehcache  
6.     ValueWrapper get(Object key); //根据key得到一个ValueWrapper，然后调用其get方法获取值  
7.     <T> T get(Object key, Class<T> type);//根据key，和value的类型直接获取value  
8.     void put(Object key, Object value);//往缓存放数据  
9.     void evict(Object key);//从缓存中移除key对应的缓存  
10.     void clear(); //清空缓存  
11.   
12.     interface ValueWrapper { //缓存值的Wrapper  
13.         Object get(); //得到真实的value  
14.         }  
15. }  

提供了缓存操作的读取/写入/移除方法；

默认提供了如下实现：

ConcurrentMapCache：使用java.util.concurrent.ConcurrentHashMap实现的Cache；

GuavaCache：对Guava com.google.common.cache.Cache进行的Wrapper，需要Google Guava 12.0或更高版本，@since spring 4；

EhCacheCache：使用Ehcache实现

JCacheCache：对javax.cache.Cache进行的wrapper，@since spring 3.2；spring4将此类更新到JCache 0.11版本；

另外，因为我们在应用中并不是使用一个Cache，而是多个，因此Spring还提供了CacheManager抽象，用于缓存的管理： 

Java代码  

1. package org.springframework.cache;  
2. import java.util.Collection;  
3. public interface CacheManager {  
4.     Cache getCache(String name); //根据Cache名字获取Cache   
5.     Collection<String> getCacheNames(); //得到所有Cache的名字  
6. }  

默认提供的实现： 

ConcurrentMapCacheManager/ConcurrentMapCacheFactoryBean：管理ConcurrentMapCache；

GuavaCacheManager；

EhCacheCacheManager/EhCacheManagerFactoryBean；

JCacheCacheManager/JCacheManagerFactoryBean；

另外还提供了CompositeCacheManager用于组合CacheManager，即可以从多个CacheManager中轮询得到相应的Cache，如

Java代码  

1. <bean id="cacheManager" class="org.springframework.cache.support.CompositeCacheManager">  
2.     <property name="cacheManagers">  
3.         <list>  
4.             <ref bean="ehcacheManager"/>  
5.             <ref bean="jcacheManager"/>  
6.         </list>  
7.     </property>  
8.     <property name="fallbackToNoOpCache" value="true"/>  
9. </bean>  

当我们调用cacheManager.getCache(cacheName) 时，会先从第一个cacheManager中查找有没有cacheName的cache，如果没有接着查找第二个，如果最后找不到，因为 fallbackToNoOpCache=true，那么将返回一个NOP的Cache否则返回null。

除了GuavaCacheManager之外，其他Cache都支持Spring事务的，即如果事务回滚了，Cache的数据也会移除掉。

Spring不进行Cache的缓存策略的维护，这些都是由底层Cache自己实现，Spring只是提供了一个Wrapper，提供一套对外一致的API。

示例

需要添加Ehcache依赖，具体依赖轻参考pom.xml

SpringCacheTest.java

Java代码  

1. @Test  
2. public void test() throws IOException {  
3.     //创建底层Cache  
4.     net.sf.ehcache.CacheManager ehcacheManager  
5.             = new net.sf.ehcache.CacheManager(new ClassPathResource("ehcache.xml").getInputStream());  
6.   
7.     //创建Spring的CacheManager  
8.     EhCacheCacheManager cacheCacheManager = new EhCacheCacheManager();  
9.     //设置底层的CacheManager  
10.     cacheCacheManager.setCacheManager(ehcacheManager);  
11.   
12.     Long id = 1L;  
13.     User user = new User(id, "zhang", "zhang@gmail.com");  
14.   
15.     //根据缓存名字获取Cache  
16.     Cache cache = cacheCacheManager.getCache("user");  
17.     //往缓存写数据  
18.     cache.put(id, user);  
19.     //从缓存读数据  
20.     Assert.assertNotNull(cache.get(id, User.class));  
21. }  

此处直接使用Spring提供的API进行操作；我们也可以通过xml/注解方式配置到spring容器；

xml风格的（spring-cache.xml）：

Java代码  

1. <bean id="ehcacheManager" class="org.springframework.cache.ehcache.EhCacheManagerFactoryBean">  
2.     <property name="configLocation" value="classpath:ehcache.xml"/>  
3. </bean>  
4.   
5. <bean id="cacheManager" class="org.springframework.cache.ehcache.EhCacheCacheManager">  
6.     <property name="cacheManager" ref="ehcacheManager"/>  
7.     <property name="transactionAware" value="true"/>  
8. </bean>  

spring提供EhCacheManagerFactoryBean来简化 ehcache cacheManager的创建，这样注入configLocation，会自动根据路径从classpath下找，比编码方式简单多了，然后就可以从 spring容器获取cacheManager进行操作了。此处的transactionAware表示是否事务环绕的，如果true，则如果事务回滚， 缓存也回滚，默认false。

注解风格的（AppConfig.java）：

Java代码  

1. @Bean  
2. public CacheManager cacheManager() {  
3.   
4.     try {  
5.         net.sf.ehcache.CacheManager ehcacheCacheManager  
6.                 = new net.sf.ehcache.CacheManager(new ClassPathResource("ehcache.xml").getInputStream());  
7.   
8.         EhCacheCacheManager cacheCacheManager = new EhCacheCacheManager(ehcacheCacheManager);  
9.         return cacheCacheManager;  
10.     } catch (IOException e) {  
11.         throw new RuntimeException(e);  
12.     }  
13. }  

和编程方式差不多就不多介绍了。