Mybatis07-緩存

一、緩存機制的原理

計算機每次從mysql中執行sql語句，都是內存與硬盤的通信，對計算機來說，影響效率。

因此使用緩存機制。

1-1、MyBatis 的緩存機制：

執行 DQL（select 語句）的時候，將查詢結果放到緩存當中（內存當中），如果下一次還是執行完全相同的 DQL（select 語句）語句，直接從緩存中拿數據，不再查數據庫了。不再去硬盤上找數據了。

示例：
第一次執行這個 SQL：
select * from t_car where id=1;
第二次還是執行這個 SQL，完全一樣：
select * from t_car where id=1;
此時，從緩存中獲取，不再查數據庫了。
當兩條sql語句之間，對數據庫做了任何修改操作，緩存將從內存中清除。

目的：提高執行效率。

緩存機制：使用減少 IO 的方式來提高效率。

IO：讀文件和寫文件。

緩存通常是我們程序開發中優化程序的重要手段：

字符串常量池
整數型常量池
線程池
連接池
……

【小結】：
????????緩存（cache）就是內存，提前把數據放到內存中，下一次用的時候，直接從緩存中拿，效率高！

二、幾種常見的緩存/池化技術

這些“池”技術，其實都是 Java 中的 緩存/復用機制，目的是：提升性能、減少資源消耗、避免頻繁創建和銷毀對象。下面來系統講解幾種常見的緩存/池化技術：

2-1、字符串常量池（String Constant Pool）

1、原理：

Java 中字符串是不可變的（final），所以 JVM 會把相同的字符串常量只保留一份副本，存放在一個稱為 字符串常量池 的內存區域。

String s1 = "hello";
String s2 = "hello";
System.out.println(s1 == s2); // true

"hello" 是一個字符串字面量，保存在常量池中
s1 和 s2 都指向同一個地址

2、注意：

String s3 = new String("hello");
System.out.println(s1 == s3); // false（堆 vs 常量池）

如果你想把 new 出來的字符串放入常量池：

String interned = s3.intern();
System.out.println(s1 == interned); // true

2-2、整數型常量池（Integer Cache）

1、原理：

Java 對于包裝類型 Integer，有一個緩存區（[-128, 127]），當你使用 valueOf() 方法創建時，會從緩存中取對象而不是創建新對象。

Integer a = 127;
Integer b = 127;
System.out.println(a == b); // true（緩存）Integer c = 128;
Integer d = 128;
System.out.println(c == d); // false（未緩存）

2、范圍：

JVM 默認緩存范圍為 [-128, 127]，可以通過啟動參數修改：

-XX:AutoBoxCacheMax=300

2-3、線程池（Thread Pool）

1、原理：

線程的創建與銷毀成本高（涉及操作系統資源），頻繁創建新線程會拖慢系統。

所以，線程池把線程復用起來，讓多個任務共享固定線程，提高并發效率。

2、常用方式：

        // 創建固定大小為 3 的線程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);// 模擬提交 5 個任務for (int i = 1; i <= 15; i++) {int taskId = i;pool.submit(new Runnable() {public void run() {String threadName = Thread.currentThread().getName();System.out.println("任務 " + taskId + " 開始，線程：" + threadName);try {Thread.sleep(20000); // 模擬任務耗時} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("任務 " + taskId + " 結束，線程：" + threadName);}});}// 關閉線程池（注意不是立刻關閉）pool.shutdown();

打印結果：?

可以看到線程是復用的。

Executors 提供常見線程池工廠方法：

newFixedThreadPool(n)
newCachedThreadPool()
newSingleThreadExecutor()
newScheduledThreadPool(n)

2-4、連接池（Connection Pool）

1、?原理：

數據庫連接創建代價高（要連接服務器、授權、建會話），所以使用連接池 復用已建立的連接。

2、常見實現：

HikariCP（Spring Boot 默認）
DBCP
C3P0
Druid

3、示例（Spring Boot）：

spring.datasource.hikari.maximum-pool-size: 10

應用啟動后，會提前建立 10 個連接，放入連接池，供業務查詢復用。

2-5、對象池（Object Pool）

對于那些頻繁使用又比較重量級的對象（如：ByteBuffer, Socket, 數據庫連接），也可以池化處理。

Java 標準庫沒有通用的 ObjectPool，但 Apache Commons Pool 提供支持。

GenericObjectPool<MyReusableObject> pool = new GenericObjectPool<>(new MyObjectFactory());MyReusableObject obj = pool.borrowObject(); // 借
obj.doSomething();                          // 用
pool.returnObject(obj);                     // 還

你需要在項目中引入 Apache Commons Pool 的依賴（如果用 Maven）：

<dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-pool2</artifactId><version>2.11.1</version> <!-- 可根據需要換版本 -->
</dependency>

2-6、內存緩存（如 LRU 緩存）

Java 中可以自己實現緩存算法（如 LRU），也可以使用：

Guava Cache
Caffeine（高性能）
Ehcache
Redis（分布式）

示例（Caffeine）：

Cache<String, Object> cache = Caffeine.newBuilder().maximumSize(1000).expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES).build();

2-7、類加載緩存（ClassLoader）

JVM 對每個類只加載一次，會將 .class 文件緩存到內存中，后續實例化只需創建對象而不重復加載。

2-8、反射緩存（Method/Field 緩存）

使用反射獲取字段/方法（如 Class.getDeclaredMethods()）是慢操作。JVM 會自動緩存這些反射結構，Spring、MyBatis 等框架也會自己做緩存。

2-9、JVM 運行時常見緩存（底層）

緩存類型	說明
字符串常量池	復用 String 常量
Integer 緩存	避免頻繁裝箱創建 Integer
Class 常量池	常量值如 final 字段、枚舉等
方法句柄緩存	JVM 優化調用性能
Lambda 表達式緩存	編譯后只創建一次匿名類對象

2-10、總結對比表

技術名稱	類型	緩存對象	控制方式	是否可配置
字符串常量池	編譯期/運行期	String	自動/intern()	?
Integer 緩存	運行期	Integer	自動/valueOf()	?
線程池	并發	Thread	Executors	?
連接池	IO資源	DB連接	DataSource	?
ObjectPool	自定義	業務對象	Apache Commons	?
Guava/Caffeine	本地緩存	任意對象	API構建	?
Redis	分布式緩存	任意對象	客戶端控制	?

三、Mybatis的緩存

mybatis 緩存包括：

一級緩存：將查詢到的數據存儲到 SqlSession 中。
二級緩存：將查詢到的數據存儲到 SqlSessionFactory 中。
集成其它第三方的緩存：比如 EhCache【Java 語言開發的】、Memcache【C 語言開發的】等。

SqlSessionFactory是一個數據庫一個，SqlSession作用域是當前的sql會話。

緩存只針對DQL語句，也就是說：緩存只針對select語句！

3-1、MyBatis 一級緩存

3-1-1、什么是一級緩存？

一級緩存是 MyBatis 的默認緩存機制，作用范圍是 一次 SqlSession 內部。簡單說：

同一個 SqlSession 中，相同的查詢語句和參數，MyBatis 會從緩存中取數據，不會再次訪問數據庫。
一級緩存mybatis默認開啟，不需要任何配置！

3-1-2、一級緩存工作流程圖

SqlSession├── 查詢語句 1（未命中緩存） → 查數據庫，緩存結果├── 查詢語句 1（再次執行） → 命中緩存，直接返回└── SqlSession.close() → 緩存銷毀

3-1-3、一級緩存使用示例

@Test
public void testFirstLevelCache() {SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();UserMapper mapper = session.getMapper(UserMapper.class);// 第一次查詢，去數據庫User u1 = mapper.selectById(1L);System.out.println("第一次查詢：" + u1);// 第二次查詢相同 ID，命中緩存User u2 = mapper.selectById(1L);System.out.println("第二次查詢：" + u2);System.out.println(u1 == u2); // true（同一個對象）session.close();
}

【注意】：
此時，控制臺只執行一條sql select語句！?

3-1-4、哪些情況會導致緩存失效？

SqlSession 不是同一個

每次 openSession() 創建新的 Session，緩存就不同。

示例：

    @Testpublic void testFirstCache2() throws IOException {SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml"));SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();CarMapper mapper1 = sqlSession1.getMapper(CarMapper.class);Car car1 = mapper1.selectOneById(1L);System.out.println(car1);SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession();CarMapper mapper2 = sqlSession2.getMapper(CarMapper.class);Car car2 = mapper2.selectOneById(1L);System.out.println(car2);sqlSession1.close();sqlSession2.close();}

此時，控制臺會打印兩條sql select語句。

執行了 update / insert / delete 操作
寫操作會清空緩存（保證數據一致性），修改任意一張表，都會清空緩存！
手動清空緩存
```
session.clearCache();
```
查詢的 SQL 或參數不同

3-1-5、一級緩存原理簡述

MyBatis 內部維護了一個 PerpetualCache（HashMap 實現）
每次查詢前會根據 SQL+參數，生成 key，先查緩存
如果命中，直接返回
如果沒命中，查數據庫并存入緩存

3-2、MyBatis 二級緩存

MyBatis 的二級緩存，這對優化多次查詢、減少數據庫壓力非常重要，尤其是跨 SqlSession 的查詢場景。

3-2-1、什么是二級緩存？

二級緩存是 MyBatis 提供的跨 SqlSession 的緩存機制。

它的作用范圍是：Mapper 映射級別（namespace），不同 SqlSession 之間共享緩存數據。

3-2-2、一級 vs 二級緩存對比

對比項	一級緩存（默認）	二級緩存（需開啟）
緩存范圍	單個 SqlSession 內	多個 SqlSession 共享
默認狀態	開啟	默認關閉
生命周期	SqlSession 生命周期	應用級、映射器級別
存儲結構	基于 HashMap（PerpetualCache）	可自定義實現
典型用途	同一次操作內避免重復查詢	緩解高頻讀操作數據庫壓力

3-2-3、使用二級緩存的三步配置

Step 1：開啟全局二級緩存

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

【注意】：
是的，<setting name="cacheEnabled" value="true"/> 在 MyBatis 中默認就是開啟的。?

Step 2：在 Mapper 映射文件中開啟 `<cache/>`

例如：UserMapper.xml

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper"><cache /><select id="selectById" resultType="User">SELECT * FROM users WHERE id = #{id}</select>
</mapper>

你也可以配置更多參數（見下方擴展）

Step 3：實體類實現 `Serializable` 接口（因為緩存需要序列化）

public class User implements Serializable {private Long id;private String name;// ...其他字段
}

3-2-4、二級緩存使用示例

示例1：沒有使用二級緩存

示例2：數據從二級緩存中獲取

sqlSession1關閉，數據保存到二級緩存中，再執行sqlSession2中的select語句，會從二級緩存中獲取。

【注意】：
一級緩存的優先級高，先從一級緩存中取數據，若是一級緩存關閉，則從二級中取數據！

示例3：跨namespace測試二級緩存

【注意】：
兩個mapper不一樣，但是執行的select語句和參數都是一樣的，但是控制臺依舊會執行兩條select查詢語句，說明二級緩存不能跨namespace！

3-2-5、哪些操作會清空二級緩存？

對該 namespace 進行了 update/insert/delete（增、刪、改）
顯式調用了 clearCache()
配置 <cache flushInterval="..."/> 自動過期
跨 namespace 無法共享（除非手動自定義）

3-2-6、常見 `<cache>` 配置項

<cache eviction="LRU"               <!-- 緩存淘汰策略：LRU, FIFO, SOFT, WEAK -->flushInterval="60000"        <!-- 自動刷新間隔：毫秒；刷新后二級緩存失效 -->size="512"                   <!-- 最大緩存對象數量 -->readOnly="false"             <!-- 是否只讀（只讀更快但不可修改）, car1 == car2 -->blocking="true"              <!-- 防止緩存擊穿 -->
/>

3-2-7、一級緩存 vs 二級緩存（圖解理解）

+------------------------+
| SqlSession A           |
|  └── 一級緩存（僅自己用）     |
|                        |
| SqlSession B           |
|  └── 一級緩存（僅自己用）     |
+------------------------+↓（關閉 SqlSession 后）
+------------------------+
|     二級緩存（共享）          |
|     key: SQL + 參數          |
|     value: 查詢結果對象      |
+------------------------+

3-3、自定義緩存實現（可選）

MyBatis 允許你自定義二級緩存邏輯（如整合 Redis），也就是集成第三方的緩存組件。

【注意】：
MyBatis的一級緩存是不可替代的！集成第三方的緩存組件，替代的是二級緩存！

MyBatis 如何集成第三方緩存組件，比如 Redis、EhCache、Caffeine 等。這種方式可以將 MyBatis 的二級緩存升級為分布式或高性能緩存，實現更強的可擴展性與性能提升。?

1、示例：集成EhCache?

step1：pom.xml中添加依賴

<!-- MyBatis 對 EhCache 的支持 -->
<dependency><groupId>org.mybatis.caches</groupId><artifactId>mybatis-ehcache</artifactId><version>1.2.1</version>
</dependency>

step2:?添加 `ehcache.xml` 配置文件

<ehcache><cache name="com.example.mapper.UserMapper"maxEntriesLocalHeap="1000"timeToLiveSeconds="600"/>
</ehcache>

step3: 在對應的xxxMapper.xml 中配置：

step4: 編寫測試類

測試類和測試二級緩存一樣，沒有變動！