在 Java 開發領域，MyBatis 作為主流的持久層框架，其緩存機制是提升系統性能的關鍵利器。MyBatis 提供的一級緩存和二級緩存，通過不同的策略與實現，有效減少數據庫訪問次數。
本文基于 MyBatis 3.4.6 版本，結合關鍵源碼，深入解析兩種緩存的原理、使用及差異。

一、一級緩存

1.1 邏輯位置與核心源碼解析

一級緩存又稱會話級緩存，其核心邏輯主要存在于org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor類中。BaseExecutor是 MyBatis 執行器的基礎抽象類，負責管理一級緩存相關操作。最外層執行的query方法，包含了緩存的核心邏輯，而doQuery方法則是具體的數據庫查詢操作，由BaseExecutor的子類（如SimpleExecutor、ReuseExecutor等）實現。

 public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler) throws SQLException {BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(parameterObject);// 構造緩存keyCacheKey key = createCacheKey(ms, parameterObject, rowBounds, boundSql);// 執行查詢邏輯return query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);}

public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing a query").object(ms.getId());// ...List<E> list;try {queryStack++;// 優先從一級緩存（localCache）中獲取結果list = resultHandler == null ? (List<E>) localCache.getObject(key) : null;if (list != null) {// 處理存儲過程的輸出參數緩存handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);} else {// 一級緩存未命中，執行數據庫查詢（queryFromDatabase有具體的數據庫查詢邏輯）list = queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);}} finally {queryStack--;}// ...return list;
}

private <E> List<E> queryFromDatabase(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {List<E> list;// 在本地緩存中標記查詢執行中，防止循環引用導致的無限遞歸localCache.putObject(key, EXECUTION_PLACEHOLDER);try {// 執行實際的數據庫查詢操作list = doQuery(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);} finally {localCache.removeObject(key);}// 將查詢結果存入一級緩存localCache.putObject(key, list);if (ms.getStatementType() == StatementType.CALLABLE) {localOutputParameterCache.putObject(key, parameter);}return list;
}

上述代碼中，query方法先判斷緩存相關條件，嘗試從localCache獲取數據。
若緩存未命中，則調用queryFromDatabase方法執行數據庫查詢，并將結果存入一級緩存。

1.2 一級緩存容器：PerpetualCache

一級緩存的數據存儲在org.apache.ibatis.cache.PerpetualCache類實例中。PerpetualCache是一個基于 HashMap 實現的簡單緩存類，用于存儲緩存數據。

public class PerpetualCache implements Cache {private final String id;// 使用HashMap存儲緩存數據，key為緩存鍵，value為緩存值private Map<Object, Object> cache = new HashMap<Object, Object>();public PerpetualCache(String id) {this.id = id;}@Overridepublic void putObject(Object key, Object value) {cache.put(key, value);}@Overridepublic Object getObject(Object key) {return cache.get(key);}@Overridepublic Object removeObject(Object key) {return cache.remove(key);}@Overridepublic void clear() {cache.clear();}// ...
}

PerpetualCache通過putObject、getObject等方法實現對緩存數據的操作，BaseExecutor通過操作該實例來管理一級緩存。

1.3 createCacheKey 方法與緩存命中

CacheKey是緩存的唯一標識，MyBatis 通過createCacheKey方法生成CacheKey對象。該方法位于org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor類，其核心邏輯是將 SQL 語句、參數、RowBounds 等信息進行哈希計算，生成唯一的緩存鍵。

public CacheKey createCacheKey(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, BoundSql boundSql) {if (closed) {throw new ExecutorException("Executor was closed.");}CacheKey cacheKey = new CacheKey();// 設置Mapper語句的唯一標識cacheKey.update(ms.getId());// 添加分頁查詢的偏移量cacheKey.update(rowBounds.getOffset());// 添加分頁查詢的限制數量cacheKey.update(rowBounds.getLimit());// 添加SQL語句本身cacheKey.update(boundSql.getSql());List<ParameterMapping> parameterMappings = boundSql.getParameterMappings();TypeHandlerRegistry typeHandlerRegistry = ms.getConfiguration().getTypeHandlerRegistry();// mimic DefaultParameterHandler logicfor (ParameterMapping parameterMapping : parameterMappings) {if (parameterMapping.getMode() != ParameterMode.OUT) {Object value;String propertyName = parameterMapping.getProperty();// 優先從SQL綁定參數中獲取值if (boundSql.hasAdditionalParameter(propertyName)) {value = boundSql.getAdditionalParameter(propertyName);} else if (parameterObject == null) {value = null;} else if (typeHandlerRegistry.hasTypeHandler(parameterObject.getClass())) {value = parameterObject;} else {// 通過反射獲取參數對象對應屬性的值MetaObject metaObject = configuration.newMetaObject(parameterObject);value = metaObject.getValue(propertyName);}// 將參數值添加到CacheKey中cacheKey.update(value);}}if (configuration.getEnvironment() != null) {// 添加環境ID到CacheKey中cacheKey.update(configuration.getEnvironment().getId());}return cacheKey;
}

當再次執行相同 SQL 查詢時，若生成的CacheKey與緩存中已存在的CacheKey一致，且在同一個SqlSession內，就會觸發一級緩存命中，直接從緩存獲取數據。

1.4 命中與失效時機

• 命中時機：在同一個SqlSession中，執行的 SQL 語句、輸入參數完全相同（即生成的CacheKey相同）時，一級緩存命中。

• 失效時機：SqlSession關閉，或執行insert、update、delete操作時，一級緩存會失效。以update操作的源碼為例，在org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor類的update方法中：

  public int update(MappedStatement ms, Object parameter) throws SQLException {ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing an update").object(ms.getId());if (closed) {throw new ExecutorException("Executor was closed.");}// 調用該方法清空一級緩存clearLocalCache();return doUpdate(ms, parameter);
  }
  

  執行update操作時，會調用clearLocalCache方法清空當前SqlSession的一級緩存，保證數據一致性。insert和delete操作也有類似邏輯。

1.5 使用方式

一級緩存默認開啟，無需額外配置。在同一個SqlSession中，MyBatis 會自動管理緩存的讀寫與失效。以下是一個簡單的 demo 案例代碼：

public class CacheTest {private SqlSessionFactory sessionFactory;/*** 加載配置文件。并且初始化SqlSessionFactory*/@Beforepublic void before() throws IOException {InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml");sessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);}@Testpublic void testGetById() {SqlSession sqlSession = sessionFactory.openSession();UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);// 第一次查詢，會執行數據庫查詢User user1 = userMapper.getUserById(6);// 第二次查詢，由于在同一個SqlSession且查詢條件相同，會命中一級緩存User user2 = userMapper.getUserById(6);System.out.println(user1 == user2); // 輸出true}
}

二、二級緩存

2.1 邏輯位置與核心源碼解析

• MyBatis 執行 SQL 時，整體流程是先經過CachingExecutor（最外層），最后才是其他Executor（BaseExecutor子類）
• CachingExecutor作為二級緩存的核心執行者，采用適配器模式，內部持有一個Executor對象（delegate），該delegate由具體的子類執行器（如SimpleExecutor）實例化，負責執行具體的數據庫操作*
• MyBatis 默認未開啟二級緩存，需要在配置文件和映射文件中進行配置才能啟用。二級緩存又稱全局緩存，其核心邏輯存在于org.apache.ibatis.executor.CachingExecutor類

public class CachingExecutor implements Executor {private final Executor delegate;private final TransactionalCacheManager tcm = new TransactionalCacheManager();public CachingExecutor(Executor delegate) {this.delegate = delegate;delegate.setExecutorWrapper(this);}@Overridepublic <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {Cache cache = ms.getCache();// 判斷二級緩存是否開啟且可用if (cache != null) {// 處理可刷新緩存的情況，如執行增刪改操作后需要刷新緩存flushCacheIfRequired(ms);if (ms.isUseCache() && resultHandler == null) {ensureNoOutParams(ms, boundSql);// 優先從二級緩存中獲取結果List<E> list = (List<E>) tcm.getObject(cache, key);if (list!= null) {return list;}}}// 二級緩存未命中，委托給具體的執行器執行查詢return delegate.query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);}// 省略其他方法...
}

在CachingExecutor的query方法中，首先通過ms.getCache()獲取當前 Mapper 語句對應的緩存對象，判斷二級緩存是否開啟。
若開啟且可用，則嘗試從二級緩存獲取數據。
若未命中，則將查詢委托給delegate，由delegate（如SimpleExecutor）調用BaseExecutor的相關方法執行具體數據庫查詢操作，并在事務提交后將結果寫入二級緩存。

2.2 查詢流程、命中與失效時機

• 查詢流程：MyBatis 先在二級緩存中查找CacheKey對應的結果，若未命中，再檢查一級緩存，若一級緩存也未命中，則執行數據庫查詢，查詢結果先存入一級緩存，事務提交后存入二級緩存。?

• 命中時機：namespace相同，執行的 SQL 語句和輸入參數相同（CacheKey相同），且事務已提交，數據已寫入二級緩存時，二級緩存命中。?

• 失效時機：執行insert、update、delete操作，或手動調用方法，會清空當前namespace下的二級緩存。以update操作為例，在CachingExecutor類的update方法中，通過flushCacheIfRequired方法處理緩存刷新

  public int update(MappedStatement ms, Object parameterObject) throws SQLException {flushCacheIfRequired(ms);return delegate.update(ms, parameterObject);
  }
  private void flushCacheIfRequired(MappedStatement ms) {Cache cache = ms.getCache();if (cache!= null && ms.isFlushCacheRequired()) {tcm.clear(cache);}
  }
  

  當檢測到當前 Mapper 語句配置了需要刷新緩存（ms.isFlushCacheRequired()為true），就會通過TransactionalCacheManager的clear方法清空對應的二級緩存，實現緩存失效，保證數據一致性。insert和delete操作也會觸發類似的緩存清空邏輯 。

2.3 使用方式

1. 在 MyBatis 的配置文件中開啟二級緩存：

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

2. 在Mapper映射文件中添加<cache>標簽啟用二級緩存，并可配置緩存屬性：

   <mapper namespace="com.coderzpw.dao.UserMapper"><cache eviction="LRU" flushInterval="60000" size="512" readOnly="true"/><select id="getUserById" resultType="com.coderzpw.domain.User">SELECT * FROM user WHERE id = #{id}</select>
   </mapper>
   

3. 編寫測試代碼驗證二級緩存效果：

   User user1 = null;
   User user2 = null;
   try (SqlSession sqlSession1 = sessionFactory.openSession()) {UserMapper userMapper1 = sqlSession1.getMapper(UserMapper.class);user1 = userMapper1.getUserById(6);sqlSession1.commit();
   }
   try (SqlSession sqlSession2 = sessionFactory.openSession()) {UserMapper userMapper2 = sqlSession2.getMapper(UserMapper.class);user2 = userMapper2.getUserById(6);sqlSession2.commit();
   }
   System.out.println(user1 == user2); // 如果readOnly為true，這里會輸出true
   

三、一級緩存與二級緩存的差異

對比項	一級緩存	二級緩存
作用范圍	SqlSession級別，會話內有效，僅在當前SqlSession中共享	namespace級別，全局有效，可在多個SqlSession間共享
開啟方式	默認開啟，無需配置	需要在配置文件和映射文件中配置開啟
失效機制	SqlSession關閉或執行增刪改操作時，通過調用clearLocalCache清空緩存	執行增刪改操作或手動調用方法，通過TransactionalCacheManager清空對應namespace下的緩存
實現核心類	BaseExecutor、PerpetualCache	CachingExecutor、TransactionalCacheManager
數據存儲位置	存儲在SqlSession對應的localCache中	存儲在namespace對應的緩存區域，由TransactionalCacheManager管理

深入理解 MyBatis 一級緩存和二級緩存的原理與使用，有助于開發者根據業務場景靈活配置緩存策略，在提升系統性能的同時，確保數據的一致性與準確性。