大家好，欢迎来到Doker，这是一篇涉及到架构、框架的文章，Spring的原版，对架构感兴趣的同学，可以仔细研读！

一、理解缓存抽象

从 3.1 版开始，Spring 框架支持透明地将缓存添加到 现有的 Spring 应用程序。与事务支持类似，缓存抽象允许一致地使用各种缓存解决方案，这些解决方案与 对代码的影响最小。在 Spring Framework 4.1 中，缓存抽象得到了显著扩展，支持 用于 JSR-107 注释和更多自定义选项。

缓存与缓冲区

术语“缓冲区”和“缓存”往往可以互换使用。但请注意， 它们代表不同的东西。传统上，缓冲液用作中间体 快速和慢速实体之间的数据的临时存储。因为一方将不得不等待 对于另一个（影响性能），缓冲区通过允许整个 数据块一次移动，而不是小块移动。数据被写入和读取 缓冲区中仅一次。此外，缓冲区至少对一方可见 这是意识到的。

缓存抽象的核心是将缓存应用于 Java 方法，从而减少 基于缓存中可用信息的执行次数。也就是说，每次 调用目标方法，抽象应用缓存行为，检查 是否已为给定参数调用该方法。如果是 调用时，将返回缓存的结果，而无需调用实际方法。 如果尚未调用该方法，则调用该方法，并缓存结果并 返回给用户，以便下次调用该方法时，缓存的结果是 返回。这样，只能调用昂贵的方法（无论是 CPU 密集型方法还是 IO 密集型方法） 一次给定的参数集，结果无需实际重用 再次调用该方法。缓存逻辑透明地应用，没有任何 对调用程序的干扰。

与Spring框架中的其他服务一样，缓存服务是一种抽象（而不是缓存实现），需要使用实际存储来存储缓存数据 — 也就是说，抽象使您不必编写缓存逻辑，但不提供实际的数据存储。此抽象由org.springframework.cache.cache和org.springfframework.cache.CacheManager接口具体化。

Spring提供了一些抽象的实现：基于JDKjava.util.concurrent.ConcurrentMap的缓存、Gemfire缓存、Caffeine和JSR-107兼容缓存（如Ehcache3.x）。有关插入其他缓存存储和提供程序的更多信息，请参阅插入不同后端缓存。

二、基于声明式注释的缓存

对于缓存声明，Spring 的缓存抽象提供了一组 Java 注释：

• @Cacheable：触发缓存填充。
  

• @CacheEvict：触发缓存逐出。
  

• @CachePut：在不干扰方法执行的情况下更新缓存。
  

• @Caching：重新组合要应用于方法的多个缓存操作。
  

• @CacheConfig：在类级别共享一些与缓存相关的常见设置。
  

2.1 注释@Cacheable

顾名思义，您可以使用 来划分可缓存的方法 — 即将结果存储在缓存中的方法，以便在后续 调用（使用相同的参数），返回缓存中的值时没有 必须实际调用该方法。在最简单的形式中，注释声明 需要与批注方法关联的缓存的名称，如下所示 示例显示：@Cacheable

@Cacheable("books")
public Book findBook(ISBN isbn){...}

在前面的代码段中，findBook方法与名为books的缓存相关联。每次调用该方法时，都会检查缓存以查看调用是否已运行且不必重复。虽然在大多数情况下，只声明了一个缓存，但注释允许指定多个名称，以便使用多个缓存。在这种情况下，在调用方法之前检查每个缓存 — 如果至少命中了一个缓存，则返回关联的值。

以下示例在具有多个缓存的findBook方法上使用@Cacheable：

@Cacheable({"books", "isbns"})
public Book findBook(ISBN isbn) {...}

默认密钥生成

由于缓存本质上是键值存储，所以需要将缓存方法的每次调用转换为适合缓存访问的键。缓存抽象使用基于以下算法的简单KeyGenerator：

• 如果没有给定参数，则返回SimpleKey.EMPTY。
  

• 如果只给定一个参数，则返回该实例。
  

• 如果给定了多个参数，则返回包含所有参数的SimpleKey。
  

这种方法适用于大多数用例，只要参数具有自然键并实现有效的hashCode（）和equals（）方法。如果不是这样，你需要改变策略。

要提供不同的默认密钥生成器，需要实现org.springframework.cache.interceptor.KeyGenerator接口。

自定义密钥生成声明

由于缓存是通用的，因此目标方法很可能具有各种签名 这不能轻易地映射到缓存结构的顶部。这往往变得显而易见 当目标方法有多个参数时，其中只有一些参数适合 缓存（而其余的仅由方法逻辑使用）。请考虑以下示例：

@Cacheable("books")
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)

对于这种情况，@Cacheable注释允许您指定如何通过键属性生成键。您可以使用SpEL选择感兴趣的参数（或其嵌套的财产）、执行操作，甚至调用任意方法，而无需编写任何代码或实现任何接口。这是相对于默认生成器的推荐方法，因为随着代码库的增长，方法的签名往往会有很大的不同。虽然默认策略可能适用于某些方法，但很少适用于所有方法。

以下示例使用了各种SpEL声明（如果您不熟悉SpEL，请自行阅读Spring Expression Language）：

以下示例使用各种 SpEL 声明:

@Cacheable(cacheNames="books", key="#isbn")
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)
@Cacheable(cacheNames="books", key="#isbn.rawNumber")
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)
@Cacheable(cacheNames="books", key="T(someType).hash(#isbn)")
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)

前面的代码片段显示了选择某个参数、其财产之一甚至任意（静态）方法是多么容易。

如果负责生成密钥的算法过于特定或需要共享密钥，则可以在操作上定义自定义密钥生成器。为此，请指定要使用的KeyGeneratorbean实现的名称，如下例所示：

@Cacheable(cacheNames="books", keyGenerator="myKeyGenerator")
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)

默认的缓存解决方案

缓存抽象使用一个简单的CacheResolver，它通过使用配置的CacheManager检索在操作级别定义的缓存。要提供不同的默认缓存解析器，需要实现org.springframework.cache.interceptor.CacheResolver接口。

自定义缓存解决方案

默认缓存分辨率非常适合使用单个CacheManager且没有复杂缓存分辨率要求的应用程序。

对于使用多个缓存管理器的应用程序，可以设置用于每个操作的cacheManager，如下例所示：

@Cacheable(cacheNames="books", cacheManager="anotherCacheManager") (1)
public Book findBook(ISBN isbn) {...}

同步缓存

在多线程环境中，可能会为同一参数同时调用某些操作（通常在启动时）。默认情况下，缓存抽象不会锁定任何内容，并且可能会多次计算相同的值，从而破坏缓存的目的。

对于这些特定情况，可以使用sync属性指示底层缓存提供程序在计算值时锁定缓存条目。因此，只有一个线程忙于计算值，而其他线程则被阻止，直到缓存中的条目被更新。以下示例显示了如何使用sync属性：

@Cacheable(cacheNames="foos", sync=true) (1)
public Foo executeExpensiveOperation(String id) {...}

条件缓存

有时，方法可能不适合一直缓存（例如，它可能取决于给定的参数）。缓存注释通过条件参数支持这样的用例，条件参数采用计算为true或false的SpEL表达式。如果为true，则缓存该方法。如果没有，它的行为就像该方法没有被缓存一样（即，无论缓存中有什么值或使用了什么参数，每次都会调用该方法）。例如，只有当参数名称的长度小于32时，才会缓存以下方法：

@Cacheable(cacheNames="book", condition="#name.length() < 32") 
public Book findBook(String name)

在@Cacheable上设置条件。

除了条件参数之外，还可以使用除非参数否决向缓存添加值。与条件不同，除非在调用方法之后计算表达式。为了扩展前面的示例，也许我们只想缓存平装书，就像下面的示例所做的那样：

@Cacheable(cacheNames="book", condition="#name.length() < 32", unless="#result.hardback") (1)
public Book findBook(String name)

使用“unless”属性阻止hardback

缓存抽象支持java.util.Optional返回类型。如果存在可选值，它将存储在关联的缓存中。如果不存在可选值，则空值将存储在关联的缓存中#result始终引用业务实体，而不是受支持的包装器，因此前面的示例可以重写如下：

@Cacheable(cacheNames="book", condition="#name.length() < 32", unless="#result?.hardback")
public Optional<Book> findBook(String name)

2.2 注释@CachePut

当需要在不影响方法执行的情况下更新缓存时，可以使用@CachePut注释。也就是说，始终调用该方法，并将其结果放入缓存（根据@CachePut选项）。它支持与@Cacheable相同的选项，应该用于缓存填充而不是方法流优化。以下示例使用@CachePut注释：

@CachePut(cacheNames="book", key="#isbn")
public Book updateBook(ISBN isbn, BookDescriptor descriptor)

通常强烈建议在同一方法上使用@CachePut和@Cacheable注释，因为它们的行为不同。虽然后者通过使用缓存来跳过方法调用，但前者强制调用以运行缓存更新。这会导致意外的行为，除了特定的角点情况（例如注释具有相互排除它们的条件）之外，应该避免此类声明。还要注意，这些条件不应依赖于结果对象（即#result变量），因为这些条件是预先验证以确认排除的。

2.3 注释@CacheEvict

缓存抽象不仅允许填充缓存存储，还允许清除。此过程对于从缓存中删除过时或未使用的数据非常有用。与@Cacheable不同，@CacheEvict定义了执行缓存清除的方法（即充当从缓存中删除数据的触发器的方法）。与它的同级类似，@CacheEvict需要指定一个或多个受操作影响的缓存，允许指定自定义缓存和密钥解析或条件，并具有一个额外的参数（allEntries），指示是否需要执行缓存范围的清除，而不仅仅是项清除（基于密钥）。以下示例从图书缓存中收回所有条目：

@CacheEvict(cacheNames="books", allEntries=true) (1)
public void loadBooks(InputStream batch)

使用allEntries属性从缓存中清除所有条目。

当需要清除整个缓存区域时，此选项非常有用。而不是驱逐每个条目（这需要很长时间，因为它效率很低），而是在一次操作中删除所有条目，如前一个示例所示。请注意，框架忽略此场景中指定的任何键，因为它不适用（整个缓存被逐出，而不仅仅是一个条目）。

您还可以通过使用beforeInvocation属性来指示是在（默认）之后还是在调用方法之前进行逐出。前者提供了与其他注释相同的语义：一旦方法成功完成，就会对缓存执行一个操作（在本例中是驱逐）。如果该方法未运行（因为它可能被缓存）或引发异常，则不会发生逐出。后者（beforeInvocation=true）导致清除总是在调用方法之前发生。这在清除不需要与方法结果挂钩的情况下非常有用。

注意，void方法可以与@CacheEvict一起使用-因为这些方法充当触发器，所以返回值被忽略（因为它们不与缓存交互）。@Cacheable不是这种情况，它将数据添加到缓存或更新缓存中的数据，因此需要一个结果。

2.4 注释@Caching

有时，需要指定同一类型的多个注释（例如@CacheEvect或@CachePut） — 例如，因为不同缓存之间的条件或密钥表达式不同@缓存允许在同一方法上使用多个嵌套的@Cacheable、@CachePut和@CacheEvect注释。以下示例使用两个@CacheEvect注释：

@Caching(evict = { @CacheEvict("primary"), @CacheEvict(cacheNames="secondary", key="#p0") })
public Book importBooks(String deposit, Date date)

2.5注释@CacheConfig

到目前为止，我们已经看到缓存操作提供了许多自定义选项，您可以为每个操作设置这些选项。然而，如果某些自定义选项适用于类的所有操作，那么它们的配置可能会很繁琐。例如，指定用于类的每个缓存操作的缓存的名称可以由单个类级定义替换。这就是@CacheConfig发挥作用的地方。以下示例使用@CacheConfig设置缓存的名称：

@CacheConfig("books") (1)
public class BookRepositoryImpl implements BookRepository {
    @Cacheable
    public Book findBook(ISBN isbn) {...}
}

使用@CacheConfig设置缓存的名称。

@CacheConfig是一个类级注释，允许共享缓存名称、自定义KeyGenerator、自定义CacheManager和自定义CacheResolver。在类上放置此注释不会打开任何缓存操作。

操作级自定义始终覆盖@CacheConfig上的自定义集。因此，这为每个缓存操作提供了三个级别的自定义：

• 全局配置，可用于CacheManager和KeyGenerator。
  

• 在类级别，使用@CacheConfig。
  

• 在操作层面。
  

2.6启用缓存注释

需要注意的是，即使声明缓存注释不会自动触发它们的操作-就像Spring中的许多事情一样，该功能也必须以声明方式启用（这意味着如果您怀疑缓存是罪魁祸首，可以通过只删除一个配置行而不是代码中的所有注释来禁用它）。

要启用缓存注释，请将注释@EnableCaching添加到@Configuration类之一：

@Configuration
@EnableCaching
public class AppConfig {
}

表 10.缓存批注设置

2.7 使用自定义注释

自定义注释和AspectJ这一特性仅适用于基于代理的方法，但可以通过使用AspectJ进行一些额外的工作来启用。spring方面模块仅为标准注释定义一个方面。如果您已经定义了自己的注释，那么还需要为这些注释定义一个方面。有关示例，请检查AnnotationCheckAspect。

缓存抽象允许您使用自己的注释来确定触发缓存填充或逐出的方法。作为模板机制，这是非常方便的，因为它消除了重复缓存注释声明的需要，如果指定了键或条件，或者代码库中不允许外部导入（org.springframework），这尤其有用。与其他原型注释类似，您可以使用@Cacheable、@CachePut、@CacheEvect和@CacheConfig作为元注释（即可以注释其他注释的注释）。在下面的示例中，我们用自己的自定义注释替换了一个常见的@Cacheable声明：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.METHOD})
@Cacheable(cacheNames="books", key="#isbn")
public @interface SlowService {
}

在前面的示例中，我们定义了自己的SlowService注释，该注释本身用@Cacheable注释。现在我们可以替换以下代码：

@Cacheable(cacheNames="books", key="#isbn")
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)

下面的示例显示了可以替换前面代码的自定义注释：

@SlowService
public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)

即使@SlowService不是Spring注释，容器也会在运行时自动获取其声明并理解其含义。注意，如前所述，需要启用注释驱动行为。

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