[028][缓存模块]命名缓存：多级个性化缓存配置的设计与实现
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在复杂的业务系统中，不同缓存往往有着不同的容量、过期时间、键前缀等需求。例如，用户信息缓存可能需要较长的 TTL，而验证码缓存则只需要几分钟。传统的统一缓存配置难以满足这种差异化需求。为此，本文介绍一种“命名缓存”（Named Cache）的设计方案，允许开发者通过配置文件为每个缓存名称单独定义其策略，并同时支持 Redis 和 Caffeine 两种后端实现。
一、命名缓存的概念
命名缓存是指：在同一个缓存管理器中，根据缓存名称的不同，应用不同的缓存配置（如 TTL、是否允许空值、键前缀、初始容量等）。开发者只需在配置文件中以 caches.<缓存名称> 的方式声明参数，即可让缓存管理器在创建对应缓存时自动使用这些个性化设置。
这种设计带来以下好处：
- 精细控制：针对不同业务场景调整缓存行为，避免“一刀切”。
- 配置友好：通过外部配置文件修改，无需改动代码。
- 实现透明：开发时仍使用 Spring 标准的
@Cacheable注解，只需指定正确的缓存名称。
二、整体配置模型
2.1 配置属性类
项目定义了 NamedCacheProperties 作为核心配置载体，其结构如下：
@Data
@ConfigurationProperties(prefix = "tutorials4j.cache.named")
public class NamedCacheProperties {
private NamedCacheOptions defaults = new NamedCacheOptions();
private Map<String, NamedCacheOptions> caches = new HashMap<>();
}
defaults：全局默认配置，适用于所有缓存（除非被单独覆盖）。caches：键为缓存名称，值为该缓存特有的配置。
NamedCacheOptions 定义了通用选项以及后端特有选项：
public class NamedCacheOptions {
private Duration timeToLive; // 过期时间
private Boolean cacheNullValues; // 是否缓存null值
private Boolean enableStatistics; // 是否启用统计
private RedisOptions redis = new RedisOptions(); // Redis专属配置
private CaffeineOptions caffeine = new CaffeineOptions(); // Caffeine专属配置
}
其中 RedisOptions 包含 keyPrefix 键前缀；CaffeineOptions 包含 initialCapacity、maximumSize、expireAfterAccess。
每个 NamedCacheOptions 可以调用 applyDefaults(NamedCacheOptions defaults) 方法，将未设置的属性从默认配置中合并，实现“默认配置 + 差异化覆盖”的模型。
2.2 配置示例
在 application.yml 中：
tutorials4j:
cache:
named:
defaults:
time-to-live: 60s
cache-null-values: false
redis:
key-prefix: "default:"
caches:
userCache:
time-to-live: 300s
cache-null-values: true
redis:
key-prefix: "user:"
productCache:
time-to-live: 600s
caffeine:
initial-capacity: 500
maximum-size: 20000
此时 userCache 会覆盖 TTL 和空值策略，并使用自己的键前缀；productCache 则使用默认 TTL 但修改 Caffeine 容量参数。
三、Redis 命名缓存的实现
3.1 缓存管理器创建器
RedisCacheManagerCreator 负责创建 RedisCacheManager 实例，采用双重检查锁单例模式保证同一配置下只有一个管理器。其 newInstance() 方法构建 RedisCacheManager.Builder 链。
public RedisCacheManager newInstance() {
RedisCacheConfiguration defaultConfig = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig();
defaultConfig = RedisUtils.fillConfiguration(defaultConfig, properties.getDefaults());
RedisCacheManager.RedisCacheManagerBuilder builder =
RedisCacheManager.builder(factory).cacheDefaults(defaultConfig);
// 应用所有 RedisCacheManagerBuilderCustomizer
redisCacheManagerBuilderCustomizer.forEach(c -> c.customize(builder));
// 应用所有 CacheManagerCustomizer<RedisCacheManager>
RedisCacheManager redisCacheManager = builder.build();
cacheManagerCustomizer.forEach(c -> c.customize(redisCacheManager));
return redisCacheManager;
}
3.2 命名缓存配置的注入
关键点在于 NamedRedisCacheManagerBuilderCustomizer，它实现了 RedisCacheManagerBuilderCustomizer 接口，会在 builder 构建前被调用。该类遍历 properties.getCaches() 为每个命名缓存创建独立的 RedisCacheConfiguration，然后通过 builder.withInitialCacheConfigurations(configMap) 一次性注入。
@Override
public void customize(RedisCacheManager.RedisCacheManagerBuilder builder) {
RedisCacheConfiguration defaultConfig = builder.cacheDefaults();
Map<String, RedisCacheConfiguration> configMap = new HashMap<>();
properties.getCaches().forEach((name, options) -> {
RedisCacheConfiguration namedConfig = RedisUtils.fillConfiguration(defaultConfig, options);
configMap.put(name, namedConfig);
});
builder.withInitialCacheConfigurations(configMap);
}
RedisUtils.fillConfiguration 方法根据 NamedCacheOptions 中的 timeToLive、cacheNullValues、keyPrefix（通过 RedisOptions）修改默认配置。这样，当应用第一次操作 userCache 时，RedisCacheManager 就会使用该缓存专属的配置。
3.3 自动装配
CacheRedisConfiguration 中条件化地注册了上述定制器和创建器：
@Bean(CacheManagerCreatorCategory.REDIS_CREATOR)
@ConditionalOnMissingBean
RedisCacheManagerCreator redisCacheManagerCreator(...) {
... }
并同时注册了 JSON 序列化定制器等（与命名缓存主题无关的略述）。
四、Caffeine 命名缓存的实现
Caffeine 是进程内缓存，其命名缓存实现思路与 Redis 类似，但需要直接控制 CaffeineCacheManager 的缓存创建逻辑。
4.1 自定义缓存管理器
FlexibleCaffeineCacheManager 继承自 CaffeineCacheManager，重写了 createNativeCaffeineCache(String name) 方法：
@Override
protected Cache<Object, Object> createNativeCaffeineCache(String name) {
Map<String, NamedCacheOptions> optionsMap = properties.getCaches();
if (optionsMap.containsKey(name)) {
NamedCacheOptions options = optionsMap.get(name);
options.applyDefaults(properties.getDefaults()); // 合并默认配置
Caffeine<Object, Object> caffeine = Caffeine.newBuilder();
CaffeineUtils.copyOption(caffeine, options); // 应用 TTL、容量等
return caffeine.build();
}
return super.createNativeCaffeineCache(name);
}
关键步骤：
- 根据缓存名称查找是否有专用配置。
- 调用
applyDefaults将未设置的属性从全局默认值中补全。 - 创建一个新的
Caffeine构造器，通过CaffeineUtils.copyOption设置过期、容量、访问过期等参数。 - 调用
build()生成原生Cache实例。
这样，每个命名缓存都会拥有独立的 Caffeine 对象，其大小、过期策略互不干扰。
4.2 缓存管理器创建器
CaffeineCacheManagerCreator 同样采用单例模式，它的 newInstance() 直接创建 FlexibleCaffeineCacheManager 并注入全局 Caffeine 实例（该实例基于 properties.getDefaults() 构建，作为后备默认值）。
public CaffeineCacheManager newInstance() {
FlexibleCaffeineCacheManager caffeineCacheManager = new FlexibleCaffeineCacheManager(properties);
caffeineCacheManager.setCaffeine(caffeine);
return caffeineCacheManager;
}
4.3 自动装配
CacheCaffeineConfiguration 负责创建默认 Caffeine Bean 和 CaffeineCacheManagerCreator Bean。同时，FlexibleCaffeineCacheManager 内部已处理命名缓存的配置，因此无需额外的 CacheManagerCustomizer。
五、使用示例
假设我们有一个业务服务，需要同时使用 Redis 缓存用户信息，使用 Caffeine 缓存产品目录：
@Service
public class UserService {
@Cacheable(value = "userCache", key = "#userId")
public User getUser(Long userId) {
... }
}
@Service
public class ProductService {
@Cacheable(value = "productCache", key = "#productId")
public Product getProduct(Long productId) {
... }
}
配置文件（application.yml）如下：
tutorials4j.cache.named:
defaults:
time-to-live: 60s
cache-null-values: false
redis:
key-prefix: "global:"
caches:
userCache:
time-to-live: 300s
cache-null-values: true
redis.key-prefix: "user:"
productCache:
time-to-live: 600s
caffeine:
initial-capacity: 200
maximum-size: 10000
expire-after-access: 300s
运行时：
userCache操作 Redis：TTL 为 300 秒，允许缓存 null，键前缀为user:。productCache使用 Caffeine：最大 10000 条记录，初始容量 200，访问后 300 秒过期。
开发者只需关注 @Cacheable 注解中的缓存名称，底层管理器会自动应用对应策略。
六、总结
命名缓存机制通过统一的配置模型将缓存名称与具体参数解耦，极大地提升了缓存管理的灵活性和可维护性。本文分别以 Redis 和 Caffeine 为例，展示了：
- 如何使用
NamedCacheProperties和NamedCacheOptions来描述差异化的缓存配置。 - 如何为 Redis 利用
RedisCacheManagerBuilderCustomizer注入不同配置。 - 如何为 Caffeine 通过重写
createNativeCaffeineCache为每个名称创建独立实例。
这种设计可以轻松扩展至其他缓存提供者（如 EhCache），核心思想始终不变：让配置跟随缓存名称动态变化，而非全局僵化。在微服务或多业务模块的架构中，命名缓存是一项值得参考的基础设施实践。
