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Spring注解缓存设计原理及实战

简介: 注解驱动的Spring Cache能够极大的减少我们编写常见缓存的代码量,通过少量的注释标签和配置文件,即可达到使代码具备缓存的能力,且具备很好的灵活性和扩展性。但是我们也应该看到,Spring Cache由于基于Spring AOP技术,尤其是动态的proxy技术,导致其不能很好的支持方法的内部调用或者非public方法的缓存设置,当然这些都是可以解决的问题。
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Spring 3.1后引入注解缓存,其本质不是一个具体的缓存实现,而是一个对缓存使用的抽象。

通过在既有代码中添加少量自定义注解,即可够达到使用缓存对象和缓存方法的返回对象的效果。

Spring的缓存技术具备相当的灵活性,不仅能够使用SpEL来定义缓存的key和各种condition,还提供开箱即用的缓存临时存储方案,也支持和主流的专业缓存集成。


特点

  • 基于注解和AOP,使用方便
  • 开箱即用,不用安装和部署额外的第三方组件即可使用缓存
  • 可以配置Condition和SPEL,能使用对象的任何属性或者方法来定义缓存的key和使用规则条件
  • 支持自定义key和自定义缓存管理者,具有相当的灵活性和可扩展性
  • 绕过Spring的话,注解无效


Spring Cache的关键原理就是Spring AOP,通过Spring AOP实现了在方法调用前、调用后获取方法的入参和返回值,进而实现了缓存的逻辑。而Spring Cache利用了Spring AOP的动态代理技术,即当客户端尝试调用pojo的foo()方法的时候,给它的不是pojo自身的引用,而是一个动态生成的代理类


  • Spring动态代理调用图

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如上图所示,实际客户端获取的是一个代理的引用,在调用foo()方法的时候,会首先调用proxy的foo()方法,这个时候proxy可以整体控制实际的pojo.foo()方法的入参和返回值,比如缓存结果,比如直接略过执行实际的foo()方法等,都是可以轻松做到的。


Spring Cache主要使用如下注解

  • @Cacheable
  • @CachePut
  • @CacheEvict


主要针对方法上注解使用,部分场景也可类上注解。当在类上使用时,该类所有方法都将受影响。

作用和配置方法表:

image.png

可扩展

Spring注解能满足一般应用对缓存的需求,但随着应用服务的复杂化,大并发高可用性能要求下,需要进行一定的扩展,这时对其自身集成的缓存方案可能不太适用,该怎么办?


这能满足一般应用的缓存需求,但当用户量上去或性能跟不上,总需要进行扩展,这时你或许对其提供的内存缓存不满意了,因为其不支持高可用,也不持久化。这时就需要自定义你缓存方案了,Spring也想到了这点。


先不考虑如何持久化缓存,毕竟这种三方实现很多,要考虑的是,怎么利用Spring提供的扩展点实现我们自己的缓存,且在不改原来已有代码的情况下进行扩展,是否在方法执行前就清空,默认为false,如果指定为true,则在方法还没有执行的时候就清空缓存,默认情况下,如果方法执行抛出异常,则不会清空缓存。

三步:

  • 提供一个CacheManager接口的实现(继承AbstractCacheManager),管理自身的cache实例
  • 实现自己的cache实例MyCache(继承至Cache),在这里面引入我们需要的第三方cache或自定义cache
  • 对配置项进行声明,将MyCache实例注入CacheManager进行统一管理。

自定义注解缓存

注解缓存的使用,可有效增强代码可读性,同时统一管理缓存,提供较好的可扩展性。

为此,酒店商家端在Spring注解缓存基础上,自定义了适合自身业务特性的注解缓存。

主要使用两个标签,即**@HotelCacheable**、@HotelCacheEvict,其作用和配置方法见下表:

image.png

增加作用域的概念,解决商家信息变更下,多重重要信息实时更新的问题。

  • 域缓存处理图

image.png

如上图,按旧方案,当cache0发送变化时,为保持信息的实时更新,需手动删除cache1、cache2、cache3的缓存。

增加域缓存概念,cache0、cache1、cache2、cache3是以账号ID为基础,相互存在影响约束的集合体,我们作为一个域集合,增加域缓存处理,当cache0发送变化时,整体的账号ID domain域已发生更新,自动影响cache1、cache2、cache3等处的缓存数据。将相关联逻辑缓存统一化,有效提升代码可读性,同时更好服务业务,账号重点信息能够实时变更刷新,相关服务响应速度提升。


增加cacheCondition缓存刷入前置判断,有效解决商家业务多重外部依赖场景下,业务降级有损服务下,业务数据一致性保证,不因为缓存的增加影响业务的准确性;自定义CacheManager缓存管理器,可以有效兼容公共基础组件Medis、Cellar相关服务,在对应用程序不做改动的情况下,有效切换缓存方式;同时,统一的缓存服务AOP入口,结合接入Mtconfig统一配置管理,对应用内缓存做好降级准备,一键关闭缓存。


Spring Cache的原理是基于动态生成的proxy代理机制来进行切面处理,关键点是对象的引用问题,如果对象的方法是类里面的内部调用(this引用)而不是外部引用的场景下,会导致proxy失败,那么我们所做的缓存切面处理也就失效了。因此,应避免已注解缓存的方法在类里面的内部调用。


使用的key约束,缓存的key应尽量使用简单的可区别的元素,如ID、名称等,不能使用list等容器的值,或者使用整体model对象的值。非public方法无法使用注解缓存实现。

总结

注解驱动的Spring Cache能够极大的减少我们编写常见缓存的代码量,通过少量的注释标签和配置文件,即可达到使代码具备缓存的能力,且具备很好的灵活性和扩展性。但是我们也应该看到,Spring Cache由于基于Spring AOP技术,尤其是动态的proxy技术,导致其不能很好的支持方法的内部调用或者非public方法的缓存设置,当然这些都是可以解决的问题。


参考



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