SpringBoot25-spingboot数据访问-数据缓存Cache

    我们知道一个程序的瓶颈在于数据库，我们也知道内存的速度是大大快于硬盘的速度的。当我们需要重复地获取相同的数据的时候，我们一次又一次的请求数据库或者远程服务，导致大量的时间耗费在数据库查询或者远程方法调用上，导致程序性能的恶化，这便是数据缓存要解决的问题。

一，Spring 缓存支持

     Spring定义了org.springframework.cache.CacheManager和org.springframework.cache.Cache接口用来统一不同的缓存技术。其中CacheManager是Spring提供的各种缓存技术抽象接口，Cache接口包含缓存的各种操作（增加，删除，获得缓存，我们一般不会直接和此接口打交道）
1，Spring支持的CacheManager
      针对不同的缓存技术，需要实现不同的CacheManager，Spring定义了如下所示的CacheManager实现：
SimpleCacheManager：使用简单的Collection来存储缓存，主要用来测试用途。
ConcurrentMapCacheManager：使用ConcurrentMap来存储缓存。
NoOpCacheManager：仅测试用途，不会实际存储缓存。
EhCacheCacheManager：使用EhCache作为缓存技术。
GuavaCacheManager：使用Google Guava的GuavaCache作为缓存技术。
HazelcastCacheManager：使用Hazelcast作为缓存技术。
JCacheCacheManager：支持JCache标准的实现作为缓存技术，如Apache Commons JCS

RedisCacheManager：使用Redis作为缓存技术。

     在我们使用任意一个实现的CacheManager的时候，需要注册实现CacheManager的Bean，例如：
@Bean
public EhCacheCacheManager cacheManager(CacheManager ehCacheCacheManager){
return new EhCacheCacheManager(ehCacheCacheManager);
}
     当然，每种缓存技术都有很多的额外配置，但配置cacheManager是必不可少的

2，声名式缓存注解
      Spring提供了4个注解来声明缓存规则（又是使用注解式的AOP的一个生动例子）。这四个注解如下：

@Cacheable：在方法执行前spring先查看缓存中是否有数据，如果有数据，则直接返回缓存数据；若没有数据，调用方法并将方法返回值放进缓存。
@CachePut：无论怎样，都会将方法的返回值放到缓存中。@CachePut的属性与@Cacheable保持一致。
@CacheEvict：将一条或多条数据从缓存中删除。
@Caching：可以通过@Caching注解组合多个注解策略在一个方法上。

     @Cacheable，@Cacheable，@CacheEvict都有value属性，指定的是要使用的缓存名称；key属性指定的是数据在缓存中的存储的键。

3，开启声名式缓存支持
     开启声名式缓存支持十分简单，只需在配置类上使用@EnableCaching注解即可，如下：
package com.jack.springboot8cache.config;

import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

/**
* create by jack 2017/10/9
*/
@Configuration
@EnableCaching
public class AppConfig {
}

二，Spring Boot的支持

      在spring中使用缓存技术的关键是配置CacheManager，而Spring Boot为我们自动配置了多个CacheManager的实现。
      Spring Boot的CacheManager的自动配置放置在org.springframework.boot.autoconfigure.cache包中，如下所示：



       通过上图我们可以看出，Spring Boot为我们自动配置了EhCacheCacheConfiguration（使用EhCache），GenericCacheConfiguration（使用Collection），GuavaCacheConfiguration（使用Guava），HazelcastCacheConfiguration（使用Hazelcast），InfinispanCacheConfiguration（使用Infinispan），JCacheCacheConfiguration（使用JCache），NoOpCacheConfiguration（不使用存储），RedisCacheConfiguration（使用Redis），SimpleCacheConfiguration（使用ConcurrentMap）。在不做任何额外配置的情况下，默认使用的是SimpleCacheConfiguration，即使用ConcurrentMapCacheManager。Spring boot支持以“spring.cache”为前缀的属性来配置缓存：
spring.cache.type=#可选generic，ehcache，hazelcast，infinispan，jcache，redis，guava，simple，none
spring.cache.cache-names=#程序启动时创建缓存名称

spring.cache.ehcache.config=#ehcache配置文件地址

spring.cache.hazelcast.config=#hazelcast配置文件地址

spring.cache.infinispan.config=#infinispan配置文件地址

spring.cache.jcache.config=#jcache配置文件地址

spring.cache.jcache.provider=#当多个jcache实现在类路径中的时候，指定jcache实现

spring.cache.guava.spec=#guava specs

       在Spring Boot环境下，使用缓存技术只需在项目中导入相关缓存技术的依赖包，并在配置类上使用@EnableCaching开启缓存即可。

三，实战
      下面将以Spring Boot默认的ConcurrentMapCacheManager作为缓存技术，演示@Cacheable，@CachePut，@CacheEvit，最后使用EhCache，Guava来替换缓存技术。

1，新建Spring Boot项目
      新建Spring Boot项目依赖为Cache，JPA,WEB，添加mysql驱动，pom.xml的配置文件如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

<groupId>com.jack</groupId>
<artifactId>springboot8cache</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<packaging>jar</packaging>

<name>springboot8cache</name>
<description>Demo project for Spring Boot</description>

<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>1.5.7.RELEASE</version>
<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>

<properties>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
<project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
<java.version>1.8</java.version>
</properties>

<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

<!--mysql连接驱动-->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/mysql/mysql-connector-java -->
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
</dependency>

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.alibaba/fastjson -->
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>fastjson</artifactId>
<version>1.2.39</version>
</dependency>

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.springframework.boot/spring-boot-starter-cache -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>

<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>

<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build>

</project>

2，实体类
package com.jack.springboot8cache.entity;

import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.GeneratedValue;
import javax.persistence.GenerationType;
import javax.persistence.Id;

/**
* create by jack 2017/10/3
*/
//@Entity注解指明这是一个和数据库表映射的实体类
@Entity
public class Person {
/**
* 主键id
* @Id注解指明这个属性映射为数据库的主键
* @GeneratedValue定义主键生成的方式，下面采用的是mysql的自增属性
*/
@Id
@GeneratedValue(strategy= GenerationType.AUTO)
private Integer id;
/**
* 姓名
*/
private String name;
/**
* 年龄
*/
private Integer age;
/**
* 地址
*/
private String address;

public Person() {
super();
}

public Person(Integer id, String name, Integer age, String address) {
super();
this.id = id;
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
}

public Integer getId() {
return id;
}

public void setId(Integer id) {
this.id = id;
}

public String getName() {
return name;
}

public void setName(String name) {
this.name = name;
}

public Integer getAge() {
return age;
}

public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}

public String getAddress() {
return address;
}

public void setAddress(String address) {
this.address = address;
}
}

3，实体类Repository
package com.jack.springboot8cache.dao;

import com.jack.springboot8cache.entity.Person;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;

/**
* create by jack 2017/10/8
* 实体类
*/
public interface PersonRepository extends JpaRepository<Person,Integer> {
}

4，业务服务
1）接口：
package com.jack.springboot8cache.service;

import com.jack.springboot8cache.entity.Person;

/**
* create by jack 2017/10/9
*/
public interface DemoService {
Person save(Person person);

void remove(Integer id);

Person findOne(Person person);
}

2）实现类
package com.jack.springboot8cache.impl;

import com.jack.springboot8cache.dao.PersonRepository;
import com.jack.springboot8cache.entity.Person;
import com.jack.springboot8cache.service.DemoService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict;
import org.springframework.cache.annotation.CachePut;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;

/**
* create by jack 2017/10/9
*/
@Service
public class DemoServiceImpl implements DemoService {
@Autowired
private PersonRepository personRepository;
/**
* 注意：如果没有指定key，则方法参数作为key保存到缓存中
*/
/**
*@CachePut缓存新增的或更新的数据到缓存，其中缓存的名称为people，数据的key是person的id
* @param person
* @return
*/
@CachePut(value = "people",key="person.id")
@Override
public Person save(Person person) {
Person p = personRepository.save(person);
System.out.println("为id，key为："+p.getId()+"数据做了缓存");
return p;
}

/**
* @CacheEvict从缓存people中删除key为id的数据
* @param id
*/
@CacheEvict(value = "people")
@Override
public void remove(Integer id) {
System.out.println("删除了id，key为"+id+"的数据缓存");
personRepository.delete(id);
}

/**
* @Cacheable缓存key为person的id数据到缓存people中
* @param person
* @return
*/
@Cacheable(value = "people",key = "person.id")
@Override
public Person findOne(Person person) {
Person p = personRepository.findOne(person.getId());
System.out.println("为id，key为："+p.getId()+"数据做了缓存");
return p;
}
}

    注意：如果没有指定key，则方法参数作为key保存到缓存中

5，控制器
package com.jack.springboot8cache.controller;

import com.jack.springboot8cache.entity.Person;
import com.jack.springboot8cache.service.DemoService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
* create by jack 2017/10/9
*/
@RestController
@RequestMapping("cache")
public class CacheController {
@Autowired
private DemoService demoService;

@RequestMapping("/put")
public Person put(Person person){
return demoService.save(person);
}

@RequestMapping("/evit")
public String evit(Integer id){
demoService.remove(id);
return "ok";
}

@RequestMapping("/cacheable")
public Person cacheable(Person person){
return demoService.findOne(person);
}

}

6，开启缓存支持
package com.jack.springboot8cache;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;

@SpringBootApplication
@EnableCaching
public class Springboot8cacheApplication {

public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(Springboot8cacheApplication.class, args);
}
}

7，运行

     当我们对数据库做了缓存以后，数据的获得将从缓存中得到，而不是从数据库中得到。当前的数据库的数据情况如下所示：



    我们在每次运行测试情况下，都重启了应用程序。
1）测试@Cacheable
      第一次访问http://localhost:9090/cache/cacheable?id=85，第一次将调用方法查询数据库，并将数据放到缓存people中。
此时控制台输出如下：
2017-10-09 23:29:05.877 INFO 2468 --- [nio-9090-exec-1] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/] : Initializing Spring FrameworkServlet 'dispatcherServlet'
2017-10-09 23:29:05.878 INFO 2468 --- [nio-9090-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet : FrameworkServlet 'dispatcherServlet': initialization started
2017-10-09 23:29:05.939 INFO 2468 --- [nio-9090-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet : FrameworkServlet 'dispatcherServlet': initialization completed in 61 ms
Hibernate: select person0_.id as id1_0_0_, person0_.address as address2_0_0_, person0_.age as age3_0_0_, person0_.name as name4_0_0_ from person person0_ where person0_.id=?
为id，key为：85数据做了缓存

页面输出如下：



      再次访问http://localhost:9090/cache/cacheable?id=85，此时控制台没有再次输出hibernate的查询语句，以及“为id，key为：85数据做了缓存”字样，表示没有调用这个方法，页面直接从数据缓存中获得数据，页面输出结果如下：



2）测试@CachePut
      访问http://localhost:9090/cache/put?name=jack8&age=99&address=深圳深圳，此时控制台输出如下：
2017-10-09 23:37:10.823 INFO 1212 --- [nio-9090-exec-1] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/] : Initializing Spring FrameworkServlet 'dispatcherServlet'
2017-10-09 23:37:10.824 INFO 1212 --- [nio-9090-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet : FrameworkServlet 'dispatcherServlet': initialization started
2017-10-09 23:37:10.893 INFO 1212 --- [nio-9090-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet : FrameworkServlet 'dispatcherServlet': initialization completed in 69 ms
Hibernate: insert into person (address, age, name) values (?, ?, ?)
为id，key为：86数据做了缓存

页面输出如下：



     我们再次访问：http://localhost:9090/cache/cacheable?id=87，控制台无输出，从缓存直接获得数据，页面显示如上。

3）测试@CacheEvit
       访问：http://localhost:9090/cache/cacheable?id=87，为id为87的数据做缓存，再次访问http://localhost:9090/cache/cacheable?id=87，确认数据已经从缓存中获取。
       访问：http://localhost:9090/cache/evit?id=87，从缓存中删除key为87的缓存数据：
删除了id，key为87的数据缓存
Hibernate: select person0_.id as id1_0_0_, person0_.address as address2_0_0_, person0_.age as age3_0_0_, person0_.name as name4_0_0_ from person person0_ where person0_.id=?
Hibernate: delete from person where id=?

     再次访问：http://localhost:9090/cache/cacheable?id=87，观察控制台，数据已经从数据库中删除了，查询缓存，发现空指针异常了，查询失败

四，切换缓存技术
      切换缓存技术除了移入相关依赖包或者配置以外，使用方式和上面的实战例子保存一致。下面讲解Spring Boot下EhCache和Guava作为缓存技术的方式，其余缓存技术也是类似的方式。
1，EhCahce
      当我们需要使用EhCache作为缓存技术的时候，我们只需要在pom.xml中添加EhCache的依赖即可：
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/net.sf.ehcache/ehcache -->
<dependency>
<groupId>net.sf.ehcache</groupId>
<artifactId>ehcache</artifactId>
<version>2.10.4</version>
</dependency>

     EhCache所需的配置文件ehcache.xml只需放在类路径下，Spring Boot会自动扫描，例如：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8">
<ehcache>
    <cache name="people" maxElementsInMemory="1000"/>
</ehcache>

Spring Boot会给我们自动配置EhcacheCacheManager的Bean。

2,Guava
     当我们需要使用Guava作为缓存技术的时候，我们只需要在pom.xml中增加Guava的依赖即可：
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.google.guava/guava -->
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>23.0</version>
</dependency>

Spring Boot会给我们自动配置GuavaCacheManager这个Bean。

3，Redis
       使用Redis，只需添加下面的依赖即可：
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.springframework.boot/spring-boot-starter-data-redis -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
<version>1.5.7.RELEASE</version>
</dependency>

Spring Boot将会为我们自动配置RedisCacheManager以及RedisTemplate的Bean。

源码地址：https://github.com/wj903829182/SpringCloudTwo/tree/master/springboot8cache