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MyBatis之缓存机制详解

news 2025/7/22 10:12:57

MyBatis之缓存机制详解

    • 一、MyBatis缓存的基本概念
      • 1.1 缓存的核心价值
      • 1.2 MyBatis的两级缓存体系
    • 二、一级缓存（SqlSession级别缓存）
      • 2.1 工作原理
      • 2.2 实战案例：一级缓存演示
        • 2.2.1 基础用法（默认开启）
        • 2.2.2 一级缓存失效场景
      • 2.3 一级缓存的特点与适用场景
    • 三、二级缓存（Mapper级别缓存）
      • 3.1 工作原理
      • 3.2 二级缓存的开启与配置
        • 3.2.1 全局配置（可选）
        • 3.2.2 Mapper接口开启缓存
        • 3.2.3 实体类序列化（必须）
      • 3.3 实战案例：二级缓存演示
      • 3.4 二级缓存的特点与适用场景
    • 四、二级缓存的高级配置
      • 4.1 禁用特定查询的二级缓存
      • 4.2 强制刷新二级缓存
      • 4.3 整合第三方缓存（如Redis）
        • 4.3.1 引入依赖（Redis+MyBatis-Redis）
        • 4.3.2 配置Redis缓存
    • 五、缓存使用的常见问题与避坑指南
      • 5.1 一级缓存导致的脏读问题
      • 5.2 二级缓存的序列化问题
      • 5.3 缓存与事务的一致性问题
      • 5.4 过度使用缓存导致内存溢出

缓存是提升数据库查询性能的关键技术，MyBatis内置了两级缓存机制，能有效减少重复查询的数据库交互，降低数据库压力。

一、MyBatis缓存的基本概念

1.1 缓存的核心价值

数据库查询是应用性能的常见瓶颈（磁盘IO比内存IO慢10^6倍以上），缓存通过将频繁查询的结果存储在内存中，避免重复访问数据库，从而：

  • 减少数据库连接和SQL执行次数；
  • 降低数据库服务器压力；
  • 提升应用响应速度（从内存读取比数据库查询快100倍以上）。

1.2 MyBatis的两级缓存体系

MyBatis提供两级缓存，工作流程如下：

  1. 一级缓存（SqlSession级别）：默认开启，缓存当前会话（SqlSession）的查询结果；
  2. 二级缓存（Mapper级别）：需手动开启，缓存Mapper接口的查询结果，可被多个SqlSession共享。

查询数据时，MyBatis的缓存查询顺序：

二级缓存 → 一级缓存 → 数据库

即先查二级缓存，若未命中则查一级缓存，仍未命中才查询数据库。

二、一级缓存（SqlSession级别缓存）

一级缓存是MyBatis的默认缓存，绑定到SqlSession（会话），生命周期与SqlSession一致。

2.1 工作原理

  • 缓存范围：每个SqlSession拥有独立的一级缓存，不同SqlSession的缓存互不影响；
  • 缓存时机：SqlSession执行select查询后，会将结果存入一级缓存；
  • 命中条件：相同的Mapper方法+相同的参数+相同的SQL；
  • 失效场景：SqlSession执行insert/update/delete（会清空当前SqlSession的一级缓存）、SqlSession关闭或提交。

2.2 实战案例：一级缓存演示

2.2.1 基础用法（默认开启）
// 获取SqlSession
SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);// 第一次查询（未命中缓存，查询数据库）
User user1 = userMapper.selectById(1); // 第二次查询（相同SqlSession+相同参数，命中一级缓存，不查数据库）
User user2 = userMapper.selectById(1); System.out.println(user1 == user2); // true（同一对象，从缓存获取）sqlSession.close(); // 关闭会话，一级缓存失效
2.2.2 一级缓存失效场景
SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);User user1 = userMapper.selectById(1); // 执行更新操作（insert/update/delete），清空一级缓存
userMapper.updateAge(1, 25); 
sqlSession.commit(); // 提交事务（触发缓存清空）// 再次查询（缓存已清空，重新查询数据库）
User user2 = userMapper.selectById(1); 
System.out.println(user1 == user2); // false（不同对象，从数据库获取）

2.3 一级缓存的特点与适用场景

特点说明
默认开启无需配置，开箱即用
会话隔离不同SqlSession的缓存独立，避免数据冲突
自动管理增删改自动清空缓存，保证数据一致性

适用场景：

  • 单会话内的频繁查询（如同一请求中多次查询相同用户信息）；
  • 读多写少的场景（避免频繁查询数据库）。

三、二级缓存（Mapper级别缓存）

二级缓存是跨SqlSession的全局缓存，绑定到Mapper接口（同一Mapper的所有方法共享），需手动开启。

3.1 工作原理

  • 缓存范围：同一Mapper接口的所有SqlSession共享二级缓存；
  • 缓存时机：SqlSession关闭（close()）或提交（commit()）后，一级缓存的结果会写入二级缓存；
  • 命中条件：相同的Mapper接口+相同的方法+相同的参数；
  • 失效场景：Mapper接口执行insert/update/delete（会清空当前Mapper的二级缓存）。

3.2 二级缓存的开启与配置

3.2.1 全局配置（可选）

在mybatis-config.xml中开启二级缓存（默认已开启，可省略）：

<settings><setting name="cacheEnabled" value="true"/> <!-- 全局二级缓存开关 -->
</settings>
3.2.2 Mapper接口开启缓存

在需要使用二级缓存的Mapper XML中添加<cache>标签：

<!-- UserMapper.xml -->
<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper"><!-- 开启二级缓存 --><cache eviction="LRU" <!-- 淘汰策略：LRU（最近最少使用） -->flushInterval="60000" <!-- 自动刷新间隔（毫秒，60秒） -->size="1024" <!-- 最大缓存条目 -->readOnly="false"/> <!-- 是否只读（false：缓存对象副本） --><!-- 查询语句（默认使用二级缓存） --><select id="selectById" resultType="User">SELECT id, username, age FROM user WHERE id = #{id}</select>
</mapper>

<cache>标签属性说明：

  • eviction：缓存淘汰策略（LRU：移除最近最少使用；FIFO：先进先出）；
  • flushInterval：缓存自动刷新时间（毫秒，0表示不自动刷新）；
  • size：最大缓存数量（过多会占用内存）；
  • readOnly：true（返回缓存对象本身，性能好但线程不安全）；false（返回副本，安全但性能略低）。
3.2.3 实体类序列化（必须）

二级缓存可能将对象写入磁盘（如使用第三方缓存），因此实体类需实现Serializable接口：

// 实现Serializable接口
public class User implements Serializable {private Integer id;private String username;private Integer age;// getter/setter
}

3.3 实战案例：二级缓存演示

// 第一个SqlSession
SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();
UserMapper userMapper1 = sqlSession1.getMapper(UserMapper.class);
User user1 = userMapper1.selectById(1);
sqlSession1.close(); // 关闭会话，将一级缓存写入二级缓存// 第二个SqlSession
SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession();
UserMapper userMapper2 = sqlSession2.getMapper(UserMapper.class);
// 命中二级缓存（无需查询数据库）
User user2 = userMapper2.selectById(1); 
sqlSession2.close();System.out.println(user1 == user2); // false（二级缓存返回副本，readOnly=false时）
System.out.println(user1.getId().equals(user2.getId())); // true（数据一致）

3.4 二级缓存的特点与适用场景

特点说明
手动开启需要在Mapper中配置<cache>标签
跨会话共享同一Mapper的所有SqlSession可共享缓存
支持序列化可配置第三方缓存（如Redis）持久化缓存

适用场景：

  • 多会话共享的高频查询（如商品分类、字典表等不常变化的数据）；
  • 读多写少的场景（避免频繁更新导致缓存失效）。

四、二级缓存的高级配置

4.1 禁用特定查询的二级缓存

若某查询不需要使用二级缓存（如实时性要求高的数据），可通过useCache="false"禁用：

<select id="selectLatestOrder" resultType="Order" useCache="false">SELECT * FROM `order` ORDER BY create_time DESC LIMIT 1
</select>

4.2 强制刷新二级缓存

若需在查询时强制刷新缓存（忽略现有缓存，重新查询数据库并更新缓存），可使用flushCache="true"：

<select id="selectUserWithForceRefresh" resultType="User" flushCache="true">SELECT * FROM user WHERE id = #{id}
</select>

4.3 整合第三方缓存（如Redis）

MyBatis的默认二级缓存是内存缓存（重启后失效），生产环境通常整合Redis等分布式缓存，实现缓存持久化和分布式共享。

4.3.1 引入依赖（Redis+MyBatis-Redis）
<dependency><groupId>org.mybatis.caches</groupId><artifactId>mybatis-redis</artifactId><version>1.0.0-beta2</version>
</dependency>
<dependency><groupId>redis.clients</groupId><artifactId>jedis</artifactId><version>3.7.0</version>
</dependency>
4.3.2 配置Redis缓存
<!-- UserMapper.xml：指定缓存实现为Redis -->
<cache type="org.mybatis.caches.redis.RedisCache"><property name="host" value="localhost"/> <!-- Redis主机 --><property name="port" value="6379"/> <!-- Redis端口 --><property name="timeout" value="30000"/> <!-- 超时时间 --><property name="expiration" value="3600000"/> <!-- 缓存过期时间（毫秒） -->
</cache>

优势：

  • 缓存持久化（应用重启后缓存不丢失）；
  • 分布式共享（多实例应用共享缓存）；
  • 支持缓存过期策略（自动清理过期数据）。

五、缓存使用的常见问题与避坑指南

5.1 一级缓存导致的脏读问题

问题：多SqlSession场景下，一级缓存可能读取到旧数据。

// SqlSession1查询数据并缓存
SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();
User user1 = sqlSession1.getMapper(UserMapper.class).selectById(1);// SqlSession2更新数据并提交
SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession();
sqlSession2.getMapper(UserMapper.class).updateAge(1, 26);
sqlSession2.commit();
sqlSession2.close();// SqlSession1再次查询（一级缓存未更新，读取到旧数据）
User user2 = sqlSession1.getMapper(UserMapper.class).selectById(1);
System.out.println(user2.getAge()); // 25（旧值，而非更新后的26）

解决方案：

  • 避免长生命周期的SqlSession（如Web应用中，一个请求对应一个SqlSession）；
  • 对实时性要求高的查询，禁用一级缓存（通过flushCache="true"）；
  • 使用二级缓存（跨SqlSession共享，更新后会同步）。

5.2 二级缓存的序列化问题

错误：实体类未实现Serializable接口，二级缓存报错NotSerializableException。

解决方案：

  • 确保所有存入二级缓存的实体类实现Serializable接口；
  • 若使用第三方缓存（如Redis），需保证对象可被序列化（如避免循环引用）。

5.3 缓存与事务的一致性问题

问题：事务未提交时，其他SqlSession可能读取到未提交的缓存数据（脏读）。

原因：

  • 一级缓存在事务内生效，未提交的更新不会刷新其他SqlSession的缓存；
  • 二级缓存仅在事务提交后才更新，避免此问题。

解决方案：

  • 优先使用二级缓存（事务提交后才写入，保证数据一致性）；
  • 关键业务（如支付）避免依赖缓存，直接查询数据库。

5.4 过度使用缓存导致内存溢出

问题：缓存大量数据（如全表查询结果），导致JVM内存溢出（OOM）。

解决方案：

  • 限制缓存大小（size属性，如size="1024"）；
  • 设置缓存过期时间（flushInterval）；
  • 避免缓存大集合（如分页查询，只缓存当前页数据）；
  • 使用分布式缓存（如Redis），利用外部内存存储缓存。

总结：缓存机制的最佳实践
MyBatis的两级缓存各有适用场景，合理使用能显著提升性能，核心实践原则：

  1. 一级缓存：
  • 无需额外配置，充分利用其默认特性；
  • 注意SqlSession的生命周期（一个请求一个SqlSession），避免脏读；
  • 增删改操作后，一级缓存会自动清空，无需手动处理。
  1. 二级缓存：
  • 仅对“读多写少、实时性要求低”的数据开启（如字典表、商品分类）；
  • 必须实现实体类序列化，避免缓存失败；
  • 生产环境推荐整合Redis等分布式缓存，支持持久化和分布式共享；
  • 对实时性要求高的查询（如订单状态），禁用二级缓存。
  1. 通用原则：
  • 缓存粒度越小越好（优先缓存单条数据，而非全表）；
  • 避免缓存大对象和频繁变化的数据；
  • 结合监控工具（如MyBatis Log）分析缓存命中率，优化缓存策略。

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