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如何使用 Apache Ignite 作为 Spring 框架的缓存（Spring Cache）后端

news 2025/8/1 21:24:22

这份文档是关于 如何使用 Apache Ignite 作为 Spring 框架的缓存（Spring Cache）后端，实现方法级别的缓存功能。

这和前面我们讲的 Spring Data + Ignite 是两个不同的概念。我们先明确区别，再深入理解。

🔁 一、核心区别：Spring Data vs Spring Cache

对比项	Spring Data + Ignite	Spring Cache + Ignite
目的	主动操作缓存数据，像操作数据库一样存取 Ignite 中的数据	自动缓存方法结果，避免重复执行耗时方法
编程模型	写 Repository 接口，调用 `save()`, `findByXxx()`	给方法加注解 `@Cacheable`, `@CacheEvict`
数据来源	数据主要来自 Ignite 缓存	数据来自方法执行结果（如查数据库）
是否生成 SQL	✅ 是（根据方法名自动生成）	❌ 否（只是缓存结果）
典型场景	你想直接读写 Ignite 缓存	你想缓存数据库查询结果

✅ 简单说：

Spring Data：你主动管理缓存里的数据。
Spring Cache：你让 Spring 自动帮你缓存某个方法的结果。

🧠 二、Spring Cache + Ignite 的核心思想

💡 目标：避免重复执行耗时的操作（如数据库查询、远程调用），直接从缓存中返回结果。

举个例子：

@Cacheable("averageSalary")
public long averageSalary(int organizationId) {// 耗时操作：查数据库return jdbc.queryForObject("SELECT AVG(salary)...", organizationId);
}

第一次调用 averageSalary(101)：

方法执行 → 查数据库 → 返回结果 → 同时存入 Ignite 缓存（key=101, value=50000）

第二次调用 averageSalary(101)：

Spring 检查缓存中是否有 key=101 的数据
有 → 直接返回缓存结果，跳过方法执行

✅ 效果：提升性能，减轻数据库压力

⚙️ 三、如何配置 Ignite 作为 Spring Cache Manager？

Spring Cache 是一个抽象层，它不关心底层用的是 Redis、Ehcache 还是 Ignite。
你要做的就是：提供一个 CacheManager 实现，告诉 Spring 用 Ignite 来存缓存数据。

步骤 1：引入依赖（Maven）

确保你的 pom.xml 包含：

<dependency><groupId>org.apache.ignite</groupId><artifactId>ignite-spring</artifactId><version>${ignite.version}</version>
</dependency>

✅ ignite-spring 模块包含了 SpringCacheManager

步骤 2：配置 SpringCacheManager

在 Spring 配置文件（XML 或 Java Config）中定义 SpringCacheManager。

方式一：由 SpringCacheManager 自动启动 Ignite 节点

<bean id="cacheManager" class="org.apache.ignite.cache.spring.SpringCacheManager"><!-- 指定 Ignite 配置文件路径 --><property name="configurationPath" value="config/ignite-config.xml"/>
</bean><!-- 启用注解驱动的缓存 -->
<cache:annotation-driven/>

方式二：使用已存在的 Ignite 节点（推荐集群环境）

<bean id="cacheManager" class="org.apache.ignite.cache.spring.SpringCacheManager"><!-- 使用已启动的节点（gridName 对应 IgniteConfiguration.setIgniteInstanceName()） --><property name="gridName" value="myIgniteInstance"/>
</bean><cache:annotation-driven/>

✅ gridName：如果你已经在别处（如 ServletListener）启动了 Ignite 节点，就用这个名字关联它。

🌟 四、动态缓存（Dynamic Caches）

你不需要提前创建所有缓存！

当 Spring 第一次使用某个缓存名（如 "averageSalary"）时，如果缓存不存在，SpringCacheManager 会自动创建它。

自定义动态缓存配置

你可以设置默认的缓存模板：

<bean id="cacheManager" class="org.apache.ignite.cache.spring.SpringCacheManager"><property name="configurationPath" value="ignite.xml"/><!-- 所有动态创建的缓存都使用 REPLICATED 模式 --><property name="dynamicCacheConfiguration"><bean class="org.apache.ignite.configuration.CacheConfiguration"><property name="cacheMode" value="REPLICATED"/></bean></property><!-- 启用 Near Cache（本地缓存），提升读取性能 --><property name="dynamicNearCacheConfiguration"><bean class="org.apache.ignite.configuration.NearCacheConfiguration"><property name="nearStartSize" value="1000"/></bean></property>
</bean>

✅ Near Cache：在应用节点本地再缓存一份数据，减少网络开销。

🧩 五、使用缓存注解（核心）

1. `@Cacheable` —— 缓存方法结果

@Cacheable("averageSalary")  // 缓存名为 "averageSalary"
public long averageSalary(int organizationId) {// 耗时操作：查数据库return jdbc.queryForObject("SELECT AVG(salary)...", Long.class, organizationId);
}

key 生成规则：默认使用所有参数做 key（这里就是 organizationId）
效果：相同参数只执行一次，后续直接返回缓存

2. `@CacheEvict` —— 删除缓存（数据变更时用）

@CacheEvict(value = "averageSalary", key = "#e.organizationId")
public void updateSalary(Employee e) {jdbc.update("UPDATE Employee SET salary = ? WHERE id = ?", e.getSalary(), e.getId());
}

value = "averageSalary"：指定要清除的缓存名
key = "#e.organizationId"：使用 Spring EL（表达式语言） 提取 e 对象的 organizationId 字段作为缓存 key
作用：员工薪资变了 → 对应部门的平均工资缓存失效 → 下次调用 averageSalary() 会重新计算

✅ 这是保持缓存一致性的关键！

3. 其他常用注解

注解	说明
`@CachePut`	强制执行方法，并更新缓存（不管是否存在）
`@Caching`	组合多个缓存操作（如同时 `@CacheEvict` 多个缓存）
`@CacheConfig`	类级别配置（如统一设置 cacheNames）

🎯 六、实际工作流程图解

调用 averageSalary(101)↓
Spring 检查 Ignite 缓存中是否存在 key=101 的数据├─ 存在 → 直接返回缓存值 ✅└─ 不存在 → 执行方法体（查数据库）↓得到结果（如 50000）↓将 (101, 50000) 存入 Ignite 的 "averageSalary" 缓存↓返回结果

当 updateSalary(employee) 被调用：

执行 updateSalary(e)↓
Spring 清除 "averageSalary" 缓存中 key = e.organizationId 的条目↓
下次调用 averageSalary(e.orgId) → 缓存失效 → 重新查数据库计算

✅ 七、最佳实践建议

缓存名要语义化：如 "userProfile", "productCatalog"
合理设置过期时间：在 CacheConfiguration 中设置 setExpiryPolicyFactory(...)
及时清理缓存：数据变更时用 @CacheEvict
避免缓存雪崩：给缓存设置随机过期时间
监控缓存命中率：通过 Ignite Visor 或 Metrics 判断缓存是否有效

🧩 八、Java 配置方式（替代 XML）

如果你用的是 Spring Boot 或 Java Config：

@Configuration
@EnableCaching
public class IgniteCacheConfig {@Beanpublic Ignite igniteInstance() {IgniteConfiguration cfg = new IgniteConfiguration();cfg.setIgniteInstanceName("myIgnite");cfg.setPeerClassLoadingEnabled(true);return Ignition.start(cfg);}@Beanpublic CacheManager cacheManager() {SpringCacheManager cacheManager = new SpringCacheManager();cacheManager.setGridName("myIgnite"); // 关联上面的节点return cacheManager;}
}

🎯 九、一句话总结

Apache Ignite 通过 SpringCacheManager 实现了 Spring Cache 抽象，让你可以用 @Cacheable、@CacheEvict 等注解，自动将耗时方法的结果缓存到 Ignite 分布式缓存中，从而大幅提升性能、降低数据库负载，特别适合缓存数据库查询、远程调用等场景。

🔄 十、和 Spring Data 的关系（终极总结）

场景	用哪个？
我想把某个方法的结果缓存起来，避免重复执行	✅ `Spring Cache + @Cacheable`
我想直接操作 Ignite 缓存中的数据（增删改查）	✅ `Spring Data + IgniteRepository`
我既有复杂查询，又想缓存结果	✅ 两者结合使用！ • 用 Spring Data 操作缓存 • 用 Spring Cache 缓存高频查询结果

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