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基于Spring Data JPA与Redis二级缓存集成实战指南

news 2025/8/4 12:37:41

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基于Spring Data JPA与Redis二级缓存集成实战指南

在高并发场景中，数据库频繁查询会成为系统性能瓶颈。本文将以Spring Boot为基础，深入讲解如何通过Spring Data JPA与Redis二级缓存结合，提升查询性能，减少数据库压力，并提供可运行的完整代码示例，帮助有一定技术基础的后端开发者快速落地。

一、业务场景描述

在电商系统的订单查询模块中，商户和用户会频繁查询订单详情。如果每次都 hit 数据库，读写压力会迅速增大。为了提升系统性能，需要在ORM框架级别进行缓存优化，采用Redis作为二级缓存，减少数据库访问次数。

二、技术选型过程

Spring Data JPA：提供丰富的ORM特性和二级缓存扩展支持。
Redis：高性能键值存储，支持丰富的数据结构和高并发读写。
Spring Cache：Spring内置缓存抽象，支持注解化使用。

选择Spring Data JPA与Spring Cache无缝对接Redis，可以最小改造实现二级缓存功能，且易于维护。

三、实现方案详解

1. 项目结构

spring-data-jpa-redis-cache/
├── src/main/java/com/example/cache/
│   ├── config/CacheConfig.java       // 缓存配置
│   ├── entity/Order.java             // JPA实体
│   ├── repository/OrderRepository.java // JPA仓库
│   ├── service/OrderService.java     // 业务接口
│   ├── service/impl/OrderServiceImpl.java // 业务实现
│   └── SpringBootCacheApplication.java // 启动类
└── src/main/resources/└── application.yml               // 配置文件

2. 依赖配置

<dependencies><!-- Spring Boot Starter Data JPA --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId></dependency><!-- Spring Boot Starter Cache --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId></dependency><!-- Jedis 客户端 --><dependency><groupId>redis.clients</groupId><artifactId>jedis</artifactId><version>4.2.3</version></dependency><!-- Spring Data Redis --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId></dependency><!-- 数据库驱动，这里以MySQL为例 --><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><scope>runtime</scope></dependency>
</dependencies>

3. Redis 与 JPA 二级缓存配置

在 CacheConfig.java 中开启缓存并配置 Redis 连接：

package com.example.cache.config;import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;@Configuration
@EnableCaching // 启用缓存
public class CacheConfig {// 自定义 RedisTemplate，使用 String 序列化 key，JSON 序列化 value@Beanpublic RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();template.setConnectionFactory(factory);template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());template.afterPropertiesSet();return template;}
}

在 application.yml 中配置数据库与 Redis：

spring:datasource:url: jdbc:mysql://localhost:3306/shop_db?useSSL=false&characterEncoding=UTF-8username: rootpassword: passwordjpa:hibernate:ddl-auto: updateshow-sql: trueredis:host: localhostport: 6379jedis:pool:max-active: 10max-idle: 5min-idle: 1max-wait: 2000ms

4. JPA 实体与仓库

// Order.java
package com.example.cache.entity;import javax.persistence.*;
import java.time.LocalDateTime;@Entity
@Table(name = "orders")
public class Order {@Id@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)private Long id;private String userId;private String productId;private Integer quantity;private LocalDateTime createTime;// getter & setter ...
}// OrderRepository.java
package com.example.cache.repository;import com.example.cache.entity.Order;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;public interface OrderRepository extends JpaRepository<Order, Long> {
}

5. Service 层缓存注解示例

// OrderService.java
package com.example.cache.service;import com.example.cache.entity.Order;
import java.util.Optional;public interface OrderService {Optional<Order> getOrderById(Long id);Order saveOrder(Order order);
}// OrderServiceImpl.java
package com.example.cache.service.impl;import com.example.cache.entity.Order;
import com.example.cache.repository.OrderRepository;
import com.example.cache.service.OrderService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;import java.util.Optional;@Service
public class OrderServiceImpl implements OrderService {private final OrderRepository orderRepository;@Autowiredpublic OrderServiceImpl(OrderRepository orderRepository) {this.orderRepository = orderRepository;}@Override@Cacheable(value = "order_cache", key = "#id")public Optional<Order> getOrderById(Long id) {// 首次查询会触发数据库访问，之后从Redis缓存读取return orderRepository.findById(id);}@Override@CacheEvict(value = "order_cache", key = "#order.id")public Order saveOrder(Order order) {// 更新数据时清除缓存return orderRepository.save(order);}
}

6. 启动类

package com.example.cache;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication
public class SpringBootCacheApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringBootCacheApplication.class, args);}
}

四、踩过的坑与解决方案

缓存序列化不一致导致反序列化失败
- 原因：默认使用 JDK 序列化，字段变更后无法兼容。
- 解决：统一使用 GenericJackson2JsonRedisSerializer。
JPA二级缓存和Spring Cache冲突
- 原因：Hibernate自身二级缓存和Spring Cache重复。
- 解决：关闭Hibernate二级缓存，仅使用Spring Cache管理Redis缓存。
在 application.yml 中添加：
```
spring:jpa:properties:hibernate:cache:use_second_level_cache: falseuse_query_cache: false
```
缓存雪崩风险
- 原因：大量缓存同时过期导致DB突击。
- 解决：使用随机过期时间、热点数据永不过期或手动刷新策略。