手写MyBatis第79弹：MyBatis二级缓存事务一致性：解决脏读与缓存一致性难题

1. MyBatis二级缓存完整集成：CachingExecutor与TransactionalCacheManager源码级实现

2. 手写MyBatis二级缓存事务集成：解决脏读与缓存一致性难题

3. 二级缓存与执行器深度整合：从Mapper配置到事务管理的完整链路

4. CachingExecutor设计精髓：如何实现事务安全的二级缓存

5. MyBatis二级缓存事务一致性：TransactionalCacheManager机制详解

目录

正文

一、二级缓存集成的架构全景

二、Mapper配置与缓存实例创建

1. Mapper XML配置解析

2. Configuration中的缓存构建

三、CachingExecutor：二级缓存的执行入口

1. 装饰器模式的应用

2. 更新操作的缓存清理

四、TransactionalCacheManager：事务一致性核心

1. 事务性缓存的必要性

2. 核心实现机制

3. TransactionalCache的事务控制

五、SqlSessionFactory的集成改造

1. Executor创建逻辑

2. MappedStatement缓存配置关联

六、二级缓存的生命周期与失效策略

1. 缓存生命周期管理

2. 基于命名空间的缓存失效

七、事务边界与缓存一致性保障

1. SqlSession事务管理集成

2. 跨命名空间缓存清理

八、生产环境配置建议

1. 缓存配置策略

2. 监控与调优

九、总结

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正文

一、二级缓存集成的架构全景

二级缓存的核心挑战在于如何与MyBatis现有的执行流程无缝集成，同时保证事务一致性。这需要设计一个精巧的架构，将缓存逻辑嵌入到SQL执行的生命周期中。

集成核心组件关系：

• CachingExecutor：作为执行器的装饰器，拦截所有数据库操作

• TransactionalCacheManager：管理事务期间的缓存状态

• MappedStatement：承载缓存的配置信息

• SqlSession：根据配置决定是否启用缓存执行器

二、Mapper配置与缓存实例创建

1. Mapper XML配置解析

 <!-- UserMapper.xml --><mapper namespace="com.example.UserMapper"><cache eviction="LRU"flushInterval="60000"size="1000"readOnly="true"/><select id="selectById" parameterType="long" resultType="User" useCache="true">SELECT * FROM user WHERE id = #{id}</select></mapper>

配置参数详解：

• eviction：淘汰策略（LRU、FIFO等）

• flushInterval：自动刷新间隔（毫秒）

• size：缓存最大容量

• readOnly：是否只读（性能与安全权衡）

2. Configuration中的缓存构建

 public class Configuration {private final Map<String, Cache> caches = new HashMap<>();public void addCache(String namespace, Cache cache) {caches.put(namespace, cache);}public Cache getCache(String namespace) {return caches.get(namespace);}// 解析cache配置并创建Cache实例public Cache buildCache(String namespace, Properties properties) {String eviction = properties.getProperty("eviction", "LRU");int size = Integer.parseInt(properties.getProperty("size", "1024"));boolean readOnly = Boolean.parseBoolean(properties.getProperty("readOnly", "false"));Cache cache = new PerpetualCache(namespace);// 应用装饰器链if ("LRU".equals(eviction)) {cache = new LruCache(cache, size);}if (!readOnly) {cache = new SerializedCache(cache);}cache = new SynchronizedCache(cache);cache = new LoggingCache(cache);addCache(namespace, cache);return cache;}}

三、CachingExecutor：二级缓存的执行入口

1. 装饰器模式的应用

 public class CachingExecutor implements Executor {private final Executor delegate;private final TransactionalCacheManager tcm = new TransactionalCacheManager();public CachingExecutor(Executor delegate) {this.delegate = delegate;}@Overridepublic <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler,CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {// 检查是否启用二级缓存Cache cache = ms.getCache();if (cache != null && ms.isUseCache() && resultHandler == null) {// 尝试从二级缓存获取List<E> list = (List<E>) tcm.getObject(cache, key);if (list != null) {// 缓存命中return list;}// 缓存未命中，查询数据库list = delegate.query(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);// 将结果放入缓存（事务提交后生效）tcm.putObject(cache, key, list);return list;}// 未启用缓存，直接委托给底层执行器return delegate.query(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);}}

2. 更新操作的缓存清理

 @Overridepublic int update(MappedStatement ms, Object parameter) throws SQLException {// 执行更新前清理缓存if (ms.getCache() != null) {// 根据配置决定立即清理还是事务提交时清理if (ms.isFlushCacheRequired()) {tcm.clear(ms.getCache());}}// 委托给底层执行器执行更新return delegate.update(ms, parameter);}

四、TransactionalCacheManager：事务一致性核心

1. 事务性缓存的必要性

问题场景：

1. 事务A查询数据（放入缓存但未提交）

2. 事务B读取缓存（读到未提交的数据）

3. 事务A回滚（缓存中留下脏数据）

TransactionalCacheManager通过延迟提交机制解决这个问题。

2. 核心实现机制

public class TransactionalCacheManager {private final Map<Cache, TransactionalCache> transactionalCaches = new HashMap<>();public Object getObject(Cache cache, CacheKey key) {return getTransactionalCache(cache).getObject(key);}public void putObject(Cache cache, CacheKey key, Object value) {getTransactionalCache(cache).putObject(key, value);}public void clear(Cache cache) {getTransactionalCache(cache).clear();}public void commit() {for (TransactionalCache txCache : transactionalCaches.values()) {txCache.commit();}}public void rollback() {for (TransactionalCache txCache : transactionalCaches.values()) {txCache.rollback();}}private TransactionalCache getTransactionalCache(Cache cache) {return transactionalCaches.computeIfAbsent(cache, TransactionalCache::new);}}

3. TransactionalCache的事务控制

 public class TransactionalCache implements Cache {private final Cache delegate;private final Map<Object, Object> entriesToAddOnCommit = new HashMap<>();private final Set<Object> entriesToRemoveOnCommit = new HashSet<>();private boolean clearOnCommit = false;public TransactionalCache(Cache delegate) {this.delegate = delegate;}@Overridepublic Object getObject(Object key) {// 事务期间只从底层缓存读取已提交的数据return delegate.getObject(key);}@Overridepublic void putObject(Object key, Object value) {// 暂存到待提交映射，事务提交后才真正放入缓存entriesToAddOnCommit.put(key, value);}@Overridepublic void clear() {clearOnCommit = true;entriesToAddOnCommit.clear();}public void commit() {if (clearOnCommit) {delegate.clear();}// 移除待删除的条目for (Object key : entriesToRemoveOnCommit) {delegate.removeObject(key);}// 添加待提交的条目for (Map.Entry<Object, Object> entry : entriesToAddOnCommit.entrySet()) {delegate.putObject(entry.getKey(), entry.getValue());}reset();}public void rollback() {reset();}private void reset() {clearOnCommit = false;entriesToAddOnCommit.clear();entriesToRemoveOnCommit.clear();}}

五、SqlSessionFactory的集成改造

1. Executor创建逻辑

 public class DefaultSqlSessionFactory implements SqlSessionFactory {@Overridepublic SqlSession openSession() {return openSessionFromDataSource(null, false);}private SqlSession openSessionFromDataSource(TransactionIsolationLevel level, boolean autoCommit) {Transaction tx = getTransaction(level, autoCommit);Executor executor = createExecutor(tx);return new DefaultSqlSession(executor);}private Executor createExecutor(Transaction tx) {Executor executor = new SimpleExecutor(tx);// 如果配置了缓存，包装成CachingExecutorif (configuration.isCacheEnabled()) {executor = new CachingExecutor(executor);}return executor;}}

2. MappedStatement缓存配置关联

 public class MappedStatement {private String id;private Cache cache;private boolean useCache;private boolean flushCacheRequired;public boolean isUseCache() {return useCache && cache != null;}// Builder模式创建MappedStatementpublic static class Builder {public MappedStatement build() {// 关联对应的Cache实例if (cacheRef != null) {mappedStatement.cache = configuration.getCache(cacheRef);}return mappedStatement;}}}

六、二级缓存的生命周期与失效策略

1. 缓存生命周期管理

public class CacheLifecycleManager {private final ScheduledExecutorService scheduler;private final Map<Cache, ScheduledFuture> flushTasks = new HashMap<>();public void scheduleFlush(Cache cache, long flushInterval) {ScheduledFuture future = scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {cache.clear();}, flushInterval, flushInterval, TimeUnit.MILLISECONDS);flushTasks.put(cache, future);}public void stopFlush(Cache cache) {ScheduledFuture future = flushTasks.remove(cache);if (future != null) {future.cancel(false);}}
}

2. 基于命名空间的缓存失效

public class NamespaceCacheManager {private final Configuration configuration;public void clearNamespaceCache(String namespace) {Cache cache = configuration.getCache(namespace);if (cache != null) {cache.clear();}}// 根据表名清理相关命名空间的缓存public void clearCachesByTable(String tableName) {for (String namespace : getNamespacesByTable(tableName)) {clearNamespaceCache(namespace);}}
}

七、事务边界与缓存一致性保障

1. SqlSession事务管理集成

public class DefaultSqlSession implements SqlSession {private final Executor executor;@Overridepublic void commit() {try {executor.commit(true);// 提交事务性缓存if (executor instanceof CachingExecutor) {((CachingExecutor) executor).getTransactionalCacheManager().commit();}} catch (SQLException e) {throw new RuntimeException("提交失败", e);}}@Overridepublic void rollback() {try {executor.rollback(true);// 回滚事务性缓存if (executor instanceof CachingExecutor) {((CachingExecutor) executor).getTransactionalCacheManager().rollback();}} catch (SQLException e) {throw new RuntimeException("回滚失败", e);}}
}

2. 跨命名空间缓存清理

复杂业务场景下，一个更新操作可能影响多个Mapper的缓存：

public class CrossNamespaceCacheCleaner {private final Configuration configuration;public void onUpdate(String statementId, Object parameter) {String updatedNamespace = getNamespaceFromStatementId(statementId);Set<String> affectedNamespaces = analyzeAffectedNamespaces(updatedNamespace, parameter);for (String namespace : affectedNamespaces) {Cache cache = configuration.getCache(namespace);if (cache != null) {cache.clear();}}}
}

八、生产环境配置建议

1. 缓存配置策略

<!-- 读多写少的场景 -->
<cache eviction="LRU" size="5000" readOnly="true"/><!-- 读写均衡的场景 -->
<cache eviction="FIFO" size="1000" flushInterval="300000" readOnly="false"/><!-- 写多读少的场景 -->
<cache eviction="WEAK" size="500" readOnly="false"/>

2. 监控与调优

 public class CacheMonitor {public void monitorCachePerformance() {for (Map.Entry<String, Cache> entry : configuration.getCaches().entrySet()) {if (entry.getValue() instanceof LoggingCache) {LoggingCache loggingCache = (LoggingCache) entry.getValue();double hitRatio = loggingCache.getHitRatio();if (hitRatio < 0.3) {// 命中率过低，考虑调整缓存策略logger.warn("缓存 {} 命中率过低: {}", entry.getKey(), hitRatio);}}}}}

九、总结

二级缓存的完整集成是一个系统工程，需要精心设计各个组件之间的协作关系。CachingExecutor和TransactionalCacheManager是实现事务安全缓存的核心机制。

关键设计要点：

1. 装饰器模式实现执行器增强

2. 事务性缓存确保数据一致性

3. 灵活的配置机制支持不同场景

4. 完善的生命周期管理避免内存泄漏

5. 监控体系保障系统稳定运行

通过本文的完整实现方案，读者可以深入理解MyBatis二级缓存的工作原理，并能够在实际项目中正确配置和使用二级缓存。

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