spring 设计通用缓存接口 spring中的缓存

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archangle 2024-06-13 14:47:41

文章标签 spring 设计通用缓存接口数据库 runtime java 缓存 文章分类 架构后端开发

好，到目前为止，我们的 spring cache 缓存程序已经运行成功了，但是还不完美，因为还缺少一个重要的缓存管理逻辑：清空缓存.

当账号数据发生变更，那么必须要清空某个缓存，另外还需要定期的清空所有缓存，以保证缓存数据的可靠性。

为了加入清空缓存的逻辑，我们只要对 AccountService2.java 进行修改，从业务逻辑的角度上看，它有两个需要清空缓存的地方

当外部调用更新了账号，则我们需要更新此账号对应的缓存
当外部调用说明重新加载，则我们需要清空所有缓存

我们在AccountService2的基础上进行修改，修改为AccountService3，代码如下：

import com.google.common.base.Optional;
import com.rollenholt.spring.cache.example1.Account;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;
 
/**
 * @author wenchao.ren
 *         2015/1/5.
 */
@Service
public class AccountService3 {
 
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AccountService3.class);
 
    // 使用了一个缓存名叫 accountCache
    @Cacheable(value="accountCache")
    public Account getAccountByName(String accountName) {
 
        // 方法内部实现不考虑缓存逻辑，直接实现业务
        logger.info("real querying account... {}", accountName);
        Optional<Account> accountOptional = getFromDB(accountName);
        if (!accountOptional.isPresent()) {
            throw new IllegalStateException(String.format("can not find account by account name : [%s]", accountName));
        }
 
        return accountOptional.get();
    }
 
    @CacheEvict(value="accountCache",key="#account.getName()")
    public void updateAccount(Account account) {
        updateDB(account);
    }
 
    @CacheEvict(value="accountCache",allEntries=true)
    public void reload() {
    }
 
    private void updateDB(Account account) {
        logger.info("real update db...{}", account.getName());
    }
 
    private Optional<Account> getFromDB(String accountName) {
        logger.info("real querying db... {}", accountName);
        //Todo query data from database
        return Optional.fromNullable(new Account(accountName));
    }
}

我们的测试代码如下：

import com.rollenholt.spring.cache.example1.Account;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
 
public class AccountService3Test {
 
    private AccountService3 accountService3;
 
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AccountService3Test.class);
 
    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext2.xml");
        accountService3 = context.getBean("accountService3", AccountService3.class);
    }
 
    @Test
    public void testGetAccountByName() throws Exception {
 
        logger.info("first query.....");
        accountService3.getAccountByName("accountName");
 
        logger.info("second query....");
        accountService3.getAccountByName("accountName");
 
    }
 
    @Test
    public void testUpdateAccount() throws Exception {
        Account account1 = accountService3.getAccountByName("accountName1");
        logger.info(account1.toString());
        Account account2 = accountService3.getAccountByName("accountName2");
        logger.info(account2.toString());
 
        account2.setId(121212);
        accountService3.updateAccount(account2);
 
        // account1会走缓存
        account1 = accountService3.getAccountByName("accountName1");
        logger.info(account1.toString());
        // account2会查询db
        account2 = accountService3.getAccountByName("accountName2");
        logger.info(account2.toString());
 
    }
 
    @Test
    public void testReload() throws Exception {
        accountService3.reload();
        // 这2行查询数据库
        accountService3.getAccountByName("somebody1");
        accountService3.getAccountByName("somebody2");
 
        // 这两行走缓存
        accountService3.getAccountByName("somebody1");
        accountService3.getAccountByName("somebody2");
    }
}

在这个测试代码中我们重点关注testUpdateAccount()方法，在测试代码中我们已经注释了在update完account2以后，再次查询的时候，account1会走缓存，而account2不会走缓存，而去查询db，观察程序运行日志，运行日志为：

01:37:34.549 [main] INFO  c.r.s.cache.example3.AccountService3 - real querying account... accountName1
01:37:34.551 [main] INFO  c.r.s.cache.example3.AccountService3 - real querying db... accountName1
01:37:34.552 [main] INFO  c.r.s.c.example3.AccountService3Test - Account{id=0, name='accountName1'}
01:37:34.553 [main] INFO  c.r.s.cache.example3.AccountService3 - real querying account... accountName2
01:37:34.553 [main] INFO  c.r.s.cache.example3.AccountService3 - real querying db... accountName2
01:37:34.555 [main] INFO  c.r.s.c.example3.AccountService3Test - Account{id=0, name='accountName2'}
01:37:34.555 [main] INFO  c.r.s.cache.example3.AccountService3 - real update db...accountName2
01:37:34.595 [main] INFO  c.r.s.c.example3.AccountService3Test - Account{id=0, name='accountName1'}
01:37:34.596 [main] INFO  c.r.s.cache.example3.AccountService3 - real querying account... accountName2
01:37:34.596 [main] INFO  c.r.s.cache.example3.AccountService3 - real querying db... accountName2
01:37:34.596 [main] INFO  c.r.s.c.example3.AccountService3Test - Account{id=0, name='accountName2'}

我们会发现实际运行情况和我们预估的结果是一致的。

如何按照条件操作缓存

前面介绍的缓存方法，没有任何条件，即所有对 accountService 对象的 getAccountByName 方法的调用都会起动缓存效果，不管参数是什么值。

如果有一个需求，就是只有账号名称的长度小于等于 4 的情况下，才做缓存，大于 4 的不使用缓存

虽然这个需求比较坑爹，但是抛开需求的合理性，我们怎么实现这个功能呢？

通过查看CacheEvict注解的定义，我们会发现：

/**
 * Annotation indicating that a method (or all methods on a class) trigger(s)
 * a cache invalidate operation.
 *
 * @author Costin Leau
 * @author Stephane Nicoll
 * @since 3.1
 * @see CacheConfig
 */
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface CacheEvict {
 
    /**
     * Qualifier value for the specified cached operation.
     * <p>May be used to determine the target cache (or caches), matching the qualifier
     * value (or the bean name(s)) of (a) specific bean definition.
     */
    String[] value() default {};
 
    /**
     * Spring Expression Language (SpEL) attribute for computing the key dynamically.
     * <p>Default is "", meaning all method parameters are considered as a key, unless
     * a custom {@link #keyGenerator()} has been set.
     */
    String key() default "";
 
    /**
     * The bean name of the custom {@link org.springframework.cache.interceptor.KeyGenerator} to use.
     * <p>Mutually exclusive with the {@link #key()} attribute.
     */
    String keyGenerator() default "";
 
    /**
     * The bean name of the custom {@link org.springframework.cache.CacheManager} to use to
     * create a default {@link org.springframework.cache.interceptor.CacheResolver} if none
     * is set already.
     * <p>Mutually exclusive with the {@link #cacheResolver()}  attribute.
     * @see org.springframework.cache.interceptor.SimpleCacheResolver
     */
    String cacheManager() default "";
 
    /**
     * The bean name of the custom {@link org.springframework.cache.interceptor.CacheResolver} to use.
     */
    String cacheResolver() default "";
 
    /**
     * Spring Expression Language (SpEL) attribute used for conditioning the method caching.
     * <p>Default is "", meaning the method is always cached.
     */
    String condition() default "";
 
    /**
     * Whether or not all the entries inside the cache(s) are removed or not. By
     * default, only the value under the associated key is removed.
     * <p>Note that setting this parameter to {@code true} and specifying a {@link #key()}
     * is not allowed.
     */
    boolean allEntries() default false;
 
    /**
     * Whether the eviction should occur after the method is successfully invoked (default)
     * or before. The latter causes the eviction to occur irrespective of the method outcome (whether
     * it threw an exception or not) while the former does not.
     */
    boolean beforeInvocation() default false;
}

定义中有一个condition描述：

Spring Expression Language (SpEL) attribute used for conditioning the method caching.Default is “”, meaning the method is always cached.

我们可以利用这个方法来完成这个功能，下面只给出示例代码：

@Cacheable(value="accountCache",condition="#accountName.length() <= 4")// 缓存名叫 accountCache 
public Account getAccountByName(String accountName) {
    // 方法内部实现不考虑缓存逻辑，直接实现业务
    return getFromDB(accountName);
}

注意其中的 condition=”#accountName.length() <=4”，这里使用了 SpEL 表达式访问了参数 accountName 对象的 length() 方法，条件表达式返回一个布尔值，true/false，当条件为 true，则进行缓存操作，否则直接调用方法执行的返回结果。

如果有多个参数，如何进行 key 的组合

我们看看CacheEvict注解的key()方法的描述：

Spring Expression Language (SpEL) attribute for computing the key dynamically. Default is “”, meaning all method parameters are considered as a key, unless a custom {@link #keyGenerator()} has been set.

假设我们希望根据对象相关属性的组合来进行缓存，比如有这么一个场景：

要求根据账号名、密码和是否发送日志查询账号信息

很明显，这里我们需要根据账号名、密码对账号对象进行缓存，而第三个参数“是否发送日志”对缓存没有任何影响。所以，我们可以利用 SpEL 表达式对缓存 key 进行设计

我们为Account类增加一个password 属性，然后修改AccountService代码：

@Cacheable(value="accountCache",key="#accountName.concat(#password)") 
public Account getAccount(String accountName,String password,boolean sendLog) { 
  // 方法内部实现不考虑缓存逻辑，直接实现业务
  return getFromDB(accountName,password); 
}

注意上面的 key 属性，其中引用了方法的两个参数 accountName 和 password，而 sendLog 属性没有考虑，因为其对缓存没有影响。

accountService.getAccount("accountName", "123456", true);// 查询数据库
accountService.getAccount("accountName", "123456", true);// 走缓存
accountService.getAccount("accountName", "123456", false);// 走缓存
accountService.getAccount("accountName", "654321", true);// 查询数据库
accountService.getAccount("accountName", "654321", true);// 走缓存

如何做到：既要保证方法被调用，又希望结果被缓存

根据前面的例子，我们知道，如果使用了 @Cacheable 注释，则当重复使用相同参数调用方法的时候，方法本身不会被调用执行，即方法本身被略过了，取而代之的是方法的结果直接从缓存中找到并返回了。

现实中并不总是如此，有些情况下我们希望方法一定会被调用，因为其除了返回一个结果，还做了其他事情，例如记录日志，调用接口等，这个时候，我们可以用 @CachePut 注释，这个注释可以确保方法被执行，同时方法的返回值也被记录到缓存中。

@Cacheable(value="accountCache")
 public Account getAccountByName(String accountName) { 
   // 方法内部实现不考虑缓存逻辑，直接实现业务
   return getFromDB(accountName); 
 } 
 
 // 更新 accountCache 缓存
 @CachePut(value="accountCache",key="#account.getName()")
 public Account updateAccount(Account account) { 
   return updateDB(account); 
 } 
 private Account updateDB(Account account) { 
   logger.info("real updating db..."+account.getName()); 
   return account; 
 }

我们的测试代码如下

Account account = accountService.getAccountByName("someone"); 
account.setPassword("123"); 
accountService.updateAccount(account); 
account.setPassword("321"); 
accountService.updateAccount(account); 
account = accountService.getAccountByName("someone"); 
logger.info(account.getPassword());

如上面的代码所示，我们首先用 getAccountByName 方法查询一个人 someone 的账号，这个时候会查询数据库一次，但是也记录到缓存中了。然后我们修改了密码，调用了 updateAccount 方法，这个时候会执行数据库的更新操作且记录到缓存，我们再次修改密码并调用 updateAccount 方法，然后通过 getAccountByName 方法查询，这个时候，由于缓存中已经有数据，所以不会查询数据库，而是直接返回最新的数据，所以打印的密码应该是“321”

@Cacheable、@CachePut、@CacheEvict 注释介绍