Spring Cache的基本使用与实现原理详解

spring cache 概念

从spring 3.1版本开始，提供了一种透明的方式来为现有的spring 应用添加cache，使用起来就像@transaction一样。在应用层面与后端存储之间，提供了一层抽象，这层抽象目的在于封装各种可插拔的后端存储( ehcache guava redis)，最小化因为缓存给现有业务代码带来的侵入。

spring 的缓存技术还具备相当的灵活性。不仅能够使用 spel（spring expression language）来定义缓存的 key 和各种 condition，还提供开箱即用的缓存暂时存储方案，也支持和主流的专业缓存比如 ehcache 集成。

其特点总结例如以下：

• 通过少量的配置 annotation 凝视就可以使得既有代码支持缓存
• 支持开箱即用 out-of-the-box，即不用安装和部署额外第三方组件就可以使用缓存
• 支持 spring express language，能使用对象的不论什么属性或者方法来定义缓存的 key 和 condition
• 支持 aspectj，并通过事实上现不论什么方法的缓存支持
• 支持自己定义 key 和自己定义缓存管理者，具有相当的灵活性和扩展性

设计理念

正如spring框架的其它服务一样，spring cache 首先是提供了一层抽象，核心抽象主要体现在两个接口上
org.springframework.cache.cache

org.springframework.cache.cachemanager

cache代表缓存本身

cachemanager代表对缓存的处理和管理等。抽象的意义在于屏蔽实现细节的差异和提供扩展性，这一层cache的抽象解耦了缓存的使用和缓存的后端存储，这样后续可以方便的更换后端存储。

使用spring cache分三步：

• 声明缓存
• 开启spring的cache功能
• 配置后端的存储

声明缓存

@cacheable("books")
public book findbook(isbn isbn) {...}

用法很简单，在方法上添加@cacheable等注解，表示缓存该方法的结果。

当方法有被调用时，先检查cache中有没有针对该方法相同参数的调用发生过，如果有，从cache中查询并返回结果。如果没有，则执行具体的方法逻辑，并把结果缓存到cache中。当然这一系列逻辑对于调用者来说都是透明的。其它的缓存操作的注解包含如下（详细说明可参见官方文档）：

• @cacheable triggers cache population
• @cacheevict triggers cache eviction
• @cacheput updates the cache without interfering with the method execution
• @caching regroups multiple cache operations to be applied on a method
• @cacheconfig shares some common cache-related settings at class-level

开启spring cache的支持

<cache:annotation-driven />

或者使用注解@enablecaching的方式

配置缓存后端存储

spring cache提供了几种内置的后端存储的实现：下面都是cachemanager的具体实现。

此外，spring data提供了两个缓存管理器：

• rediscachemanager（来自于spring data redis项目）
• gmfirecachemanager（来自于spring data gemfire项目

假如使用memcached或者redis等分布式缓存的话，可以自己实现cache和cachemanager，然后在context里声明即可。如果需要使用到多种不同的缓存实现，可以用组合模式把各种不同的cachemanager封装在一起。

缓存的key是如何生成

我们都知道缓存的存储方式一般是key value的方式，那么在spring cache里，key是如何被设置的呢，在这里要引入keygenerator，它负责key的生成策略，默认的使用simplekeygenerator

能看出来，其中就是有序参数数组的hash值。当然用户可以自定义key生成策略。

spring cache的实现

上面是spring cache的大致使用方式，来看是spring是如何实现的。

在学习spring源码的时候，有两点可以记住：

• 大多数高级功能的实现都依赖spring aop
• 大多数功能的组装时机都依赖sprin bean生命周期中的几个回调接口

记住了这些就比较容易理解spring中的一些组件的实现及运行时机制

spring cache也不例外，它是典型的spring aop实现，在spring里，aop可以简单的理解为代理(aspectj除外)，我们声明了@cacheable的方法的类，都会被代理，在代理中，实现缓存的查询与设置操作。

cache 基础设施的创建

上一篇(spring aop 模块概述)谈到过，spring aop的创建过程，本质是实现了一个beanpostprocessor，在创建bean的过程中创建proxy，并且为proxy绑定所有适用于该bean的advisor，最终暴露给容器。

spring中aop主几个关键的概念 advisor  advice pointcut

advice = 切面拦截中插入的行为

pointcut = 切面的切入点

advisor = advice + pointcut

spring cache也同样与其它aop有类似的过程

创建 cache proxy

• 由infrastructureadvisorautoproxycreator负责的，它实现beanpostprocessor所以可以在bean实例化返回给容器前有机会创建代理，它又继承了abstractadvisorautoproxycreator，所以又具备了给代理类绑定advisor的能力。
• pointcut的职责是由cacheoperationsourcepointcut完成的，它主要是通过方法上的cache相关的注解来判断匹配是否需要切入

cache的拦截行

spring cache中生成cache代理对象使用的是cacheproxyfactorybean工厂类。一般来说，在spring中标准代理的创建都是基于proxyfactorybean，在这里，为了更方便的处理cache逻辑，spring引入了cacheproxyfactorybean来专门表示cache相关的代理，cache proxy能wrapper单例目标对象，并且代理目标对象实现的所有接口。

可以看到，在cacheproxyfactorybean中，有个重要的属性是cacheinterceptor，这个类是一个methodinterceptor的实现类，这个类的职责是在目标对象目标方法上执行具体缓存操作，这也就是上面提到的advice的职责。

继续往下跟，return 的execute方法是父类cacheaspectsupport中的方法

在这个方法里，我们最终找到的操作缓存的最终逻辑

• 判断缓存条件
• 获取key
• 获取cache
• 最终调用cache.get(key, callable)方法，第二个参数是一个回调，用于处理没有命中缓存的情况：
  if cached, return; otherwise create, cache and return

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。