通过Spring Boot + Mybatis + Redis快速搭建现代化Web项目

背景

springboot因其提供了各种开箱即用的插件，使得它成为了当今最为主流的java web开发框架之一。mybatis是一个十分轻量好用的orm框架。redis是当今十分主流的分布式key-value型数据库，在web开发中，我们常用它来缓存数据库的查询结果。

本篇博客将介绍如何使用springboot快速搭建一个web应用，并且采用mybatis作为我们的orm框架。为了提升性能，我们将redis作为mybatis的二级缓存。为了测试我们的代码，我们编写了单元测试，并且用h2内存数据库来生成我们的测试数据。通过该项目，我们希望读者可以快速掌握现代化java web开发的技巧以及最佳实践。

本文的示例代码可在github中下载：https://github.com/lovelcp/spring-boot-mybatis-with-redis/tree/master

环境

开发环境：mac 10.11
ide：intellij 2017.1
jdk：1.8
spring-boot：1.5.3.release
redis：3.2.9
mysql：5.7

spring-boot

新建项目

首先，我们需要初始化我们的spring-boot工程。通过intellij的spring initializer，新建一个spring-boot工程变得十分简单。首先我们在intellij中选择new一个project：

然后在选择依赖的界面，勾选web、mybatis、redis、mysql、h2：

新建工程成功之后，我们可以看到项目的初始结构如下图所示：

spring initializer已经帮我们自动生成了一个启动类——springbootmybatiswithredisapplication。该类的代码十分简单：

@springbootapplication
public class springbootmybatiswithredisapplication {
 public static void main(string[] args) {
 springapplication.run(springbootmybatiswithredisapplication.class, args);
 }
}

@springbootapplication注解表示启用spring boot的自动配置特性。好了，至此我们的项目骨架已经搭建成功，感兴趣的读者可以通过intellij启动看看效果。

新建api接口

接下来，我们要编写web api。假设我们的web工程负责处理商家的产品（product）。我们需要提供根据product id返回product信息的get接口和更新product信息的put接口。首先我们定义product类，该类包括产品id，产品名称name以及价格price：

public class product implements serializable {
 private static final long serialversionuid = 1435515995276255188l;
 private long id;
 private string name;
 private long price;
 // getters setters
}

然后我们需要定义controller类。由于spring boot内部使用spring mvc作为它的web组件，所以我们可以通过注解的方式快速开发我们的接口类：

@restcontroller
@requestmapping("/product")
public class productcontroller {
 @getmapping("/{id}")
 public product getproductinfo(
   @pathvariable("id")
     long productid) {
  // todo
  return null;
 }
 @putmapping("/{id}")
 public product updateproductinfo(
   @pathvariable("id")
     long productid,
   @requestbody
     product newproduct) {
  // todo
  return null;
 }
}

我们简单介绍一下上述代码中所用到的注解的作用：

@restcontroller：表示该类为controller，并且提供rest接口，即所有接口的值以json格式返回。该注解其实是@controller和@responsebody的组合注解，便于我们开发rest api。

@requestmapping、@getmapping、@putmapping：表示接口的url地址。标注在类上的@requestmapping注解表示该类下的所有接口的url都以/product开头。@getmapping表示这是一个get http接口，@putmapping表示这是一个put http接口。

@pathvariable、@requestbody：表示参数的映射关系。假设有个get请求访问的是/product/123，那么该请求会由getproductinfo方法处理，其中url里的123会被映射到productid中。同理，如果是put请求的话，请求的body会被映射到newproduct对象中。

这里我们只定义了接口，实际的处理逻辑还未完成，因为product的信息都存在数据库中。接下来我们将在项目中集成mybatis，并且与数据库做交互。

集成mybatis

配置数据源

首先我们需要在配置文件中配置我们的数据源。我们采用mysql作为我们的数据库。这里我们采用yaml作为我们配置文件的格式。我们在resources目录下新建application.yml文件：

spring:
# 数据库配置
 datasource:
 url: jdbc:mysql://{your_host}/{your_db}
 username: {your_username}
 password: {your_password}
 driver-class-name: org.gjt.mm.mysql.driver

由于spring boot拥有自动配置的特性，我们不用新建一个datasource的配置类，sping boot会自动加载配置文件并且根据配置文件的信息建立数据库的连接池，十分便捷。

笔者推荐大家采用yaml作为配置文件的格式。xml显得冗长，properties没有层级结构，yaml刚好弥补了这两者的缺点。这也是spring boot默认就支持yaml格式的原因。

配置mybatis

我们已经通过spring initializer在pom.xml中引入了mybatis-spring-boot-starte库，该库会自动帮我们初始化mybatis。首先我们在application.yml中填写mybatis的相关配置：

# mybatis配置
mybatis:
 # 配置映射类所在包名
 type-aliases-package: com.wooyoo.learning.dao.domain
 # 配置mapper xml文件所在路径，这里是一个数组
 mapper-locations:
 - mappers/productmapper.xml

然后，再在代码中定义productmapper类：

@mapper
public interface productmapper {
 product select(
   @param("id")
     long id);
 void update(product product);
}

这里，只要我们加上了@mapper注解，spring boot在初始化mybatis时会自动加载该mapper类。

spring boot之所以这么流行，最大的原因是它自动配置的特性。开发者只需要关注组件的配置（比如数据库的连接信息），而无需关心如何初始化各个组件，这使得我们可以集中精力专注于业务的实现，简化开发流程。

访问数据库

完成了mybatis的配置之后，我们就可以在我们的接口中访问数据库了。我们在productcontroller下通过@autowired引入mapper类，并且调用对应的方法实现对product的查询和更新操作，这里我们以查询接口为例：

@restcontroller
@requestmapping("/product")
public class productcontroller {
 @autowired
 private productmapper productmapper;
 @getmapping("/{id}")
 public product getproductinfo(
   @pathvariable("id")
     long productid) {
  return productmapper.select(productid);
 }
 // 避免篇幅过长，省略updateproductinfo的代码
}

然后在你的mysql中插入几条product的信息，就可以运行该项目看看是否能够查询成功了。

至此，我们已经成功地在项目中集成了mybatis，增添了与数据库交互的能力。但是这还不够，一个现代化的web项目，肯定会上缓存加速我们的数据库查询。接下来，将介绍如何科学地将redis集成到mybatis的二级缓存中，实现数据库查询的自动缓存。

集成redis

配置redis

同访问数据库一样，我们需要配置redis的连接信息。在application.yml文件中增加如下配置：

spring:
 redis:
 # redis数据库索引（默认为0），我们使用索引为3的数据库，避免和其他数据库冲突
 database: 3
 # redis服务器地址（默认为localhost）
 host: localhost
 # redis端口（默认为6379）
 port: 6379
 # redis访问密码（默认为空）
 password:
 # redis连接超时时间（单位为毫秒）
 timeout: 0
 # redis连接池配置
 pool:
  # 最大可用连接数（默认为8，负数表示无限）
  max-active: 8
  # 最大空闲连接数（默认为8，负数表示无限）
  max-idle: 8
  # 最小空闲连接数（默认为0，该值只有为正数才有作用）
  min-idle: 0
  # 从连接池中获取连接最大等待时间（默认为-1，单位为毫秒，负数表示无限）
  max-wait: -1

上述列出的都为常用配置，读者可以通过注释信息了解每个配置项的具体作用。由于我们在pom.xml中已经引入了spring-boot-starter-data-redis库，所以spring boot会帮我们自动加载redis的连接，具体的配置类
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.redisautoconfiguration。通过该配置类，我们可以发现底层默认使用jedis库，并且提供了开箱即用的redistemplate和stringtemplate。

将redis作为二级缓存

mybatis的二级缓存原理本文不再赘述，读者只要知道，mybatis的二级缓存可以自动地对数据库的查询做缓存，并且可以在更新数据时同时自动地更新缓存。

实现mybatis的二级缓存很简单，只需要新建一个类实现org.apache.ibatis.cache.cache接口即可。

该接口共有以下五个方法：

string getid()：mybatis缓存操作对象的标识符。一个mapper对应一个mybatis的缓存操作对象。

void putobject(object key, object value)：将查询结果塞入缓存。

object getobject(object key)：从缓存中获取被缓存的查询结果。

object removeobject(object key)：从缓存中删除对应的key、value。只有在回滚时触发。一般我们也可以不用实现，具体使用方式请参考：org.apache.ibatis.cache.decorators.transactionalcache。

void clear()：发生更新时，清除缓存。

int getsize()：可选实现。返回缓存的数量。

readwritelock getreadwritelock()：可选实现。用于实现原子性的缓存操作。

接下来，我们新建rediscache类，实现cache接口：

public class rediscache implements cache {
 private static final logger logger = loggerfactory.getlogger(rediscache.class);
 private final readwritelock readwritelock = new reentrantreadwritelock();
 private final string id; // cache instance id
 private redistemplate redistemplate;
 private static final long expire_time_in_minutes = 30; // redis过期时间
 public rediscache(string id) {
  if (id == null) {
   throw new illegalargumentexception("cache instances require an id");
  }
  this.id = id;
 }
 @override
 public string getid() {
  return id;
 }
 /**
  * put query result to redis
  *
  * @param key
  * @param value
  */
 @override
 @suppresswarnings("unchecked")
 public void putobject(object key, object value) {
  redistemplate redistemplate = getredistemplate();
  valueoperations opsforvalue = redistemplate.opsforvalue();
  opsforvalue.set(key, value, expire_time_in_minutes, timeunit.minutes);
  logger.debug("put query result to redis");
 }
 /**
  * get cached query result from redis
  *
  * @param key
  * @return
  */
 @override
 public object getobject(object key) {
  redistemplate redistemplate = getredistemplate();
  valueoperations opsforvalue = redistemplate.opsforvalue();
  logger.debug("get cached query result from redis");
  return opsforvalue.get(key);
 }
 /**
  * remove cached query result from redis
  *
  * @param key
  * @return
  */
 @override
 @suppresswarnings("unchecked")
 public object removeobject(object key) {
  redistemplate redistemplate = getredistemplate();
  redistemplate.delete(key);
  logger.debug("remove cached query result from redis");
  return null;
 }
 /**
  * clears this cache instance
  */
 @override
 public void clear() {
  redistemplate redistemplate = getredistemplate();
  redistemplate.execute((rediscallback) connection -> {
   connection.flushdb();
   return null;
  });
  logger.debug("clear all the cached query result from redis");
 }
 @override
 public int getsize() {
  return 0;
 }
 @override
 public readwritelock getreadwritelock() {
  return readwritelock;
 }
 private redistemplate getredistemplate() {
  if (redistemplate == null) {
   redistemplate = applicationcontextholder.getbean("redistemplate");
  }
  return redistemplate;
 }
}

讲解一下上述代码中一些关键点：

自己实现的二级缓存，必须要有一个带id的构造函数，否则会报错。

我们使用spring封装的redistemplate来操作redis。网上所有介绍redis做二级缓存的文章都是直接用jedis库，但是笔者认为这样不够spring style，而且，redistemplate封装了底层的实现，未来如果我们不用jedis了，我们可以直接更换底层的库，而不用修改上层的代码。更方便的是，使用redistemplate，我们不用关心redis连接的释放问题，否则新手很容易忘记释放连接而导致应用卡死。

需要注意的是，这里不能通过autowire的方式引用redistemplate，因为rediscache并不是spring容器里的bean。所以我们需要手动地去调用容器的getbean方法来拿到这个bean，具体的实现方式请参考github中的代码。

我们采用的redis序列化方式是默认的jdk序列化。所以数据库的查询对象（比如product类）需要实现serializable接口。
这样，我们就实现了一个优雅的、科学的并且具有spring style的redis缓存类。

开启二级缓存

接下来，我们需要在productmapper.xml中开启二级缓存：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<!doctype mapper
  public "-//mybatis.org//dtd mapper 3.0//en"
  "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="com.wooyoo.learning.dao.mapper.productmapper">
 <!-- 开启基于redis的二级缓存 -->
 <cache type="com.wooyoo.learning.util.rediscache"/>
 <select id="select" resulttype="product">
  select * from products where id = #{id} limit 1
 </select>
 <update id="update" parametertype="product" flushcache="true">
  update products set name = #{name}, price = #{price} where id = #{id} limit 1
 </update>
</mapper>

<cache type="com.wooyoo.learning.util.rediscache"/>表示开启基于redis的二级缓存，并且在update语句中，我们设置flushcache为true，这样在更新product信息时，能够自动失效缓存（本质上调用的是clear方法）。

测试

配置h2内存数据库

至此我们已经完成了所有代码的开发，接下来我们需要书写单元测试代码来测试我们代码的质量。我们刚才开发的过程中采用的是mysql数据库，而一般我们在测试时经常采用的是内存数据库。这里我们使用h2作为我们测试场景中使用的数据库。

要使用h2也很简单，只需要跟使用mysql时配置一下即可。在application.yml文件中：

---
spring:
 profiles: test
 # 数据库配置
 datasource:
 url: jdbc:h2:mem:test
 username: root
 password: 123456
 driver-class-name: org.h2.driver
 schema: classpath:schema.sql
 data: classpath:data.sql

为了避免和默认的配置冲突，我们用---另起一段，并且用profiles: test表明这是test环境下的配置。然后只要在我们的测试类中加上@activeprofiles(profiles = "test")注解来启用test环境下的配置，这样就能一键从mysql数据库切换到h2数据库。

在上述配置中，schema.sql用于存放我们的建表语句，data.sql用于存放insert的数据。这样当我们测试时，h2就会读取这两个文件，初始化我们所需要的表结构以及数据，然后在测试结束时销毁，不会对我们的mysql数据库产生任何影响。这就是内存数据库的好处。另外，别忘了在pom.xml中将h2的依赖的scope设置为test。

使用spring boot就是这么简单，无需修改任何代码，轻松完成数据库在不同环境下的切换。

编写测试代码

因为我们是通过spring initializer初始化的项目，所以已经有了一个测试类——springbootmybatiswithredisapplicationtests。

spring boot提供了一些方便我们进行web接口测试的工具类，比如testresttemplate。然后在配置文件中我们将log等级调成debug，方便观察调试日志。具体的测试代码如下：

@runwith(springrunner.class)
@springboottest(webenvironment = springboottest.webenvironment.random_port)
@activeprofiles(profiles = "test")
public class springbootmybatiswithredisapplicationtests {
 @localserverport
 private int port;
 @autowired
 private testresttemplate resttemplate;
 @test
 public void test() {
  long productid = 1;
  product product = resttemplate.getforobject("http://localhost:" + port + "/product/" + productid, product.class);
  assertthat(product.getprice()).isequalto(200);
  product newproduct = new product();
  long newprice = new random().nextlong();
  newproduct.setname("new name");
  newproduct.setprice(newprice);
  resttemplate.put("http://localhost:" + port + "/product/" + productid, newproduct);
  product testproduct = resttemplate.getforobject("http://localhost:" + port + "/product/" + productid, product.class);
  assertthat(testproduct.getprice()).isequalto(newprice);
 }
}

在上述测试代码中：

我们首先调用get接口，通过assert语句判断是否得到了预期的对象。此时该product对象会存入redis中。

然后我们调用put接口更新该product对象，此时redis缓存会失效。

最后我们再次调用get接口，判断是否获取到了新的product对象。如果获取到老的对象，说明缓存失效的代码执行失败，代码存在错误，反之则说明我们代码是ok的。

书写单元测试是一个良好的编程习惯。虽然会占用你一定的时间，但是当你日后需要做一些重构工作时，你就会感激过去写过单元测试的自己。

查看测试结果

我们在intellij中点击执行测试用例，测试结果如下：

显示的是绿色，说明测试用例执行成功了。

总结

本篇文章介绍了如何通过spring boot、mybatis以及redis快速搭建一个现代化的web项目，并且同时介绍了如何在spring boot下优雅地书写单元测试来保证我们的代码质量。当然这个项目还存在一个问题，那就是mybatis的二级缓存只能通过flush整个db来实现缓存失效，这个时候可能会把一些不需要失效的缓存也给失效了，所以具有一定的局限性。