玩转Spring Cache --- @Cacheable使用在MyBatis的Mapper接口上（解决Null key returned for cache operation）【享学Spring】

桃扇骨 2021-12-11 13:17 1348阅读 0赞

#### 每篇一句 ####

> 累吗？穷都不怕还怕累？只要干不死就往死里干

#### 前言 ####

据我观察，很多小伙伴学习一门技术一般都是`度娘 + ctrl v`的模式。比如本文的知识点，从网络的世界里你能找到有人介绍说：`@Cacheable`不仅仅能标注在实例方法上，**也能标注在接口方法上**。

so，你回来试了试把它标注在自己的`MyBatis`的`Mapper接口`上，希望它能帮助分摊DB的压力。**想法非常正派且看似可行**，但一经实操却发现发现报错如下：

java.lang.IllegalArgumentException: Null key returned for cache operation (maybe you are using named params on classes without debug info?) Builder ...

**顿时丈二的和尚了有木有**，难道网上说法有误是个坑：`@Cacheable`不能使用在接口上吗？  
其实都不是，而是因为Spring它只说了其一，并没有说其二。`所以请相信，本文会给你意想不到的收获~`

#### 缓存注解使用在接口上的场景实用吗？ ####

**答：非常实用。**

我们知道`MyBatis`作为一个优秀的、灵活的持久层框架，现在被大量的使用在我们项目中（国内使用Hibernate、JPA还是较少的）。并且我们大都是用`Mapper接口` \+ `xml文件/注解`的方式去使用它来操作DB，而缓存作为缓解DB压力的一把好手，因此我们亟待需要在某些请求中在DB前面挡一层缓存。

**举例最为经典的一个使用场景**：DB里会存在某些配置表，它大半年都变不了一次，但读得又非常非常的频繁，这种场景还不在少数，因此这种case特别适合在`Mapper接口`层加入一层缓存，极大的减轻DB的压力~

#### 本文目标 ####

我们目标是：没有蛀牙–>能让缓存注解在Mapper接口上正常work~~~

## Demo示例构造 ##

现在我通过一个示例，模拟小伙伴们在`MyBatis`的Mapper接口中使用缓存注解的真实场景。

第一步：准备MyBatis环境

@Configuration
    @MapperScan(basePackages = { "com.fsx.dao"})
    @PropertySource(value = "classpath:jdbc.properties", ignoreResourceNotFound = false, encoding = "UTF-8")
    public class MyBatisConfig { 
    
        @Value("${datasource.username}")
        private String userName;
        @Value("${datasource.password}")
        private String password;
        @Value("${datasource.url}")
        private String url;
    
        // 配置数据源
        @Bean
        public DataSource dataSource() { 
            MysqlDataSource dataSource = new MysqlDataSource();
            dataSource.setUser(userName);
            dataSource.setPassword(password);
            dataSource.setURL(url);
            return dataSource;
        }
    
        @Bean
        public SqlSessionFactoryBean sqlSessionFactory() { 
            SqlSessionFactoryBean factoryBean = new SqlSessionFactoryBean();
            factoryBean.setDataSource(dataSource());
            // factoryBean.setMapperLocations(); // 若使用全注解写SQL 此处不用书写Mapper.xml文件所在地
            return factoryBean;
        }
    
    }

准备Mapper接口（为了简便**用MyBatis注解方式实现SQL查询**）：

// @Repository //备注：这个注解是没有必要的 因为已经被@MapperScan扫进去了 
    public interface CacheDemoMapper { 
    
        @Select("select * from user where id = #{id}")
        @Cacheable(cacheNames = "demoCache", key = "#id")
        User getUserById(Integer id);
    
    }

单元测试：

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
    @ContextConfiguration(classes = { RootConfig.class, CacheConfig.class, MyBatisConfig.class})
    public class TestSpringBean { 
    
        @Autowired
        private CacheDemoMapper cacheDemoMapper;
        @Autowired
        private CacheManager cacheManager;
    
    
        @Test
        public void test1() { 
            cacheDemoMapper.getUserById(1);
            cacheDemoMapper.getUserById(1);
    
            System.out.println("----------验证缓存是否生效----------");
            Cache cache = cacheManager.getCache("demoCache");
            System.out.println(cache);
            System.out.println(cache.get(1, User.class));
        }
    }

看似一切操作自如，风平浪静，但运行后报错如下：

java.lang.IllegalArgumentException: Null key returned for cache operation (maybe you are using named params on classes without debug info?) Builder[public final com.fsx.bean.User com.sun.proxy.$Proxy51.getUserById(java.lang.Integer)] caches=[demoCache] | key='#id' | keyGenerator='' | cacheManager='' | cacheResolver='' | condition='' | unless='' | sync='false'
    
    	at org.springframework.cache.interceptor.CacheAspectSupport.generateKey(CacheAspectSupport.java:578)
    	...

错误提示竟然告诉我没有key，不禁爆粗口：**接口方法上注解里写的`key = "#id"`难道程序瞎吗？**

#### 报错原因分析 ####

**要相信：所有人都可能骗人，但程序不会骗人。**  
其实报错能给我们释放至少两个信号：

1.  缓存注解确实开启而且生效了（若注解完全不生效，就不会报错）
2.  缓存注解使用时，key为null而报错

从异常信息一眼就能看出，key为`null`了。但是我们确实写了`key = "#id"`为何还会为null呢？根据异常栈去到源码处：

> 因为前面有详细分析过缓存注解的处理过程、原理，因此此处只关心关键代码即可

public abstract class CacheAspectSupport extends AbstractCacheInvoker implements BeanFactoryAware, InitializingBean, SmartInitializingSingleton { 
    	
    	...
    	private Object generateKey(CacheOperationContext context, @Nullable Object result) { 
    		Object key = context.generateKey(result);
    		if (key == null) { 
    			throw new IllegalArgumentException("Null key returned for cache operation (maybe you are " + "using named params on classes without debug info?) " + context.metadata.operation);
    		}
    		return key;
    	}
    	...
    }

就是调用这个方法生成key的时候，`context.generateKey(result);`这一句返回了null才抛出了异常，**罪魁祸首就是它了**。继续看本类`generateKey()`这个方法：

@Nullable
    		protected Object generateKey(@Nullable Object result) { 
    			if (StringUtils.hasText(this.metadata.operation.getKey())) { 
    				EvaluationContext evaluationContext = createEvaluationContext(result);
    				return evaluator.key(this.metadata.operation.getKey(), this.metadata.methodKey, evaluationContext);
    			}
    			return this.metadata.keyGenerator.generate(this.target, this.metadata.method, this.args);
    		}

从代码中可知，这是因为解析`#id`这个`SpEL`表达式的时候返回了null，到这就定位到问题的根本所在了。

**若要继续分析下去，那就是和SpEL关系很大了**。所以我觉得有必要先了解Spring的`SpEL`的解析过程和简单原理，若你还不了解，可以参照：[【小家Spring】SpEL你感兴趣的实现原理浅析spring-expression~(SpelExpressionParser、EvaluationContext、rootObject)][Spring_SpEL_spring-expression_SpelExpressionParser_EvaluationContext_rootObject]

其实导致SpEL返回null的最初原因，在于`MethodBasedEvaluationContext`这个类对方法参数的解析上。它解析方法参数时用到了`ParameterNameDiscoverer`去解析方法入参的名字，而关键在于：**实现类`DefaultParameterNameDiscoverer`是拿不到接口参数名的。**

##### DefaultParameterNameDiscoverer获取方法参数名示例 #####

下面给出一个示例，方便更直观的看到`DefaultParameterNameDiscoverer`的效果：

public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException { 
            DefaultParameterNameDiscoverer discoverer = new DefaultParameterNameDiscoverer();
    
    
            // 实现类CacheDemoServiceImpl能正常获取到方法入参的变量名
            Method method = CacheDemoServiceImpl.class.getMethod("getFromDB", Integer.class);
            String[] parameterNames = discoverer.getParameterNames(method);
            System.out.println(ArrayUtils.toString(parameterNames)); //{id}
            // 直接从method里拿 永远都是arg0/arg1...哦~~~需要注意
            Arrays.stream(method.getParameters()).forEach(p -> System.out.println(p.getName())); //arg0
    
    
            // 接口CacheDemoService不能获取到方法的入参
            method = CacheDemoService.class.getMethod("getFromDB", Integer.class);
            parameterNames = discoverer.getParameterNames(method);
            System.out.println(ArrayUtils.toString(parameterNames)); //{}
    
            method = CacheDemoMapper.class.getMethod("getUserById", Integer.class);
            parameterNames = discoverer.getParameterNames(method);
            System.out.println(ArrayUtils.toString(parameterNames)); //{}
    
    
            //虽然DefaultParameterNameDiscoverer拿不到，但是method自己是可以拿到的，只是参数名是arg0/arg1... 这样排序的
            Arrays.stream(method.getParameters()).forEach(p -> System.out.println(p.getName())); //arg0
        }

通过此例就不用我再多说了，知道上面的`generateKey()`方法返回`null`是肿么回事了吧~

## 怎么破？ ##

问题已经定位了，我从来不缺解决方案。下面我给小伙伴们介绍三种，任君选择

##### 方案一：使用a0/p0的方式去对方法入参进行引用 #####

说了很多次了，`key`中使用SpEL表达式，即可用字段名，也可以用`a0/p0`这种按照顺序的方式去获取，形如这样：

@Cacheable(cacheNames = "demoCache", key = "#a0")

运行一把试试，**终于一切正常，并且缓存也生效了**：

----------验证缓存是否生效----------
    org.springframework.cache.concurrent.ConcurrentMapCache@709ed6f3
    User(id=1, name=fsx, age=21)

这种方案使用起来相对非常简单（**把控好参数顺序**），并且得到了**源生支持无需额外开发**，所以推荐使用~

##### 方案二：自定义注解 + KeyGenerator #####

从之前的源码分析知道，如果自己不指定`key`这个属性，会交给`KeyGenerator`去自动生成，此方案就是以这个原理为理论基础实现的。

**但是，难道需要给每个方法都定一个个性化的`KeyGenerator`来解决？？？**  
当然这样也是一种解决方案，但是也太麻烦了，现在此方案不可能落地的。所以本文需要结合一个**自定义注解**，绕开key这个属性然后加上一个\*\*通用的`KeyGenerator`\*\*来解决问题，下面我直接给出示例代码：

1、自定义一个自己的注解，绕过key，提供一个新属性`mykey`

@Target({ ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Inherited
    @Documented
    @Cacheable
    public @interface MyCacheable { 
        
        @AliasFor("cacheNames")
        String[] value() default { };
        @AliasFor("value")
        String[] cacheNames() default { };
        String key() default "";
        String keyGenerator() default "";
        String cacheManager() default "";
        String cacheResolver() default "";
        String condition() default "";
        String unless() default "";
        boolean sync() default false;
    
    	// 自定义的属性，代替key属性（请不要使用key属性了）
        String myKey() default "";
    }

2、准备一个通用的`KeyGenerator`来可以处理自定义注解的`myKey`属性：

@EnableCaching // 使用了CacheManager，别忘了开启它 否则无效
    @Configuration
    public class CacheConfig extends CachingConfigurerSupport { 
    
        @Bean(name = "myMethodParamKeyGenerator")
        public KeyGenerator myMethodParamKeyGenerator() { 
            return (target, method, params) -> { 
                //获得注解
                MyCacheable myCacheable = AnnotationUtils.findAnnotation(method, MyCacheable.class);
                if (myCacheable != null) { 
                    String myKey = myCacheable.myKey();
                    if (myKey != null && StringUtils.hasText(myKey)) { 
                        //获取方法的参数集合
                        Parameter[] parameters = method.getParameters();
                        StandardEvaluationContext context = new StandardEvaluationContext();
    
                        //遍历参数，以参数名和参数对应的值为组合，放入StandardEvaluationContext中
                        // 注意：若没有java8的编译参数-parameters，参数名都回事arg0,arg1... 若有参数就是具体的参数名了
                        for (int i = 0; i < parameters.length; i++) { 
                            context.setVariable(parameters[i].getName(), params[i]);
                        }
    
    
                        ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
                        //根据newKey来解析获得对应值
                        Expression expression = parser.parseExpression(myKey);
                        return expression.getValue(context, String.class);
    
                    }
                }
                return params[0].toString();
            };
        }
        ...
    }

3、把新注解使用在我们的`Mapper`接口上：

// @Repository //备注：这个注解是没有必要的 因为已经被@MapperScan扫进去了
    public interface CacheDemoMapper { 
    
        @Select("select * from user where id = #{id}")
        @MyCacheable(cacheNames = "demoCache", /*key = "#a0"*/ keyGenerator = "myMethodParamKeyGenerator", myKey = "#arg0")
        User getUserById(Integer id);
    
    }

运行如上测试用例：**缓存生效，正常work**

> 此方案我个人也是比较推荐的，不仅仅能解决问题，而且还能达到`炫技`的效果。（不要说炫技无用，炫技从另外一方面能反映出你的实力，领导才能看中你嘛~~~当然，在生产环境下不要过度炫技）

##### 方案三：开启Java8的`-parameters` 编译参数 #####

方案二有个弊端，就是只能使用`arg0、arg1`这种方式引用到入参的值，使用起来不是特别的方便。原因是Java编译器在**编译的时候**就已经把`Method`的形参变量名抹去了。若想保留这个值，`Java8`提供了`-parameters`**编译参数**来实现：

> 此处处理编译以Idea为例，若是用maven编译的话，方式雷同。  
> 步骤：setting-Java Compiler（如下图）：  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Y2NDEzODU3MTI_size_16_color_FFFFFF_t_70]

加入此参数后，**编译后**再运行。这时，你的`myKey`就只能这么写了：`myKey = "#id"`（\#变量名x形式） 一切正常~

> 此种方其实我是并不推荐的，因为它还得强依赖于**编译参数**，有这种强依赖还是不太好

#### 总结 ####

虽然说**程序员最重要的技能**是`ctrl c加ctrl v`。拿来主义固然是好，但是我建议还是得活出差异化，否则怎么脱颖而出呢？**因此我是支持`狂造`你的代码，只有你的`花招`多了，你才是那个特别的你。**

熟悉我写博文的小伙伴应该知道，我很少介绍一种技术的基本使用，而是注重`乱造`代码，因为我还是比较注重分享稍微高质量一些的知识，也希望前行的路上有你的支持和鼓励

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