iBATIS缓存

左手的ㄟ右手 2022-09-21 15:17 172阅读 0赞

为了提高应用程序性能，一种比较通用的方法是使用缓存技术来减少与数据库之间的交互。缓存技术是一种“以空间换时间”的设计理念，利用内存空间资源来提高数据检索速度的有效手段之一。

iBATIS以一种简单、易用、灵活的方式实现了数据缓存。下面，首先看一下iBATIS关于缓存部分的核心类图：

![iBATIS缓存核心类图][iBATIS]

关于这些类的用途，在注释中做了比较概括性的说明，下面就来仔细的讲一下这些类的用途以及它们是如何工作的。

在iBATIS中，可以配置多个缓存，每个cacheModel的配置对应一个CacheModel类的一个对象。其中包括id等配置信息。iBATIS通过这些配置信息来定义缓存管理的行为。

缓存的目的是为了能够实现数据的高速检索。在程序中，数据是用对象表示的；为了能够检索到以缓存的数据对象，每个数据对象必须拥有一个唯一标识，在iBATIS中，这个唯一标识用CacheKey来表示。

那么，缓存的数据保存到什么地方了呢？如何实现数据的快速检索呢？答案在CacheController的实现类中。每个CacheController中都有一个Map类型的属性cache来保存被缓存的数据，其中key为CacheKey类型，value为Object类型；需要关注的是CacheKey对象的hashCode的生成算法，每次调用CacheKey对象的update方法时，都会更新它的hashCode值，关于hashCode值的计算方法后续在给出详细说明。

在拥有了数据缓存区后，就可以向其中存放数据和检索数据了。在iBATIS中，有多种的缓存管理策略，也可以自定义缓存管理策略。

关于缓存的功能，主要有两种类型：一种是对外提供的功能：数据存储和数据检索；另外一种是内部管理的功能：缓存对象标识的生成，缓存区刷新，数据检索算法等。下面就逐一介绍这些功能的代码实现。

1. 数据存储

首先看一下CacheModel中的putObject方法是如何实现的

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **void** putObject(CacheKey key, Object value) \{  
2.      **if** (**null** == value) value = NULL\_OBJECT;  
3.      //关于缓存的操作，需要互斥  
4.      **synchronized** ( **this** )  \{  
5.       **if** (serialize && !readOnly && value != NULL\_OBJECT) \{  
6.         //需要序列化，并且非只读，则需要将缓存对象序列化到内存，以供后续检索使用  
7.          //readOnly为false时，不能直接将对象引用直接返回个客户程序  
8.         **try** \{  
9.           ByteArrayOutputStream bos = **new** ByteArrayOutputStream();  
10.          ObjectOutputStream oos = **new** ObjectOutputStream(bos);  
11.          oos.writeObject(value);  
12.          oos.flush();  
13.          oos.close();  
14.          value = bos.toByteArray();  
15.        \} **catch** (IOException e) \{  
16.          **throw** **new** RuntimeException("Error caching serializable object.  Cause: " + e, e);  
17.        \}  
18.      \}  
19.      //如果执行了内存序列化，则保存的是它的字节数组  
20.      controller.putObject(**this**, key, value);  
21.      **if** ( log.isDebugEnabled() )  \{  
22.        log("stored object", **true**, value);  
23.      \}  
24.    \}  
25.  \}

因为真正缓存数据对象的地方是在CacheController中，所以CacheModel的putObject方法中会调用CacheController的putObject方法执行真正的数据存储。由于不同的CacheController实现的缓存管理方式不同，所以putObject实现也各不相同。下面分别介绍不同的CacheController实现的putObject方法

1) FifoCacheController

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **void** putObject(CacheModel cacheModel, Object key, Object value) \{  
2.    //保存到Map中  
3.    cache.put(key, value);  
4.    //保存key到keyList  
5.    keyList.add(key);  
6.    //如果当前key的数量大于缓存容量时，移除keyList和cache中的第一个元素，达到先进先出的目的  
7.    **if** (keyList.size() > cacheSize) \{  
8.      **try** \{  
9.        Object oldestKey = keyList.remove(0);  
10.       cache.remove(oldestKey);  
11.     \} **catch** (IndexOutOfBoundsException e) \{  
12.       //ignore  
13.     \}  
14.   \}  
15. \}

2）LruCacheController

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **void** putObject(CacheModel cacheModel, Object key, Object value) \{  
2.    cache.put(key, value);  
3.    keyList.add(key);  
4.    **if** (keyList.size() > cacheSize) \{  
5.      **try** \{  
6.        //取得keyList中的第一个元素作为最近最少用的key，为什么呢？  
7.         //这个问题等到讲解它的getObject方法时别会知晓  
8.        Object oldestKey = keyList.remove(0);  
9.        cache.remove(oldestKey);  
10.     \} **catch** (IndexOutOfBoundsException e) \{  
11.       //ignore  
12.     \}  
13.   \}  
14. \}

3）MemoryCacheController

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **void** putObject(CacheModel cacheModel, Object key, Object value) \{  
2.    Object reference = **null**;  
3.    //根据配置创建响应的引用类型，此种缓存管理方式完全交给jvm的垃圾回收器来管理  
4.     //创建好引用后，将数据对象放入到引用中  
5.    **if** (referenceType.equals(MemoryCacheLevel.WEAK)) \{  
6.      reference = **new** WeakReference(value);  
7.    \} **else** **if** (referenceType.equals(MemoryCacheLevel.SOFT)) \{  
8.      reference = **new** SoftReference(value);  
9.    \} **else** **if** (referenceType.equals(MemoryCacheLevel.STRONG)) \{  
10.     reference = **new** StrongReference(value);  
11.   \}  
12.   //在缓存中保存引用  
13.   cache.put(key, reference);  
14. \}

4）OSCacheController

这个缓存管理使用了OSCache来管理缓存，这里就不做仔细的介绍了。

2. 数据检索

在数据被放置到缓存区中以后，程序需要根据一定的条件进行数据检索。首先看一下CacheModel类的getObject方法是如何检索数据的

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** Object getObject(CacheKey key) \{  
2.      Object value = **null**;  
3.    //互斥访问缓冲区  
4.    **synchronized** (**this**) \{  
5.      **if** (flushInterval != NO\_FLUSH\_INTERVAL  
6.          && System.currentTimeMillis() - lastFlush > flushInterval) \{  
7.        //如果到了定期刷新缓冲区时，则执行刷新  
8.        flush();  
9.      \}  
10.     //根据key来从CacheController中取得数据对象  
11.     value = controller.getObject(**this**, key);  
12.     **if** (serialize && !readOnly &&  
13.             (value != NULL\_OBJECT && value != **null**)) \{  
14.       //如果需要序列化，并且非只读，则从内存中序列化出一个数据对象的副本  
15.       **try** \{  
16.         ByteArrayInputStream bis = **new** ByteArrayInputStream((**byte**\[\]) value);  
17.         ObjectInputStream ois = **new** ObjectInputStream(bis);  
18.         value = ois.readObject();  
19.         ois.close();  
20.       \} **catch** (Exception e) \{  
21.         **throw** **new** RuntimeException("Error caching serializable object.  Be sure you're not attempting to use " +  
22.                                          "a serialized cache for an object that may be taking advantage of lazy loading.  Cause: " + e, e);  
23.       \}  
24.     \}  
25.     //下面的两个操作是用来计算缓存区数据检索的命中率的  
26.     //对于缓冲区的数据检索请求加一操作  
27.     requests++;  
28.     //如果检索到数据，则命中数加一  
29.     **if** (value != **null**) \{  
30.       hits++;  
31.     \}  
32.     **if** ( log.isDebugEnabled() )  \{  
33.         **if** ( value != **null** )  \{  
34.           log("retrieved object", **true**, value);  
35.         \}  
36.         **else**  \{  
37.             log("cache miss", **false**, **null**);  
38.         \}  
39.     \}  
40.   \}  
41.   **return** value;  
42. \}

真正的数据检索操作是在CacheController的实现类中进行的，下面就分别来看一下各个实现类是如何检索数据的。

1) FifoCacheController

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** Object getObject(CacheModel cacheModel, Object key) \{  
2.    //直接从Map中取得  
3.    **return** cache.get(key);  
4.  \}

2) LruCacheController

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** Object getObject(CacheModel cacheModel, Object key) \{  
2.    Object result = cache.get(key);  
3.    //因为这个key被使用了，如果检索到了数据，则将其移除并重新放置到队尾  
4.     //这样的目的就是保持最近使用的key放在队尾，而对头为最近未使用的  
5.     //如果没有检索到对象，则直接将该key移除  
6.    keyList.remove(key);  
7.    **if** (result != **null**) \{  
8.      keyList.add(key);  
9.    \}  
10.   **return** result;  
11. \}

3) MemoryCacheController

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** Object getObject(CacheModel cacheModel, Object key) \{  
2.    Object value = **null**;  
3.    //取得引用对象  
4.    Object ref = cache.get(key);  
5.    **if** (ref != **null**) \{  
6.      //从引用对象中取得数据对象  
7.      **if** (ref **instanceof** StrongReference) \{  
8.        value = ((StrongReference) ref).get();  
9.      \} **else** **if** (ref **instanceof** SoftReference) \{  
10.       value = ((SoftReference) ref).get();  
11.     \} **else** **if** (ref **instanceof** WeakReference) \{  
12.       value = ((WeakReference) ref).get();  
13.     \}  
14.   \}  
15.   **return** value;  
16. \}

3 唯一标识的生成

在iBATIS中，用CacheKey来标识一个缓存对象，而CacheKey通常是作为Map中的key存在，所以CacheKey的hashCode的计算方法异常重要。影响hashCode的值有很多方面的因素，对每一个影响hashCode的元素，都需要调用CacheKey的update方法来重新计算hashCode值。下面我们就来看一下CacheKey的创建以及计算的相关过程。

首先CacheKey是在BaseDataExchange类的getCacheKey方法中被创建的。

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** CacheKey getCacheKey(StatementScope statementScope, ParameterMap parameterMap, Object parameterObject) \{  
2.    CacheKey key = **new** CacheKey();  
3.    //取得parameterObject中的数据，这个parameterObject就是客户端传递过来的参数对象  
4.    Object\[\] data = getData(statementScope, parameterMap, parameterObject);  
5.    //根据parameterObject中的数据去重计算hashCode  
6.    **for** (**int** i = 0; i < data.length; i++) \{  
7.      **if** (data\[i\] != **null**) \{  
8.        key.update(data\[i\]);  
9.      \}  
10.   \}  
11.   **return** key;  
12. \}

这个方法被MappedStatement中的getCacheKey调用

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** CacheKey getCacheKey(StatementScope statementScope, Object parameterObject) \{  
2.    Sql sql = statementScope.getSql();  
3.    ParameterMap pmap = sql.getParameterMap(statementScope, parameterObject);  
4.    CacheKey cacheKey = pmap.getCacheKey(statementScope, parameterObject);  
5.    //statement id对hashCode有影响  
6.    cacheKey.update(id);  
7.    cacheKey.update(baseCacheKey);  
8.    //sql语句对hashCode有影响  
9.    cacheKey.update(sql.getSql(statementScope, parameterObject)); //Fixes bug 953001  
10.   **return** cacheKey;  
11. \}

真正需要CacheKey对象的地方是在CacheStatement类中

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** CacheKey getCacheKey(StatementScope statementScope, Object parameterObject) \{  
2.    CacheKey key = statement.getCacheKey(statementScope, parameterObject);  
3.    //如果不可读并且不被序列化，那么当前的SessionScope也对hashCode有影响  
4.     //而真正起作用的是SessionScope的id属性  
5.     //也就是说这个缓存与调用线程的会话有关，当前线程所存储的数据不能被其他线程使用  
6.    **if** (!cacheModel.isReadOnly() && !cacheModel.isSerialize()) \{  
7.      key.update(statementScope.getSession());  
8.    \}  
9.    **return** key;  
10. \}

经过上述一系列的getCacheKey调用，将对CacheKey有影响的因素施加给了hashCode。其中对CacheKey的hashCode起影响作用的因素主要有：baseCacheKey，sql语句，参数值，statement id。可能产生影响的因素是session id。

现在我们知道了决定CacheKey的相关因素，也就知道了iBATIS是如何唯一的确定一个缓存对象。

经过以上的代码分析，可以掌握iBatis如何生成CacheKey对象和计算其hashCode值，以及存储和检索数据对象。这些正是iBATIS缓存的基础，掌握了这些实现原理，有助于我们更高效的使用iBATIS缓存功能，或者是开发自己的缓存系统。

[iBATIS]: /images/20220721/f797bf19c6224b0591b121e1b1651423.png
[view plain]: http://blog.csdn.net/prince2270/article/details/5977512#

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