什么是缓存?一级缓存?二级缓存?

Posted 2023-04-07

参考技术A 分类: 电脑/网络 >> 操作系统/系统故障
解析:

L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32— 256KB。

L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达256-1MB，有的高达2MB或者3MB。

L3 Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。

Mybatis----缓存（一级缓存二级缓存）

7. 查询缓存

7.1 什么是查询缓存

mybatis提供查询缓存，用于减轻数据库压力，提高数据库性能。

mybatis提高一级缓存和二级缓存。

一级缓存是sqlSession级别的缓存。在操作数据库时需要构造sqlSession对象，在对象中有一个数据结构（HashMap）用于存储缓存数据。不同的sqlSession之间的缓存数据区域（HashMap）是互相不影响的。

二级缓存是mapper级别的缓存。多个sqlSession去操作同一个Mapper.xml的sql语句，多个sqlSession可以共用二级缓存，二级缓存是跨sqlSession的！

为什么要用缓存？

如果缓存中有数据就不用从数据库中获取，大大提高了系统性能。

7.2 一级缓存

7.2.1 一级缓存的工作原理

第一次发起查询用户id为1的用户信息，先去找缓存中是否有id为1的用户信息，如果没有，从数据库查询用户信息。

得到用户信息，将用户信息存储到一级缓存中。

 

如果sqlSession去执行commit操作（执行插入、更新、删除），清空sqlSession中的一级缓存，这样做的目的为了让缓存中存储的是最新的信息，避免脏读。

 

第二次发起查询用户id为1的用户信息，先去找缓存中是否有id为1的用户信息，缓存中有，直接从缓存中获取用户信息。

7.2.2 一级缓存测试

mybatis默认支持一级缓存，不需要在配置文件去配置。

按照上边一级缓存原理步骤去测试。

    //一级缓存测试
    @Test
    public void testCache1() throws Exception {
        SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
        UserMapper userMapper=sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
        
        //第一次发起请求，查询id为1的用户
        User user1 = userMapper.findUserById(1);
        System.out.println(user1);
        
        //commit操作
        //更新user1的信息，去清空缓存
        user1.setUsername("谢军帅");
        userMapper.updateUser(user1);
        sqlSession.commit();
        
        //第二次发起请求，查询id为1的用户
        User user2 = userMapper.findUserById(1);
        System.out.println(user2);
        
        sqlSession.close();
    }

7.2.3 一级缓存应用

正式开发，是将mybatis和spring进行整合开发，事务控制在service中。

一个service方法中包括 很多mapper方法调用。

 

service{

         //开始执行时，开启事务，创建SqlSession对象

         //第一次调用mapper的方法findUserById(1)

        

         //第二次调用mapper的方法findUserById(1)，从一级缓存中取数据

         //方法结束，sqlSession关闭

}

 

如果是执行两次service调用查询相同 的用户信息，不走一级缓存，因为session方法结束，sqlSession就关闭，一级缓存就清空。

7.3 二级缓存

7.3.1 二级缓存原理 

 首先要开启mybatis的二级缓存。

sqlSession1去查询用户id为1的用户信息，查询到用户信息会将查询数据存储到二级缓存中。

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如果sqlSession3 去执行相同mapper下sql，执行commit提交，清空该mapper下的二级缓存区域的数据。

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sqlSession2去查询用户id为1的用户信息，去缓存中找是否存在数据，如果存在直接从缓存中取出数据。

二级缓存与一级缓存的区别，二级缓存的范围更大，多个SQLSession可以共享一个UserMapper的二级缓存区域。

UserMapper有一个二级缓存区域（按照namespace分），其它mapper也有自己的二级缓存区域（按照namespace分）。

每一个namespace的mapper有一个二级缓存区域，两个mapper的namespace 如果相同，这两个mapper执行sql查询到数据将存在相同的 二级缓存区域中。

7.2.3 开启二级缓存

mybatis的二级缓存 是mapper范围级别，除了在SqlMapConfig.xml设置二级缓存的总开关，还要在具体的 mapper.xml 中开启二级缓存。

在核心配置文件SqlMapConfig.xml中加入

<setting name="cacheEnabled" value="true"/>

	描述	允许值	默认值
cacheEnabled	对在此配置文件下的所有cache 进行全局性开/关设置。	true false	true

在UserMapper.xml中开启二级缓存，UserMapper.xml下的sql执行完会存储到它的缓存区域（HashMap）。

 

 7.3.3  设置POJO类实现序列化接口

为了将缓存数据取出  执行反序列化操作，因为二级缓存存储介质多种多样，不一定在内存。 

7.3.4 测试方法

    //二级缓存测试
    @Test
    public void testCache2() throws Exception {
        SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();
        SqlSession sqlSession2 = sqlSessionFactory.openSession();
        SqlSession sqlSession3 = sqlSessionFactory.openSession();
        
        UserMapper userMapper1 = sqlSession1.getMapper(UserMapper.class);
        //第一次发起请求，查询id为1的用户
        User user1 = userMapper1.findUserById(1);
        System.out.println(user1);
        //这里执行关闭操作，将sqlSession中的数据写到二级缓存区域
        sqlSession1.close();
        
        
        //使用sqlSession3执行commit()操作
        UserMapper userMapper3 = sqlSession3.getMapper(UserMapper.class);
        User user3=userMapper3.findUserById(1);
        user3.setUsername("梦茜");
        userMapper3.updateUser(user3);
        //执行提交，清空UserMapper下的二级缓存
        sqlSession3.commit();
        sqlSession3.close();
        
        
        UserMapper userMapper2 = sqlSession2.getMapper(UserMapper.class);
        //第二次发起请求，查询id为1的用户
        User user2 = userMapper2.findUserById(1);
        System.out.println(user2);
        
        sqlSession2.close();
    }

7.3.5 useCache配置

 在statement中设置useCache=false 可以禁用当前select 语句的二级缓存，即每次查询都会发出sql去查询数据库，默认情况是true，即该sql使用二级缓存。

    <select id="findUserById" parameterType="int" resultType="user" useCache="false">
        SELECT * from USER WHERE id=#{id}
    </select>

总结：针对每次查询都需要最新的数据，要设置useCache=false，禁用二级缓存。

7.3.6 刷新缓存（就是清空缓存）

　　在mapper的同一个namespace中，如果有其它insert、update、delete操作数据后需要刷新缓存，如果不执行刷新缓存会出现脏读。

 　　设置statement配置中的flushCache="true"属性，默认情况下为true即刷新缓存，如果改成false则不会刷新。使用缓存时如果手动修改数据库表中的查询数据会出现脏读。

如下：

<insert id="insertUser" parameterType="xxx.xxx.User" flushCache="true">

总结：一般执行完 commit 操作都需要刷新缓存，flushCache=true 表示刷新缓存，这样避免数据库的脏读。

 7.4 mybatis整合ehcache

 7.4.1 分布式缓存

我们系统为了提高系统并发，性能、一般对系统进行分布式部署（集群部署方式）

不使用分布缓存，缓存的数据在各个 服务器 单独存储，不方便系统 开发。所以要使用分布式缓存对缓存数据进行集中管理。

 mybatis无法实现分布式缓存，需要和其它分布式缓存框架进行整合。

7.4.2 整合方法（掌握）

mybatis提供了一个cache接口，如果要实现自己的缓存逻辑，实现cache接口开发即可。

 mybatis和ehcache整合，mybatis和ehcache整合包中提供了一个cache接口的实现类。

mybatis包下的接口：

 

mybatis默认实现的cache实现类：

 

 7.4.3 加入ehcache包

向lib包中导入这两个jar，然后builde path

7.4.4 整合ehcache

配置mapper.xml中cache中的type 为 ehcache的cache接口的实现类型。

    <!-- 开启本mapper的namespace下的二级缓存
        type:指定cache接口的实现类的类型，mybatis默认使用PerpetualCache
        要和ehcache整合，需要配置type为ehcache实现cache接口的类型
     -->
    <cache type="org.mybatis.caches.ehcache.EhcacheCache"/>

7.4.5 加入ehcache的配置文件

在classpath下配置ehcache.xml

<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:noNamespaceSchemaLocation="../config/ehcache.xsd">
    <diskStore path="F:\\develop\\ehcache" />
    <defaultCache 
        maxElementsInMemory="1000" 
        maxElementsOnDisk="10000000"
        eternal="false" 
        overflowToDisk="false" 
        timeToIdleSeconds="120"
        timeToLiveSeconds="120" 
        diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"
        memoryStoreEvictionPolicy="LRU">
    </defaultCache>
</ehcache>

7.5 二级缓存的应用场景

         对于访问多的查询请求且用户对查询结果实时性要求不高，此时可采用mybatis二级缓存技术降低数据库访问量，提高访问速度，业务场景比如：耗时较高的统计分析sql、电话账单查询sql等。

         实现方法如下：通过设置刷新间隔时间，由mybatis每隔一段时间自动清空缓存，根据数据变化频率设置缓存刷新间隔flushInterval，比如设置为30分钟、60分钟、24小时等，根据需求而定。

7.6 二级缓存局限性

　　mybatis二级缓存对细粒度的数据级别的缓存实现不好，比如如下需求：对商品信息进行缓存，由于商品信息查询访问量大，但是要求用户每次都能查询最新的商品信息，此时如果使用mybatis的二级缓存就无法实现当一个商品变化时只刷新该商品的缓存信息而不刷新其它商品的信息，因为mybaits的二级缓存区域以mapper为单位划分，当一个商品信息变化会将所有商品信息的缓存数据全部清空。解决此类问题需要在业务层根据需求对数据有针对性缓存。

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　　比如：京东商城，有一万件商品缓存在二级缓存中，只对一件商品执行commit操作，就会清空二级缓存区域（清空所有商品缓存）。

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