Spring Boot2.X（一）使用Spring Cache + Redis 实现缓存

一、Spring Cache

1、基本介绍

基于注释（annotation）的缓存（cache）技术是在Spring 3.1 引入的，它本质上不是一个具体的缓存实现方案（例如 EHCache），而是一个对缓存使用的抽象，通过在既有代码中添加少量它定义的各种 annotation，就能够达到缓存方法的返回对象的效果。

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临时存储方案，也支持和主流的专业缓存例如Redis集成。

主要特点如下：

• 通过少量的配置 annotation 注释即可使得既有代码支持缓存
• 支持 Spring Express Language，能使用对象的任何属性或者方法来定义缓存的 key 和 condition
• 支持 AspectJ，并通过其实现任何方法的缓存支持
• 支持自定义 key 和自定义缓存管理者，具有相当的灵活性和扩展性

2、常用缓存注解

spring cache 常用注解： @Cacheable、@CachePut 和 @CacheEvict

2.1、@Cacheable

作用： 主要针对方法配置，能够根据方法的请求参数对其结果进行缓存。

参数介绍：

value：缓存的名称

每一个缓存名称代表一个缓存对象。当一个方法填写多个缓存名称时将创建多个缓存对象。当多个方法使用同一缓存名称时相同参数的缓存会被覆盖。所以通常情况我们使用“包名+类名+方法名”或者使用接口的RequestMapping作为缓存名称防止命名重复引起的问题。

单缓存名称：@Cacheable(value=”mycache”)
多缓存名称：@Cacheable(value={”cache1”,”cache2”}

key：缓存的 key

key标记了缓存对象下的每一条缓存。如果不指定key则系统自动按照方法的所有入参生成key，也就是说相同的入参值将会返回同样的缓存结果。

如果指定key则要按照 SpEL 表达式编写使用的入参列表。如下列无论方法存在多少个入参，只要userName值一致，则会返回相同的缓存结果。

@Cacheable(value=”testcache”,key=”#userName”)

condition：缓存的条件

满足条件后方法结果才会被缓存。不填写则认为无条件全部缓存。

条件使用 SpEL表达式编写，返回 true 或者 false，只有为 true 才进行缓存

如下例，只有用户名长度大于2时参会进行缓存
@Cacheable(value=”testcache”,condition=”#userName.length()>2”)

2.2、@CachePut

作用： 主要针对方法配置，能够根据方法的请求参数对其结果进行缓存。和 @Cacheable 不同的是，它每次都会触发真实方法的调用，此注解常被用于更新缓存使用。

参数介绍：

value：缓存的名称

@CachePut(value=”mycache”)
@CachePut(value={”cache1”,”cache2”}

key：缓存的 key

@CachePut(value=”testcache”,key=”#userName”)

condition：缓存的条件
@CachePut(value=”testcache”,condition=”#userName.length()>2”)

2.3、@CacheEvict

作用： 主要针对方法配置，能够根据一定的条件对缓存进行清空

参数介绍：

value 缓存的名称
删除指定名称的缓存对象。必须与下面的其中一个参数配合使用

例如：
@CacheEvict(value=”mycache”) 或者
@CacheEvict(value={”cache1”,”cache2”}

key 缓存的 key
删除指定key的缓存对象

例如：
@CacheEvict(value=”testcache”,key=”#userName”)

condition 缓存的条件
删除指定条件的缓存对象

例如：
@CacheEvict(value=”testcache”,condition=”#userName.length()>2”)

allEntries 方法执行后清空所有缓存
缺省为 false，如果指定为 true，则方法调用后将立即清空所有缓存。

例如：
@CacheEvict(value=”testcache”,allEntries=true)

beforeInvocation 方法执行前清空所有缓存
缺省为 false，如果指定为 true，则在方法还没有执行的时候就清空缓存，缺省情况下，如果方法执行抛出异常，则不会清空缓存。

例如：
@CacheEvict(value=”testcache”，beforeInvocation=true)

二、Spring Boot使用Spring cache默认缓存

Spring Boot 为我们提供了多种缓存CacheManager配置方案。默认情况下会使用基于内存map一种缓存方案ConcurrenMapCacheManager。当然我没也可以通过配置使用 Generic、JCache (JSR-107)、EhCache 2.x、Hazelcast、Infinispan、Redis、Guava、Simple等技术进行缓存实现。

这里使用默认的基于内存的方案进行举例

引入依赖

在pom文件中引入缓存包

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>

启用缓存

在启动类增加启用缓存注解@EnableCaching，该注解主要是用于spring framework中的注解驱动的缓存管理。如果使用了该注解，则就不需要在XML文件中配置cache manager了。

@SpringBootApplication 
@EnableCaching //启用缓存
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(App.class, args);
    }
}

缓存测试方法

测试方法做了一个2秒的延时

public class CacheTest {
    /**
     * 缓存测试方法延时两秒
     * @param i
     * @return
     */
    @Cacheable(value = "cache_test")
    public String cacheFunction(int i){
        try {
            long time = 2000L;
            Thread.sleep(time);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }

        return "success"+ i;
    }
}

调用缓存测试方法

这里需要注意：不能在同一个类中调用被注解缓存了的方法。也就是说缓存调用方法和缓存注解方法不能在一个类中出现。

public class HelloController {
    @Autowired
    CacheTest cacheTest;

    @GetMapping(value = "/")
    public String hello(){
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(new Date() + " " + cacheTest.cacheFunction(i));
        }
        return "/hello";
    }
}

测试结果

我们可以看出第一次执行时每间隔2秒打印了一次success

而第二次同一时间全部打印完成

Tue Jun 12 15:35:01 CST 2018 success0
Tue Jun 12 15:35:03 CST 2018 success1
Tue Jun 12 15:35:05 CST 2018 success2
Tue Jun 12 15:35:07 CST 2018 success3
Tue Jun 12 15:35:09 CST 2018 success4

Tue Jun 12 15:35:26 CST 2018 success0
Tue Jun 12 15:35:26 CST 2018 success1
Tue Jun 12 15:35:26 CST 2018 success2
Tue Jun 12 15:35:26 CST 2018 success3
Tue Jun 12 15:35:26 CST 2018 success4

三、spring boot中使用Spring cache + redis缓存

Spring Cache集成redis的运行原理

Spring缓存抽象模块通过CacheManager来创建、管理实际缓存组件，当SpringBoot应用程序引入spring-boot-starter-data-redis依赖后，容器中将注册的是CacheManager实例RedisCacheManager对象，RedisCacheManager来负责创建RedisCache作为缓存管理组件，由RedisCache操作redis服务器实现缓存数据操作。

引入redis依赖

在pom文件中引入redis

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

redis配置如下
在application.properties配置文件中增加redis配置

#redis配置
#Redis数据库索引（缓存将使用此索引编号的数据库）
spring.redis.database=10
#Redis服务器地址  
spring.redis.host=127.0.0.1
#Redis服务器连接端口
spring.redis.port=6379 
#Redis服务器连接密码（默认为空）  
spring.redis.password=****** 
#连接超时时间 毫秒（默认2000）
#请求redis服务的超时时间,这里注意设置成0时取默认时间2000
spring.redis.timeout=2000
#连接池最大连接数（使用负值表示没有限制）  
#建议为业务期望QPS/一个连接的QPS,例如50000/1000=50
#一次命令时间(borrow|return resource+Jedis执行命令+网络延迟)的平均耗时约为1ms,一个连接的QPS大约是1000
spring.redis.pool.max-active=50 
#连接池中的最大空闲连接 
#建议和最大连接数一致,这样做的好处是连接数从不减少,从而避免了连接池伸缩产生的性能开销。
spring.redis.pool.max-idle=50
#连接池中的最小空闲连接  
#建议为0，在无请求的状况下从不创建链接
spring.redis.pool.min-idle=0 
#连接池最大阻塞等待时间 毫秒（-1表示没有限制）  
#建议不要为-1，连接池占满后无法获取连接时将在该时间内阻塞等待，超时后将抛出异常。
spring.redis.pool.max-wait=2000

设置缓存生存时间

我们可以对redis缓存数据指定生存时间从而达到缓存自动失效的目的。

通过创建缓存配置文件类可以设置缓存各项参数

@Configuration
public class RedisCacheConfig {
    @Bean
    public RedisCacheManager cacheManager(RedisTemplate redisTemplate) {
        //获得redis缓存管理类
        RedisCacheManager redisCacheManager = new RedisCacheManager(redisTemplate);
        // 开启使用缓存名称做为key前缀(这样所有同名缓存会整理在一起比较容易查找)
        redisCacheManager.setUsePrefix(true);

        //这里可以设置一个默认的过期时间 单位是秒
        redisCacheManager.setDefaultExpiration(600L);
        // 设置缓存的过期时间 单位是秒
        Map<String, Long> expires = new HashMap<>();
        expires.put("pub.imlichao.CacheTest.cacheFunction", 100L);
        redisCacheManager.setExpires(expires);

        return redisCacheManager;
    }
}

设置过期时间时也可以不采用expires.put(“pub.imlichao.CacheTest.cacheFunction”, 100L)的写法，而是使用@Cacheable标签的value值进行声明，如下

@Configuration
public class RedisCacheConfig {
        ......
        // 设置缓存的过期时间 单位是秒
        Map<String, Long> expires = new HashMap<>();
        expires.put("cache_test", 100L);
        redisCacheManager.setExpires(expires);

        return redisCacheManager;
    }
}

设置缓存序列化方式

redisTemplate 默认的序列化方式为 jdkSerializeable，我们也可以使用其他序列化方式来达到不同的需求。比如我们希望缓存的数据具有可读性就可以将其序列化为json格式，json序列化可以使用Jackson2JsonRedisSerialize或FastJsonRedisSerializer。如果我们希望拥有更快的速度和占用更小的存储空间推荐使用KryoRedisSerializer进行序列化。

由于redis缓存对可读性没什么要求，而存储空间和速度是比较重要的，所以这里使用KryoRedisSerializer进行对象序列化。

添加Kryo依赖

<dependency>
     <groupId>com.esotericsoftware</groupId>
     <artifactId>kryo</artifactId>
     <version>4.0.2</version>
</dependency>

实现RedisSerializer接口创建KryoRedisSerializer序列化工具

import com.esotericsoftware.kryo.Kryo;
import com.esotericsoftware.kryo.io.Input;
import com.esotericsoftware.kryo.io.Output;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.SerializationException;

import java.io.ByteArrayOutputStream;

public class KryoRedisSerializer<T> implements RedisSerializer<T> {

    public static final byte[] EMPTY_BYTE_ARRAY = new byte[0];

    private static final ThreadLocal<Kryo> kryos = ThreadLocal.withInitial(Kryo::new);

    private Class<T> clazz;

    public KryoRedisSerializer(Class<T> clazz) {
        super();
        this.clazz = clazz;
    }

    @Override
    public byte[] serialize(T t) throws SerializationException {
        if (t == null) {
            return EMPTY_BYTE_ARRAY;
        }

        Kryo kryo = kryos.get();
        kryo.setReferences(false);
        kryo.register(clazz);

        try (ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
             Output output = new Output(baos)) {
            kryo.writeClassAndObject(output, t);
            output.flush();
            return baos.toByteArray();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return EMPTY_BYTE_ARRAY;
    }

    @Override
    public T deserialize(byte[] bytes) throws SerializationException {
        if (bytes == null || bytes.length <= 0) {
            return null;
        }

        Kryo kryo = kryos.get();
        kryo.setReferences(false);
        kryo.register(clazz);

        try (Input input = new Input(bytes)) {
            return (T) kryo.readClassAndObject(input);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
    }

}

修改配置文件替换默认序列化工具

@Configuration
public class RedisCacheConfig {
    @Bean("redisTemplate")
    public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
      	redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
         // KryoRedisSerializer 替换默认序列化
        redisTemplate.setDefaultSerializer(new KryoRedisSerializer());
        return redisTemplate;
    }
}