Spring Cache擴(kuò)展功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程解析
兩個(gè)需求緩存失效時(shí)間支持在方法的注解上指定
Spring Cache默認(rèn)是不支持在@Cacheable上添加過(guò)期時(shí)間的，可以在配置緩存容器時(shí)統(tǒng)一指定：
@Bean
public CacheManager cacheManager(
@SuppressWarnings("rawtypes") RedisTemplate redisTemplate) {
CustomizedRedisCacheManager cacheManager= new CustomizedRedisCacheManager(redisTemplate);
cacheManager.setDefaultExpiration(60);
Map<String,Long> expiresMap=new HashMap<>();
expiresMap.put("Product",5L);
cacheManager.setExpires(expiresMap);
return cacheManager;
}
想這樣配置過(guò)期時(shí)間，焦點(diǎn)在value的格式上Product#5#2，詳情下面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。
@Cacheable(value = {"Product#5#2"},key ="#id")
上面兩種各有利弊，并不是說(shuō)哪一種一定要比另外一種強(qiáng)，根據(jù)自己項(xiàng)目的實(shí)際情況選擇。
在緩存即將過(guò)期時(shí)主動(dòng)刷新緩存
一般緩存失效后，會(huì)有一些請(qǐng)求會(huì)打到后端的數(shù)據(jù)庫(kù)上，這段時(shí)間的訪問(wèn)性能肯定是比有緩存的情況要差很多。所以期望在緩存即將過(guò)期的某一時(shí)間點(diǎn)后臺(tái)主動(dòng)去更新緩存以確保前端請(qǐng)求的緩存命中率，示意圖如下：
Srping 4.3提供了一個(gè)sync參數(shù)。是當(dāng)緩存失效后，為了避免多個(gè)請(qǐng)求打到數(shù)據(jù)庫(kù),系統(tǒng)做了一個(gè)并發(fā)控制優(yōu)化，同時(shí)只有一個(gè)線程會(huì)去數(shù)據(jù)庫(kù)取數(shù)據(jù)其它線程會(huì)被阻塞。
背景
我以Spring Cache +Redis為前提來(lái)實(shí)現(xiàn)上面兩個(gè)需求，其它類型的緩存原理應(yīng)該是相同的。
本文內(nèi)容未在生產(chǎn)環(huán)境驗(yàn)證過(guò)，也許有不妥的地方，請(qǐng)多多指出。
擴(kuò)展RedisCacheManagerCustomizedRedisCacheManager
繼承自RedisCacheManager，定義兩個(gè)輔助性的屬性：
/** * 緩存參數(shù)的分隔符 * 數(shù)組元素0=緩存的名稱 * 數(shù)組元素1=緩存過(guò)期時(shí)間TTL * 數(shù)組元素2=緩存在多少秒開始主動(dòng)失效來(lái)強(qiáng)制刷新 */ private String separator = "#"; /** * 緩存主動(dòng)在失效前強(qiáng)制刷新緩存的時(shí)間 * 單位：秒 */ private long preloadSecondTime=0;
注解配置失效時(shí)間簡(jiǎn)單的方法就是在容器名稱上動(dòng)動(dòng)手腳，通過(guò)解析特定格式的名稱來(lái)變向?qū)崿F(xiàn)失效時(shí)間的獲取。比如第一個(gè)#后面的5可以定義為失效時(shí)間，第二個(gè)#后面的2是刷新緩存的時(shí)間，只需要重寫getCache:
- 解析配置的value值，分別計(jì)算出真正的緩存名稱，失效時(shí)間以及緩存刷新的時(shí)間
- 調(diào)用構(gòu)造函數(shù)返回緩存對(duì)象
@Override
public Cache getCache(String name) {
String[] cacheParams=name.split(this.getSeparator());
String cacheName = cacheParams[0];
if(StringUtils.isBlank(cacheName)){
return null;
}
Long expirationSecondTime = this.computeExpiration(cacheName);
if(cacheParams.length>1) {
expirationSecondTime=Long.parseLong(cacheParams[1]);
this.setDefaultExpiration(expirationSecondTime);
}
if(cacheParams.length>2) {
this.setPreloadSecondTime(Long.parseLong(cacheParams[2]));
}
Cache cache = super.getCache(cacheName);
if(null==cache){
return cache;
}
logger.info("expirationSecondTime:"+expirationSecondTime);
CustomizedRedisCache redisCache= new CustomizedRedisCache(
cacheName,
(this.isUsePrefix() ? this.getCachePrefix().prefix(cacheName) : null),
this.getRedisOperations(),
expirationSecondTime,
preloadSecondTime);
return redisCache;
}
CustomizedRedisCache
主要是實(shí)現(xiàn)緩存即將過(guò)期時(shí)能夠主動(dòng)觸發(fā)緩存更新，核心是下面這個(gè)get方法。在獲取到緩存后再次取緩存剩余的時(shí)間，如果時(shí)間小余我們配置的刷新時(shí)間就手動(dòng)刷新緩存。為了不影響get的性能，啟用后臺(tái)線程去完成緩存的刷新。
public ValueWrapper get(Object key) {
ValueWrapper valueWrapper= super.get(key);
if(null!=valueWrapper){
Long ttl= this.redisOperations.getExpire(key);
if(null!=ttl&& ttl<=this.preloadSecondTime){
logger.info("key:{} ttl:{} preloadSecondTime:{}",key,ttl,preloadSecondTime);
ThreadTaskHelper.run(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//重新加載數(shù)據(jù)
logger.info("refresh key:{}",key);
CustomizedRedisCache.this.getCacheSupport().refreshCacheByKey(CustomizedRedisCache.super.getName(),key.toString());
}
});
}
}
return valueWrapper;
}
ThreadTaskHelper是個(gè)幫助類，但需要考慮重復(fù)請(qǐng)求問(wèn)題，及相同的數(shù)據(jù)在并發(fā)過(guò)程中只允許刷新一次，這塊還沒(méi)有完善就不貼代碼了。
攔截@Cacheable，并記錄執(zhí)行方法信息
上面提到的緩存獲取時(shí)，會(huì)根據(jù)配置的刷新時(shí)間來(lái)判斷是否需要刷新數(shù)據(jù)，當(dāng)符合條件時(shí)會(huì)觸發(fā)數(shù)據(jù)刷新。但它需要知道執(zhí)行什么方法以及更新哪些數(shù)據(jù)，所以就有了下面這些類。
CacheSupport
刷新緩存接口，可刷新整個(gè)容器的緩存也可以只刷新指定鍵的緩存。
public interface CacheSupport {
/**
* 刷新容器中所有值
* @param cacheName
*/
void refreshCache(String cacheName);
/**
* 按容器以及指定鍵更新緩存
* @param cacheName
* @param cacheKey
*/
void refreshCacheByKey(String cacheName,String cacheKey);
}
InvocationRegistry
執(zhí)行方法注冊(cè)接口，能夠在適當(dāng)?shù)牡胤街鲃?dòng)調(diào)用方法執(zhí)行來(lái)完成緩存的更新。
public interface InvocationRegistry {
void registerInvocation(Object invokedBean, Method invokedMethod, Object[] invocationArguments, Set<String> cacheNames);
}
CachedInvocation
執(zhí)行方法信息類，這個(gè)比較簡(jiǎn)單，就是滿足方法執(zhí)行的所有信息即可。
public final class CachedInvocation {
private Object key;
private final Object targetBean;
private final Method targetMethod;
private Object[] arguments;
public CachedInvocation(Object key, Object targetBean, Method targetMethod, Object[] arguments) {
this.key = key;
this.targetBean = targetBean;
this.targetMethod = targetMethod;
if (arguments != null && arguments.length != 0) {
this.arguments = Arrays.copyOf(arguments, arguments.length);
}
}
}
CacheSupportImpl
這個(gè)類主要實(shí)現(xiàn)上面定義的緩存刷新接口以及執(zhí)行方法注冊(cè)接口
刷新緩存
獲取cacheManager用來(lái)操作緩存：
@Autowired private CacheManager cacheManager;
實(shí)現(xiàn)緩存刷新接口方法：
@Override
public void refreshCache(String cacheName) {
this.refreshCacheByKey(cacheName,null);
}
@Override
public void refreshCacheByKey(String cacheName, String cacheKey) {
if (cacheToInvocationsMap.get(cacheName) != null) {
for (final CachedInvocation invocation : cacheToInvocationsMap.get(cacheName)) {
if(!StringUtils.isBlank(cacheKey)&&invocation.getKey().toString().equals(cacheKey)) {
refreshCache(invocation, cacheName);
}
}
}
}
反射來(lái)調(diào)用方法：
private Object invoke(CachedInvocation invocation)
throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
final MethodInvoker invoker = new MethodInvoker();
invoker.setTargetObject(invocation.getTargetBean());
invoker.setArguments(invocation.getArguments());
invoker.setTargetMethod(invocation.getTargetMethod().getName());
invoker.prepare();
return invoker.invoke();
}
緩存刷新最后實(shí)際執(zhí)行是這個(gè)方法，通過(guò)invoke函數(shù)獲取到最新的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)cacheManager來(lái)完成緩存的更新操作。
private void refreshCache(CachedInvocation invocation, String cacheName) {
boolean invocationSuccess;
Object computed = null;
try {
computed = invoke(invocation);
invocationSuccess = true;
} catch (Exception ex) {
invocationSuccess = false;
}
if (invocationSuccess) {
if (cacheToInvocationsMap.get(cacheName) != null) {
cacheManager.getCache(cacheName).put(invocation.getKey(), computed);
}
}
}
執(zhí)行方法信息注冊(cè)
定義一個(gè)Map用來(lái)存儲(chǔ)執(zhí)行方法的信息：
private Map<String, Set<CachedInvocation>> cacheToInvocationsMap;
實(shí)現(xiàn)執(zhí)行方法信息接口，構(gòu)造執(zhí)行方法對(duì)象然后存儲(chǔ)到Map中。
@Override
public void registerInvocation(Object targetBean, Method targetMethod, Object[] arguments, Set<String> annotatedCacheNames) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (Object obj : arguments) {
sb.append(obj.toString());
}
Object key = sb.toString();
final CachedInvocation invocation = new CachedInvocation(key, targetBean, targetMethod, arguments);
for (final String cacheName : annotatedCacheNames) {
String[] cacheParams=cacheName.split("#");
String realCacheName = cacheParams[0];
if(!cacheToInvocationsMap.containsKey(realCacheName)) {
this.initialize();
}
cacheToInvocationsMap.get(realCacheName).add(invocation);
}
}
CachingAnnotationsAspect
攔截@Cacheable方法信息并完成注冊(cè)，將使用了緩存的方法的執(zhí)行信息存儲(chǔ)到Map中，key是緩存容器的名稱，value是不同參數(shù)的方法執(zhí)行實(shí)例，核心方法就是registerInvocation。
@Around("pointcut()")
public Object registerInvocation(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable{
Method method = this.getSpecificmethod(joinPoint);
List<Cacheable> annotations=this.getMethodAnnotations(method,Cacheable.class);
Set<String> cacheSet = new HashSet<String>();
for (Cacheable cacheables : annotations) {
cacheSet.addAll(Arrays.asList(cacheables.value()));
}
cacheRefreshSupport.registerInvocation(joinPoint.getTarget(), method, joinPoint.getArgs(), cacheSet);
return joinPoint.proceed();
}
客戶端調(diào)用
指定5秒后過(guò)期，并且在緩存存活3秒后如果請(qǐng)求命中，會(huì)在后臺(tái)啟動(dòng)線程重新從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)來(lái)完成緩存的更新。理論上前端不會(huì)存在緩存不命中的情況，當(dāng)然如果正好最后兩秒沒(méi)有請(qǐng)求那也會(huì)出現(xiàn)緩存失效的情況。
@Cacheable(value = {"Product#5#2"},key ="#id")
public Product getById(Long id) {
//...
}
代碼
可以從項(xiàng)目中下載。
引用
刷新緩存的思路取自于這個(gè)開源項(xiàng)目。https://github.com/yantrashala/spring-cache-self-refresh
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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