本文为读者提供了一个全面的MyBatis一级缓存学习入门指南，涵盖了MyBatis一级缓存的工作原理、作用与优势，以及如何手动控制缓存的开启和关闭。文章详细介绍了缓存的默认行为、失效场景以及常见的性能优化策略，帮助读者全面理解并合理应用MyBatis一级缓存。

MyBatis一级缓存简介

什么是MyBatis一级缓存

MyBatis是一套优秀的持久层框架，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。MyBatis避免了几乎所有的JDBC代码和手动设置参数以及获取结果集。MyBatis可以使用简单的XML或注解进行配置和原始映射，将接口和Java的POJOs（Plain Old Java Objects，普通的Java对象）映射成数据库中的记录。

MyBatis的一级缓存，也称为会话级缓存，是SqlSession级别的缓存。当一个SqlSession执行查询时，如果缓存中没有查询结果，那么就会去数据库中查询；然后将查询结果放入缓存，供其他相同SqlSession的查询直接使用。当一个SqlSession执行更新或删除操作后，会清空该SqlSession的缓存，使得其他SqlSession的缓存中没有脏数据。

一级缓存的作用与优势

一级缓存的主要作用是减少数据库的访问次数，提高查询性能。当数据库中的数据不经常改变时，使用缓存可以大大提高应用的响应速度。另外，使用缓存可以减少数据库的负载，降低数据库的访问压力。一级缓存的另一个优势是，它可以减少网络传输的开销，因为缓存的数据直接在内存中进行操作，不需要通过网络传输数据。

MyBatis一级缓存的工作原理

当SqlSession执行查询时，它会先检查缓存中是否有查询结果。如果缓存中有数据，那么就返回缓存中的数据；否则，SqlSession会执行数据库查询，并将查询结果放入缓存。当SqlSession执行更新、插入或删除操作时，它会清空该SqlSession的缓存，以保证缓存中数据的正确性。

public Object query(String statement, Object parameter) {
    Cache cache = sqlSession.getConfiguration().getCache(statement);
    if (cache != null) {
        Object result = cache.getObject(parameter);
        if (result != null) {
            return result;
        }
    }
    // 执行数据库查询
    Object result = executeQuery(statement, parameter);
    if (cache != null) {
        cache.putObject(parameter, result);
    }
    return result;
}

MyBatis一级缓存的默认行为

一级缓存的默认开启方式

MyBatis默认情况下会开启一级缓存。当创建一个新的SqlSession时，会自动创建一个新的缓存实例。这个缓存实例会在SqlSession关闭时被销毁。如果需要手动控制缓存的开启和关闭，可以通过SqlSession的setCacheEnabled方法设置缓存是否开启。

SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
sqlSession.setCacheEnabled(true); // 开启缓存

默认情况下，一级缓存如何管理和存储数据

MyBatis使用一个PerpetualCache类作为一级缓存的实现。PerpetualCache是一个简单的HashMap实现，用于存储查询结果。当SqlSession执行查询时，它会先检查缓存中是否有查询结果。如果缓存中有数据，则直接返回缓存中的数据；否则，执行数据库查询，并将查询结果放入缓存。

public class PerpetualCache implements Cache {
    private final Map<Object, Object> cacheMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

    @Override
    public Object getObject(Object key) {
        return cacheMap.get(key);
    }

    @Override
    public Object putObject(Object key, Object value) {
        return cacheMap.put(key, value);
    }

    @Override
    public Object removeObject(Object key) {
        return cacheMap.remove(key);
    }

    @Override
    public void clear() {
        cacheMap.clear();
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return cacheMap.size();
    }

    @Override
    public void putObject(Object key, Object value, long ttl) {
        // TTL (time to live) 不支持
    }

    @Override
    public Object removeObject(Object... keys) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public Collection<Object> getAllObjects(Collection<?> keys) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public void putAllObjects(Map<?, ?> map) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public void clear(Object key) {
        cacheMap.remove(key);
    }
}

常见的缓存失效场景

一级缓存的失效场景主要包括以下几类：

1. 当SqlSession执行更新、插入或删除操作时，会清空该SqlSession的缓存。
2. 当SqlSession关闭时，会清空该SqlSession的缓存。
3. 当两个不同的SqlSession执行相同的查询操作时，缓存不会共享，每个SqlSession都有自己独立的缓存。

如何手动控制MyBatis一级缓存

手动开启和关闭一级缓存

MyBatis默认开启一级缓存。如果需要手动关闭一级缓存，可以通过SqlSession.setCacheEnabled(false)设置缓存关闭。

SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();
sqlSession.setCacheEnabled(false); // 关闭缓存

清除缓存的方法

当需要手动清除缓存时，可以通过SqlSession.clearCache()方法清空当前SqlSession的缓存。

sqlSession.clearCache(); // 清除当前SqlSession的缓存

刷新缓存的操作

当需要刷新缓存时，可以通过SqlSession.flushCache()方法刷新当前SqlSession的缓存。

sqlSession.flushCache(); // 刷新当前SqlSession的缓存

MyBatis一级缓存的常见问题及解决方法

缓存击穿现象及应对策略

缓存击穿是指热点数据失效后，大量请求直接打到数据库上，导致数据库请求量剧增。为应对缓存击穿，可以采用以下策略：

1. 添加延迟加载：当热点数据失效后，可以采用延迟加载策略，延迟一段时间后再从数据库中加载数据。
2. 使用双层缓存：使用Redis等分布式缓存作为第一层缓存，MyBatis的一级缓存作为第二层缓存。

import redis.clients.jedis.Jedis;

public class CacheService {
    public Object getFromRedis(String key) {
        Jedis jedis = new Jedis("localhost");
        String value = jedis.get(key);
        return value;
    }

    public void setToRedis(String key, String value) {
        Jedis jedis = new Jedis("localhost");
        jedis.set(key, value);
    }
}

缓存穿透问题及其解决办法

缓存穿透是指查询一个不存在的数据时，直接返回空，避免了后续的查询，导致大量的无效请求直接打到数据库上。为应对缓存穿透，可以采用以下策略：

1. 布隆过滤器：使用布隆过滤器检查请求是否命中缓存。如果未命中，直接返回空或使用默认值。
2. 空值缓存：对查询结果为null的数据也进行缓存，避免后续的查询直接打到数据库上。

import com.google.common.hash.BloomFilter;
import com.google.common.hash.Hashing;

public class BloomFilterService {
    private BloomFilter<String> bloomFilter;

    public BloomFilterService() {
        bloomFilter = BloomFilter.create(Hashing.MURMUR3_128, 10000, 0.01);
    }

    public boolean has(String key) {
        return bloomFilter.mightContain(key);
    }

    public void add(String key) {
        bloomFilter.put(key);
    }
}

缓存雪崩现象及预防措施

缓存雪崩是指大量缓存同时失效，导致大量的请求直接打到数据库上。为应对缓存雪崩，可以采用以下策略：

1. 缓存过期时间设置：设置合理的缓存过期时间，避免所有缓存同时失效。
2. 缓存预热：在应用启动时，预先加载热点数据到缓存中。

import org.apache.ibatis.cache.Cache;

public class CacheService {
    public void setCacheTimeout(Cache cache, int timeout) {
        cache.putObject("key", "value", timeout);
    }
}

实践案例：使用MyBatis一级缓存优化查询性能

缓存机制在实际项目中的应用

在实际项目中，通常会使用MyBatis的一级缓存来优化查询性能。例如，在用户登录系统中，用户的登录信息（如用户名和密码）通常不会频繁变化，因此可以使用缓存来减少数据库的访问次数，提高系统的响应速度。

public class UserService {
    private SqlSession sqlSession;

    public UserService(SqlSession sqlSession) {
        this.sqlSession = sqlSession;
    }

    public User login(String username, String password) {
        User user = sqlSession.selectOne("com.example.UserMapper.getUserByCredentials", username);
        if (user == null || !user.getPassword().equals(password)) {
            return null;
        }
        return user;
    }
}

缓存带来的性能提升效果

通过使用缓存，可以显著提高系统的查询性能。例如，在一个大型电商网站中，商品信息的查询通常会被缓存，这样可以减少数据库的访问次数，提高系统的响应速度。

如何合理利用缓存提高系统效率

要合理利用缓存，可以采用以下策略：

1. 选择合适的缓存策略：根据业务需求选择合适的缓存策略，如LRU（Least Recently Used）或LFU（Least Frequently Used）。
2. 合理设置缓存过期时间：根据数据更新频率设置合理的缓存过期时间。
3. 处理缓存不一致问题：使用版本号或时间戳来处理缓存不一致问题。

import org.apache.ibatis.cache.Cache;

public class CacheService {
    public void setCacheTimeout(Cache cache, int timeout) {
        cache.putObject("key", "value", timeout);
    }

    public void setCacheTimeout(Cache cache, int timeout, String version) {
        cache.putObject("key", "value", timeout, version);
    }
}

总结与展望

一级缓存学习的总结

通过本文的学习，我们了解了MyBatis一级缓存的工作原理及其在实际项目中的应用。一级缓存可以显著提高系统的查询性能，减少数据库的访问次数，降低数据库的负载。

未来学习方向及建议

未来可以进一步学习MyBatis的二级缓存和分布式缓存，如Redis和Memcached，了解它们的工作原理和应用场景。同时，也可以学习缓存的其他高级特性，如缓存一致性、缓存穿透和缓存击穿的解决方案。

如何将一级缓存的知识运用到实际开发中

在实际开发中，可以采用以下方法来应用一级缓存的知识：

1. 合理选择缓存策略：根据业务需求选择合适的缓存策略，如LRU或LFU。
2. 设置合理的缓存过期时间：根据数据更新频率设置合理的缓存过期时间。
3. 处理缓存不一致问题：使用版本号或时间戳来处理缓存不一致问题。
4. 优化缓存的使用：通过合理利用缓存，提高系统的查询性能，减少数据库的访问次数，降低数据库的负载。

通过以上方法，可以合理利用一级缓存的知识，提高系统的性能和响应速度。