Spring Boot緩存

Spring框架透明地在Spring應(yīng)用程序中提供緩存。在Spring中，緩存抽象是一種機(jī)制，它允許在不影響代碼的情況下一致使用各種緩存方法。

緩存抽象

緩存抽象機(jī)制適用于 Java 方法。使用緩存抽象的主要目的是根據(jù)緩存中存在的信息減少執(zhí)行次數(shù)。它適用于昂貴的方法，例如 CPU 或 IO綁定。

每次調(diào)用方法時(shí)，抽象都會(huì)將緩存行為應(yīng)用于該方法。它檢查該方法是否已經(jīng)針對(duì)給定參數(shù)執(zhí)行。

如果是，則不執(zhí)行實(shí)際方法就返回緩存的結(jié)果。如果否，則首先執(zhí)行該方法，并將結(jié)果緩存并返回給用戶。

開發(fā)人員在處理緩存抽象時(shí)會(huì)注意兩件事。

緩存聲明: 它標(biāo)識(shí)需要緩存的方法。 緩存配置: 用于存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)的后備緩存。

緩存

緩存是臨時(shí)內(nèi)存的一部分( RAM )。它位于應(yīng)用程序和持久性數(shù)據(jù)庫之間。它存儲(chǔ)最近使用的數(shù)據(jù)，從而盡可能減少數(shù)據(jù)庫命中次數(shù)。換句話說，緩存是為了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以供將來參考。

為什么要使用緩存？

使用緩存的主要原因是為了進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問更快，更便宜。當(dāng)多次請(qǐng)求高度請(qǐng)求的資源時(shí)，對(duì)于開發(fā)人員來說，緩存資源通常是有益的，這樣它可以快速給出響應(yīng)。在應(yīng)用程序中使用緩存可以增強(qiáng)應(yīng)用程序的性能。與從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)相比，從內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問總是更快。它降低了貨幣成本和機(jī)會(huì)成本。

應(yīng)緩存哪些數(shù)據(jù)？

不經(jīng)常更改的數(shù)據(jù)。經(jīng)常使用的讀取查詢，其查詢結(jié)果在每個(gè)調(diào)用中至少一段時(shí)間沒有變化。

緩存類型

有四種緩存類型如下:

內(nèi)存中緩存數(shù)據(jù)庫緩存 Web服務(wù)器緩存 CDN緩存

內(nèi)存緩存

內(nèi)存緩存可提高應(yīng)用程序的性能。這是經(jīng)常使用的區(qū)域。 Memcached 和 Redis 是內(nèi)存中緩存的示例。它在應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫之間存儲(chǔ)鍵值。 Redis是一種內(nèi)存中，分布式高級(jí)緩存工具，可用于備份和還原功能。我們還可以管理分布式集群中的緩存。

數(shù)據(jù)庫緩存

數(shù)據(jù)庫緩存是一種通過獲取數(shù)據(jù)按需(動(dòng)態(tài))生成網(wǎng)頁的機(jī)制。從數(shù)據(jù)庫中。它在涉及客戶端，Web應(yīng)用程序服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫的多層環(huán)境中使用。通過分配查詢工作負(fù)載，它提高了可擴(kuò)展性和性能。最受歡迎的數(shù)據(jù)庫緩存是 Hibernate 的一級(jí)緩存。

Web服務(wù)器緩存

Web服務(wù)器緩存是一種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以便重用的機(jī)制。例如，由Web服務(wù)器提供的網(wǎng)頁的副本。用戶首次訪問該頁面時(shí)將對(duì)其進(jìn)行緩存。如果用戶下次再次請(qǐng)求相同的內(nèi)容，則緩存將提供頁面的副本。這樣可以避免服務(wù)器表單過載。 Web服務(wù)器緩存可提高頁面交付速度，并減少后端服務(wù)器要做的工作。

CDN緩存

CDN 代表內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)。它是現(xiàn)代Web應(yīng)用程序中使用的組件。通過復(fù)制常用文件(例如 HTML 頁面，樣式表)，它可以改善內(nèi)容的傳遞。 ， JavaScript ，圖像，視頻等)分布在一組全球分布的緩存服務(wù)器上。

這是CDN越來越受歡迎的原因。 CDN減輕了應(yīng)用程序源的負(fù)擔(dān)，并改善了用戶體驗(yàn)。它從附近的緩存邊緣(更靠近最終用戶的緩存服務(wù)器)或存在點(diǎn)(PoP)提供內(nèi)容的本地副本。

緩存與緩沖區(qū)

Spring Boot緩存注解

@EnableCaching

這是一個(gè)類級(jí)別的注解。我們可以通過使用 @EnableCaching注解在Spring Boot應(yīng)用程序中啟用緩存。它在 org.springframework.cache.annotation 包中定義。它與 @Configuration 類一起使用。

如果沒有已定義的CacheManager實(shí)例，自動(dòng)配置將啟用緩存并設(shè)置 CacheManager 。它會(huì)掃描特定的提供程序，如果找不到，則會(huì)使用并發(fā)的 HashMap創(chuàng)建內(nèi)存中緩存。

示例

在以下示例中， @EnableCaching 注解啟用了緩存機(jī)制。

@SpringBootApplication
@EnableCaching 
public class SpringBootCachingApplication 
{
public static void main(String[] args) 
{
SpringApplication.run(SpringBootCachingApplication.class, args);
}
}

@CacheConfig

這是一個(gè)類級(jí)別的注解，提供了與緩存有關(guān)的通用設(shè)置。它告訴Spring將類的緩存存儲(chǔ)在何處。當(dāng)我們使用注解為類添加注解時(shí)，它為該類中定義的任何緩存操作提供了一組默認(rèn)設(shè)置。使用注解，我們不需要多次聲明。

示例

在下面的示例中，員工是緩存的名稱。

@CacheConfig(cacheNames={"employee"}) 
public class UserService
{
//some code
}

@Caching

當(dāng)我們同時(shí)需要兩個(gè)注解 @CachePut 或 @CacheEvict 時(shí)使用同樣的方法。換句話說，當(dāng)我們要使用相同類型的多個(gè)注解時(shí)使用。

但是 Java不允許為給定聲明相同類型的多個(gè)注解方法。為避免此問題，我們使用 @Caching 注解。

示例

在下面的示例中，我們使用了注解 @Caching 并將所有 @CacheEvict 注解分組。

@Caching(evict = {@CacheEvict("phone_number"), @CacheEvict(value="directory", key="#student.id") })public String getAddress(Student student) 
{
//some code
}

@Cacheable

它是方法級(jí)別的注解。它為方法的返回值定義了一個(gè)緩存。 Spring框架管理方法對(duì)注解屬性中指定的緩存的請(qǐng)求和響應(yīng)。 @Cacheable批注包含更多選項(xiàng)。例如，我們可以使用 value 或 cacheNames 屬性提供緩存名稱。

我們還可以指定注解的 key 屬性，用于唯一標(biāo)識(shí)緩存中的每個(gè)條目。如果未指定密鑰，Spring將使用默認(rèn)機(jī)制來創(chuàng)建密鑰。

示例

在以下示例中，我們緩存了< cacheStudentInfo，和 id 中方法 studentInfo()的strong>返回值是唯一鍵，用于標(biāo)識(shí)緩存。

@Cacheable(value="cacheStudentInfo", key="#id")public List studentInfo()
{
//some code 
return studentDetails;
}

我們還可以通過使用condition屬性在注解中應(yīng)用條件。當(dāng)我們?cè)谧⒔庵袘?yīng)用條件時(shí)，它稱為條件緩存。

例如，如果參數(shù)名稱的長度短于20，則將緩存以下方法。

@Cacheable(value="student", condition="#name.length<20")public Student findStudent(String name)
{
//some code
}

@CacheEvict

它是方法級(jí)別的注解。當(dāng)我們想要從緩存中刪除陳舊或未使用的數(shù)據(jù)時(shí)，將使用它。它需要一個(gè)或多個(gè)受操作影響的緩存。我們還可以在其中指定鍵或條件。如果我們想要廣泛的緩存驅(qū)逐，則@CacheEvict批注提供一個(gè)名為 allEntries 的參數(shù)。它會(huì)驅(qū)逐所有條目，而不是根據(jù)密鑰驅(qū)逐一個(gè)條目。

關(guān)于@CacheEvict批注的重要一點(diǎn)是它可以與void方法一起使用，因?yàn)樵摲椒ǔ洚?dāng)觸發(fā)器。它避免了返回值。另一方面，@Cacheable批注需要一個(gè)返回值，該值用于添加/更新緩存中的數(shù)據(jù)。我們可以通過以下方式使用@CacheEvict批注:

逐出整個(gè)緩存:

@CacheEvict(allEntries=true)

通過密鑰逐出條目:

@CacheEvict(key="#student.stud_name")

示例

以下帶注解的方法從緩存 student_data 中清除所有數(shù)據(jù)。

@CacheEvict(value="student_data", allEntries=true) //removing all entries from the cache
public String getNames(Student student) 
{
//some code
}

@CachePut

它是方法級(jí)別的注解。當(dāng)我們想要更新緩存而不干擾方法執(zhí)行時(shí)，使用它。這意味著該方法將始終執(zhí)行，并將其結(jié)果放入緩存中。它支持@Cacheable批注的屬性。

需要注意的是，由于@Cacheable和@CachePut批注的行為不同，因此它們是不相同的。 @Cacheable和@CachePut批注之間存在細(xì)微差別，就是@ Cacheable 批注跳過方法執(zhí)行，而 @CachePut 批注運(yùn)行該方法，然后將結(jié)果放入緩存。

示例

以下方法將更新緩存本身。

@CachePut(cacheNames="employee", key="#id")  //updating cachepublic Employee updateEmp(ID id, EmployeeData data)
{
//some code
}

Spring Boot緩存依賴項(xiàng)

如果要在Spring Boot應(yīng)用程序中啟用緩存機(jī)制，則需要在pom.xml文件中添加緩存依賴項(xiàng)。它啟用緩存并配置CacheManager。

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

Spring Boot緩存示例

我們創(chuàng)建一個(gè)Spring Boot應(yīng)用程序并在其中實(shí)現(xiàn)緩存機(jī)制。

步驟1: 打開Spring Initializr http://start.spring.io 。

步驟2: 選擇Spring Boot版本 2.3.0.M1。

步驟2: 提供群組名稱。我們提供了 com.nhooo。

步驟3: 提供工件 ID。我們提供了 spring-boot-cache-example。

步驟5: 添加依賴項(xiàng) Spring Web 和 Spring Cache抽象。

步驟6: 單擊 Generate (生成)按鈕。當(dāng)我們單擊"生成"按鈕時(shí)，它將規(guī)格包裝在 Jar 文件中，并將其下載到本地系統(tǒng)。

步驟7: 提取 Jar文件并將其粘貼到STS工作區(qū)中。

步驟8: 導(dǎo)入 STS中的項(xiàng)目文件夾。

文件->導(dǎo)入->現(xiàn)有Maven項(xiàng)目->瀏覽->選擇文件夾spring-boot-cache-example->完成

導(dǎo)入需要一些時(shí)間。

讓我們打開 pom.xml 文件，看看我們已經(jīng)向其中添加了哪些依賴項(xiàng)。

pom.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.3.0.M1</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
  </parent>
  <groupId>com.nhooo</groupId>
  <artifactId>spring-boot-cache-example</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <name>spring-boot-cache-example</name>
  <description>Demo project for Spring Boot</description>
  <properties>
    <java.version>1.8</java.version>
  </properties>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
      <scope>test</scope>
      <exclusions>
        <exclusion>
          <groupId>org.junit.vintage</groupId>
          <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
        </exclusion>
      </exclusions>
    </dependency>
  </dependencies>
  <build>
    <plugins>
      <plugin>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
      </plugin>
    </plugins>
  </build>
  <repositories>
    <repository>
      <id>spring-milestones</id>
      <name>Spring Milestones</name>
      <url>https://repo.spring.io/milestone</url>
    </repository>
  </repositories>
  <pluginRepositories>
    <pluginRepository>
      <id>spring-milestones</id>
      <name>Spring Milestones</name>
      <url>https://repo.spring.io/milestone</url>
    </pluginRepository>
  </pluginRepositories>
</project>

步驟9: 打開 SpringBootCacheExampleApplication.java 文件，并通過添加注解 @EnableCaching啟用緩存。

SpringBootCacheExampleApplication.java
package com.nhooo;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
@SpringBootApplication
//enabling caching
@EnableCaching
public class SpringBootCacheExampleApplication 
{
public static void main(String[] args) 
{
SpringApplication.run(SpringBootCacheExampleApplication.class, args);
}
}

步驟10: 在名為 com.nhooo.model的文件夾 src/main/java 中創(chuàng)建一個(gè)包。

步驟11: 在模型包中，創(chuàng)建一個(gè)名稱為 Customer 的類并定義以下內(nèi)容:

定義三個(gè)accountno, customername, acounttype和balance。使用Constructor生成構(gòu)造器 。
右鍵單擊文件->源->使用字段生成構(gòu)造器->全選->生成生成Getters and Setters。
右鍵單擊文件->源->生成Getter和設(shè)置器->全選->生成

Customer.java

package com.nhooo.model;
public class Customer 
{
    private int accountno;
    private String customername;
    private String accounttype;
    private double balance;
    public Customer(int accountno, String customername, String accounttype, double balance) 
    {
        this.accountno = accountno;
        this.customername = customername;
        this.accounttype = accounttype;
        this.balance = balance;
    }
    public int getAccountno() 
    {
        return accountno;
    }
    public void setAccountno(int accountno) 
    {
        this.accountno = accountno;
    }
    public String getCustomername() 
    {
        return customername;
    }
    public void setCustomername(String customername) 
    {
        this.customername = customername;
    }
    public String getAccounttype() 
    {
        return accounttype;
    }
    public void setAccounttype(String accounttype) 
    {
        this.accounttype = accounttype;
    }
    public double getBalance() 
    {
        return balance;
    }
    public void setBalance(double balance) 
    {
        this.balance = balance;
    }
}

步驟11: 在文件夾 src/main/java 中創(chuàng)建一個(gè)名稱為 com.nhooo.controller的包。

步驟12: 在Controller程序包中，創(chuàng)建一個(gè)名稱為 CustomerController 的控制器類，然后執(zhí)行以下操作:

使用注解 @RestController將類標(biāo)記為 Controller 。 使用注解 @RequestMapping為控制器定義映射。我們已經(jīng)定義了映射/customerinfo 。創(chuàng)建緩存以使用注解 @Cacheable獲取數(shù)據(jù)。 我們已經(jīng)通過使用注解的 value 屬性定義了緩存名稱。我們?cè)?/span>中添加了兩個(gè)客戶詳細(xì)信息

CustomerController.java

package com.nhooo.controller;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import com.nhooo.model.Customer;
@RestController
public class CustomerController 
{
    @RequestMapping("/customerinfo")
    //defines a cache for method's return value
    @Cacheable(value="customerInfo")
    public List customerInformation()
    {
        System.out.println("customer information from cache");
        //adding customer detail in the List
          List detail=Arrays.asList(new Customer(5126890,"Charlie Puth","Current A/c", 450000.00),
                        new Customer(7620015,"Andrew Flintoff","Saving A/c", 210089.00)
                       );
        return detail;
    }
}

現(xiàn)在運(yùn)行該應(yīng)用程序。

步驟13: 打開 SpringBootCacheExampleApplication.java 文件并將其作為Java應(yīng)用程序運(yùn)行。

步驟14: 打開Postman，并發(fā)送帶有URL http: //locahost: 8080/custmerinfo的 GET 請(qǐng)求。它返回客戶詳細(xì)信息，如下所示。