Mybatis的缓存机制理解

概述

针对查询操作，mybatis支持通过缓存的方式来减少SQL的调用，提高查询性能。在缓存级别方面分为一级缓存和二级缓存，

一级缓存的粒度较小，是与某个SqlSession绑定的，只对该SqlSession的相关查询操作进行缓存，不同SqlSession实例之间相互不影响，缓存为使用本地内存实现；
二级缓存是一种全局缓存，是由所有SqlSession实例所共享的，即不同SqlSession实例查询时产生的缓存，对其他SqlSession实例可见。

一级缓存

mybatis的一级缓存支持两种缓存级别，分别是SESSION和STATEMENT，默认的一级缓存级别为SESSION。
mybatis的一级缓存是默认开启的。
一级缓存的使用示意图如下：(图片引用自：mybatis一级缓存二级缓存）

SESSION级别

对该SqlSession实例发起的查询操作进行缓存，即由同一SqlSession实例发起的多次相同（SQL和SQL的参数值都相同）的查询操作，第一次是查询数据库，后续则查询缓存；但是如果另外一个SqlSession实例进行相同的查询操作，则需要进行数据库查询。
针对更新操作，如果是该SqlSession自身进行了更新操作，则该SqlSession对应的一级缓存会被清空，但是如果是其他SqlSession实例进行了更新操作，则此更新操作对该SqlSession不可见，所以该SqlSession的缓存数据是过期失效数据，所以SqlSession实例的生命周期不能过长，否则可能出现数据不一致现象。

STATEMENT级别

该级别是指缓存只针对当前执行的查询语句有效，故每次语句执行完之后都会清空缓存，其实是相当于没有缓存，即该sqlSession实例下次调用相同的SQL语句和相同参数值时，由于上一次语句执行后，缓存被清空了，故需要继续查询数据库。具体可以看源码的query实现：

public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {
    ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing a query").object(ms.getId());
    if (closed) {
      throw new ExecutorException("Executor was closed.");
    }
    if (queryStack == 0 && ms.isFlushCacheRequired()) {
      clearLocalCache();
    }
    List<E> list;
    try {
      queryStack++;
      list = resultHandler == null ? (List<E>) localCache.getObject(key) : null;
      if (list != null) {
        // 从缓存获取指定SQL的结果，而不用去数据库查询
        handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);
      } else {
        // 去数据库查询
        list = queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);
      }
    } finally {
      queryStack--;
    }

    // 由于SqlSession不是线程安全的，故任何时候只存在一个线程操作，故queryStack总是0的
    if (queryStack == 0) {
      for (DeferredLoad deferredLoad : deferredLoads) {
        deferredLoad.load();
      }
      // issue #601
      deferredLoads.clear();

      // 如果是STATEMENT，则每次执行完查询都清空缓存，故其实是没有缓存
      if (configuration.getLocalCacheScope() == LocalCacheScope.STATEMENT) {
        // issue #482
        clearLocalCache();
      }
    }
    return list;
}

配置方法

mybatis的一级缓存是内部实现的一个特性，用户不能配置，默认情况下为开启的。同时内部也是使用一个基于HashMap实现的本地内存来实现，故在配置方面只能配置缓存级别为STATEMENT来关闭一级缓存。配置主要是在全局配置mybatisConfig.xml中配置，如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE configuration PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Config 3.0//EN"
        "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-config.dtd">
<configuration>
    <settings>
        <setting name="localCacheScope" value="STATEMENT"/>
        
        ...
        
    </settings>
    
    ...

</configuration>

二级缓存

mybatis默认没有开启二级缓存，二级缓存支持在配置中自定义底层所用的缓存实现，包括使用本地内存和分布式缓存。
二级缓存是基于namespace的，即作用域为mapper，故需要在每个mapper中配置自身所使用的二级缓存实现以及缓存策略。同时由于二级缓存是基于namespace的，所以不同namespace之间的相互不影响的，如一个namespace使用的本地内存，另外一个namespace使用的是分布式缓存，则如果不同namespace对同一张数据表的数据进行了操作，则可能会存在数据不一致问题。
如果二级缓存使用本地内存的话，则由于开启二级缓存之后，需要在本地内存缓存大量的数据，即对所有SqlSession实例的查询进行缓存，故可能造成内存资源的开销较大。
二级缓存的使用示意图如下：(图片引用自：mybatis一级缓存二级缓存）

配置方法

二级缓存的配置分为三步：

首先在mybatisConfig.xml文件中配置全局开关的：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE configuration PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Config 3.0//EN"
        "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-config.dtd">
<configuration>
    <settings>
        <setting name="cacheEnabled" value="true" />
        
        ...
        
    </settings>
    
    ...

</configuration>

然后需要在各个mapper对应的配置文件mapper.xml中配置cache标签，可以指定该mapper使用的二级缓存的底层实现和相关缓存配置等。cache标签也可以是空标签，则使用默认的基于本地内存的二级缓存实现。

<mapper namespace="dao.userdao">
   
    <!-- Cache 配置 -->
    <!-- <cache /> -->
    <!-- <cache
        eviction="FIFO"
        flushInterval="60000"
        size="512"
        readOnly="true" /> -->
    <cache type="org.mybatis.caches.ehcache.EhcacheCache" />
</mapper>

这步是可选的，即在mapper内部的每个select可以通过useCache开关来控制当前查询select是否使用二级缓存：默认为true。

<select id="selectBlog"
        resultMap="BaseResultMap" 
        parameterType="java.lang.Long"
        useCache="false">
    ...
    
</select>

总结

由以上分析可知，虽然一级和二级缓存的使用可以减少数据库查询操作，但是都存在造成数据不一致的情况存在：对于一级缓存由于不同sqlSession实例之间相互隔离，则可能出现其中一个更新了数据库数据，但是另外一个由于使用了自身内部的缓存，故读取到失效的旧数据；对于二级缓存，由所有sqlSession实例共享，基于namespace隔离，故如果不同namespace定义了同时操作一个表的SQL语句，则会造成不同namespace之间的缓存不一致问题。所以如果对于mybatis的内部运作机制不理解，可能会由于这些造成数据不一致的情况存在，则可能会导致莫名其妙的问题。
针对以上这些问题，建议统一使用额外的缓存实现，即在应用代码中自定义缓存实现，关闭mybatis的一级和二级缓存，只使用mybatis基于SQL来进行数据库操作。