在当今互联网软件开发领域，性能优化始终是开发者们关注的重点。MyBatis 作为一款广泛使用的 Java 持久层框架，其缓存机制为提升应用性能提供了有力支持。通过缓存，我们能够减少对数据库的频繁访问，从而显著提高系统的响应速度和整体性能。接下来，让我们一同深入探究 MyBatis 中的缓存机制。

MyBatis 缓存初相识

想象一下，你每天上班都要去公司附近的咖啡店买咖啡。第一天，你点了一杯拿铁，咖啡店需要现做，花费了一些时间。但第二天，当你再次点同样的拿铁时，店员直接从准备好的 “缓存” 中拿给你，瞬间就完成了交易。MyBatis 的缓存机制就如同这家咖啡店的 “缓存策略”。当应用程序通过 MyBatis 发起查询时，MyBatis 会先去缓存中查找是否有符合条件的结果。如果有，就直接从缓存中获取数据返回给应用程序，无需再次查询数据库；若没有，则查询数据库，然后将结果存入缓存，以便下次使用。

一级缓存：SqlSession 的贴心助手

（一）一级缓存的作用范围与特点

一级缓存也被称为本地缓存，它是 MyBatis 中默认开启的缓存，作用域为 SqlSession 级别。这意味着，在同一个 SqlSession 执行相同的 SQL 查询时，MyBatis 会从一级缓存中获取结果，而不是再次访问数据库。其生命周期与 SqlSession 相同，当 SqlSession 关闭时，对应的一级缓存也会被清空。

从存储方式来看，一级缓存是基于 PerpetualCache 和 HashMap 实现的，它将查询结果以键值对的形式存储，其中键为 SQL 语句的字符串及其参数，值为查询结果。

（二）一级缓存的失效条件

1. 数据修改操作：在 SqlSession 中，一旦执行了 INSERT、UPDATE、DELETE 操作，为了确保数据的一致性，一级缓存会被清空。因为这些操作可能会使原本缓存的数据变得不再准确。
2. 手动清空缓存：开发者可以调用 SqlSession.clearCache () 方法手动清空一级缓存。
3. SqlSession 关闭：当 SqlSession 关闭后，一级缓存也随之失效。

（三）一级缓存的示例代码

SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession();
User user1 = session.selectOne("selectUserById", 1); // 从数据库查询
User user2 = session.selectOne("selectUserById", 1); // 从一级缓存中获取结果

在上述代码中，第一次查询时，由于缓存中没有数据，MyBatis 会查询数据库，并将结果存入一级缓存。第二次执行相同查询时，MyBatis 发现一级缓存中有符合条件的数据，便直接从缓存中获取，大大提高了查询效率。

（四）一级缓存的适用场景

用户会话场景：在 Web 应用中，每个用户的会话都是独立的。如果用户在会话期间多次请求相同的数据，例如用户在浏览商品详情页时，可能多次请求商品信息，一级缓存可以确保这些请求不需要每次都查询数据库，从而提高性能。

批量操作场景：在进行批量插入或更新操作时，一级缓存可以帮助我们减少数据库的访问次数。例如，在一个订单系统中，当用户下单后，系统需要批量插入订单详情，一级缓存可以缓存这些插入操作的结果，减少数据库的压力。

二级缓存：Mapper 级别的性能利器

（一）二级缓存的作用范围与特点

二级缓存是基于 Mapper 级别的缓存，它可以在多个 SqlSession 之间共享缓存数据。即只要是同一个 Mapper 的查询，都可以使用二级缓存中的数据。与一级缓存不同，二级缓存默认是关闭的，需要在配置文件或 Mapper 文件中显式开启。

由于二级缓存是跨 SqlSession 的，所以缓存对象必须实现 Serializable 接口，以便进行序列化存储。而且，只有在事务提交后，查询结果才会写入二级缓存。

（二）二级缓存的失效条件

与一级缓存类似，当执行 INSERT、UPDATE、DELETE 等修改操作时，二级缓存中对应 namespace 下的缓存会被清空。因为这些操作可能导致相关数据发生变化，缓存中的数据不再准确。

（三）启用二级缓存的步骤

在 MyBatis 全局配置文件中启用二级缓存：

<settings>
    <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
</settings>

在具体的 Mapper 文件中配置二级缓存：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
    <!-- 启用二级缓存 -->
    <cache />
    <select id="selectUserById" resultType="User">
        SELECT * FROM user WHERE id = #{id}
    </select>
</mapper>

确保实体类实现 Serializable 接口：因为缓存数据需要进行序列化存储，所以实体类必须实现 Serializable 接口。例如：

public class User implements Serializable {
    private int id;
    private String name;
    // Getters and Setters
}

（四）二级缓存的示例代码

// 第一次查询，结果存入二级缓存
try (SqlSession session1 = sqlSessionFactory.openSession()) {
    UserMapper mapper1 = session1.getMapper(UserMapper.class);
    User user1 = mapper1.selectUserById(1);
}

// 第二次查询，不同的SqlSession实例，结果从二级缓存中获取
try (SqlSession session2 = sqlSessionFactory.openSession()) {
    UserMapper mapper2 = session2.getMapper(UserMapper.class);
    User user2 = mapper2.selectUserById(1);
}

在上述代码中，第一次查询时，由于二级缓存中没有数据，MyBatis 会查询数据库，并将结果存入二级缓存。第二次使用不同的 SqlSession 进行相同查询时，MyBatis 会直接从二级缓存中获取数据，减少了数据库的访问次数。

（五）二级缓存的适用场景

读多写少的业务场景：对于那些读操作远多于写操作的业务，二级缓存可以显著提高性能。例如，一个新闻网站，新闻内容一旦发布，就会被频繁地读取，但更新频率较低。通过二级缓存，可以在多个用户请求时提供快速的数据访问。

分布式系统场景：在分布式系统中，不同服务可能会访问相同的数据。二级缓存可以跨服务共享，减少对数据库的访问压力。例如，在微服务架构中，用户服务和订单服务可能都需要访问商品信息，通过二级缓存，可以确保这些服务访问的是相同的数据，同时减少数据库的负载。

数据一致性要求不高的业务场景：对于那些对数据一致性要求不高的业务，二级缓存可以提供更快的读取速度。例如，一些统计数据或报表数据，它们不需要实时更新，但需要快速读取，二级缓存可以满足这种需求。

一级缓存与二级缓存的比较

配置和管理二级缓存

MyBatis 为我们提供了多种方式来配置和管理二级缓存，以满足不同的业务需求。

（一）缓存策略

可以通过<cache>标签的eviction属性配置缓存回收策略。默认使用 LRU（最近最少使用）策略，即移除最长时间不被使用的对象。此外，还有其他选项：

1. FIFO（先进先出）：按对象进入缓存的顺序移除，先进入缓存的对象先被移除。
2. SOFT（软引用）：基于垃圾收集器状态和软引用规则移除对象，在内存不足时，软引用关联的对象会被回收。
3. WEAK（弱引用）：更积极地移除对象，同样基于垃圾收集器状态和弱引用规则，只要垃圾收集器扫描到弱引用关联的对象，就会回收它。

（二）刷新间隔

通过flushInterval属性配置缓存的刷新间隔，单位为毫秒。默认情况下不会自动刷新，我们可以根据业务需求设置合适的刷新间隔，例如：

<cache eviction="LRU" flushInterval="60000" />

上述配置表示每 60000 毫秒（即 1 分钟）自动刷新一次缓存。

（三）缓存大小

通过size属性设置缓存的最大对象数量。例如：

<cache eviction="LRU" flushInterval="60000" size="1024" />

这表示该缓存最多可以存储 1024 个对象，当缓存达到这个数量后，再添加新对象时，会根据缓存回收策略移除一些旧对象。

（四）只读模式

通过readOnly属性设置缓存是否为只读模式。当设置为true时，缓存中的对象在缓存期间不可修改，这样可以提高并发性能，因为多个线程可以共享同一个缓存对象，而无需担心数据冲突。例如：

<cache eviction="LRU" flushInterval="60000" size="1024" readOnly="true" />

总结

MyBatis 的缓存机制为我们提供了强大的性能优化手段。一级缓存基于 SqlSession，适用于在同一个会话中的多次查询，能有效减少数据库访问次数；二级缓存基于 Mapper，可在多个会话间共享缓存数据，尤其适用于读多写少的业务场景以及分布式系统。通过合理配置和管理缓存，我们能够显著提升应用程序的性能，降低数据库负载，为用户提供更流畅、高效的服务体验。在实际开发中，我们应根据业务需求和数据特点，灵活运用 MyBatis 的缓存机制，让我们的应用程序在性能方面更上一层楼。