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# Spring Cache
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## Cache Abstract
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Cache针对java方法进行缓存，当想要获取的信息在cache中可获取时，可以从cache中进行获取，从而降低了java方法的执行次数。
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每次在目标方法执行时，cache abstraction应用了一个cache check，检查该方法是否已经通过指定参数调用过。如果该方法已经通过指定参数调用过，会直接从缓存中获取已缓存的执行结果，而无需重复的调用方法。如果该方法尚未被调用过，那么调用该方法，并且将该方法的返回结果添加到缓存中，从而在方法下次调用时直接从cache中获取值。
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通过cache，可以缓存开销较高的方法结果（io开销较高和cpu开销较高的方法结果均可被缓存），cache逻辑对于调用者来说是透明的。
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> cache abstraction提供了一系列缓存相关的api，可以对cache内容进行更新或是移除，当缓存数据内容会改变的情况下这些api会很有用。
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在spring中，cache abstraction的caching service是一个抽象接口而不是实现，需要使用实际的storage来对缓存数据进行存储。
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spring提供了cache abstraction的一系列实现，例如基于JDK java.util.concurrent.ConcurrentMap的缓存、Caffeine等
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### 使用cache abstraction的要点
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1. cache声明：表示需要使用cache的方法，并且指明cache策略
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2. cache配置：将cache数据存储到何处，并从何处读取
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## 缓存可能会存在的问题
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在使用缓存时，可能会面临如下问题：
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- 多进程环境问题：在多进程环境之下（如微服务在多个server上部署服务）使用缓存时，如果想要缓存在多个节点之间进行共享，需要解决缓存的共享问题
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- 并发安全问题：使用缓存实际上是get-if-not-found-then-proceed-and-put-eventually的过程，在这个过程中并不会加锁，故而会存在并发安全的问题。如果多个线程都同时发生缓存miss的问题，那么同一个方法会背调用多次并且返回结果会背load多次；淘汰时同样会面临竞争问题，并发环境下如果有一个线程想要淘汰过时key，但另一个线程load了最新的value并更新ttl，那么更新后的key仍有可能被淘汰。
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## 基于声明式注解的缓存
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### @Cacheable
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可以使用@Cacheable将方法声明为可缓存的，在将方法声明为@Cacheable之后，方法的返回结果会被存储到缓存中。在一系列具有相同参数的调用中，cache中缓存的值将会被返回，而无需真的调用方法。
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在@Cacheable注解最简单的使用场景中，需要指明和方法关联的cache name：
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```java
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// 如下示例中，findBook方法将会和名为books的缓存相关联
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@Cacheable("books")
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public Book findBook(ISBN isbn) {...}
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```
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> 虽然大多数场景下@Cacheable注解只会指定一个cache name，但是**也能为@Cacheable注解指定多个cache**。当任一缓存命中时，关联的值都会被返回。
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> 即使其他缓存没有命中，该命中值也会添加到所有其他缓存中（方法并未被实际调用）
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如下实例为@Cacheable方法指定了多个cache：
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```java
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@Cacheable({"books", "isbns"})
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public Book findBook(ISBN isbn) {...}
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```
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#### 默认的key生成
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缓存实际上是通过key-value的形式存储的，每次对cached method的调用都需要被转化为一个合适的key。cache abstraction通过使用SimpleKeyGenerator来生成key，该generator生成算法如下：
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- 如果没有给定参数，那么返回SimpleKey.EMPTY
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- 如果给定了一个参数，返回该参数
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- 如果指定了多于一个参数，那么返回一个包含所有参数的SimpleKey
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该算法在大多数用例之下运行正常，只要参数含有正常key并且具有有效的hashCode和equals实现。
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#### 自定义key生成的方式
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当在cached method的参数中，仅仅只有一部分参数应参与key的生成，另一部分不参与时，可以通过指定@Cacheable注解的key属性来指定如何生成key。可以在key属性中使用spel表达式：
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```java
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@Cacheable(cacheNames="books", key="#isbn")
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public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)
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@Cacheable(cacheNames="books", key="#isbn.rawNumber")
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public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)
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@Cacheable(cacheNames="books", key="T(someType).hash(#isbn)")
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public Book findBook(ISBN isbn, boolean checkWarehouse, boolean includeUsed)
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```
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#### sync caching
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在使用@Cacheable时，默认情况下cached method并没有使用任何lock。可以使用@Cacheable注解的sync属性来指示底层的缓存provider在value被计算时锁定指定条目（防止在竞争场景下同一个值被重复计算）。
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```java
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@Cacheable(cacheNames="foos", sync=true)
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public Foo executeExpensiveOperation(String id) {...}
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```
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#### condition cache
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可以通过指定@Cacheable注解的condition属性来指定该方法调用是否被缓存。condition可以为其指定一个spel表达式，如果表达式结果为true，该方法调用被缓存，否则不被缓存。
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```java
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// 仅当name参数的长度小于32时被缓存
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@Cacheable(cacheNames="book", condition="#name.length() < 32")
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public Book findBook(String name)
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```
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还可以使用unless属性来阻止方法被缓存，unless同样可以为其指定一个spel表达式。unless在方法调用完成之后被计算，可以通过#result来根据方法返回结果决定是否缓存该方法：
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```java
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@Cacheable(cacheNames="book", condition="#name.length() < 32", unless="#result.hardback")
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public Book findBook(String name)
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```
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#### @Cacheable和Optional
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cache abstraction支持Optional类型，如果Optional对象的value不为空，那么value将会被存储到cache中，如果Optional为空，那么null将会被存储到管来奶的cache中。
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在@Cacheable的spel表达式中，#result获取的是Optional对象的value而不是wrapper。
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```java
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@Cacheable(cacheNames="book", condition="#name.length() < 32", unless="#result?.hardback")
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public Optional<Book> findBook(String name)
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```
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