Spring AOP實(shí)現(xiàn)Redis緩存數(shù)據(jù)庫查詢?cè)创a
應(yīng)用場(chǎng)景
我們希望能夠?qū)?shù)據(jù)庫查詢結(jié)果緩存到Redis中,這樣在第二次做同樣的查詢時(shí)便可以直接從redis取結(jié)果,從而減少數(shù)據(jù)庫讀寫次數(shù)。
需要解決的問題
操作緩存的代碼寫在哪?必須要做到與業(yè)務(wù)邏輯代碼完全分離。
如何避免臟讀? 從緩存中讀出的數(shù)據(jù)必須與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一致。
如何為一個(gè)數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果生成一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)?即通過該標(biāo)識(shí)(Redis中為Key),能唯一確定一個(gè)查詢結(jié)果,同一個(gè)查詢結(jié)果,一定能映射到同一個(gè)key。只有這樣才能保證緩存內(nèi)容的正確性
如何序列化查詢結(jié)果?查詢結(jié)果可能是單個(gè)實(shí)體對(duì)象,也可能是一個(gè)List。
解決方案
避免臟讀
我們緩存了查詢結(jié)果,那么一旦數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化,緩存的結(jié)果就不可用了。為了實(shí)現(xiàn)這一保證,可以在執(zhí)行相關(guān)表的更新查詢(update, delete, insert)查詢前,讓相關(guān)的緩存過期。這樣下一次查詢時(shí)程序就會(huì)重新從數(shù)據(jù)庫中讀取新數(shù)據(jù)緩存到redis中。那么問題來了,在執(zhí)行一條insert前我怎么知道應(yīng)該讓哪些緩存過期呢?對(duì)于Redis,我們可以使用Hash Set數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),讓一張表對(duì)應(yīng)一個(gè)Hash Set,所有在這張表上的查詢都保存到該Set下。這樣當(dāng)表數(shù)據(jù)發(fā)生變動(dòng)時(shí),直接讓Set過期即可。我們可以自定義一個(gè)注解,在數(shù)據(jù)庫查詢方法上通過注解的屬性注明這個(gè)操作與哪些表相關(guān),這樣在執(zhí)行過期操作時(shí),就能直接從注解中得知應(yīng)該讓哪些Set過期了。
為查詢生成唯一標(biāo)識(shí)
對(duì)于MyBatis,我們可以直接使用SQL字符串做為key。但是這樣就必須編寫基于MyBatis的攔截器,從而使你的緩存代碼與MyBatis緊緊耦合在一起。如果哪天更換了持久層的框架,你的緩存代碼就白寫了,所以這個(gè)方案并不完美。
仔細(xì)想一想,其實(shí)如果兩次查詢調(diào)用的類名、方法名和參數(shù)值相同,我們就可以確定這兩次查詢結(jié)果一定是相同的(在數(shù)據(jù)沒有變動(dòng)的前提下)。因此,我們可以將這三個(gè)元素組合成一個(gè)字符串做為key, 就解決了標(biāo)識(shí)問題。
序列化查詢結(jié)果
最方便的序列化方式就是使用JDK自帶的ObjectOutputStream和ObjectInputStream。優(yōu)點(diǎn)是幾乎任何一個(gè)對(duì)象,只要實(shí)現(xiàn)了Serializable接口,都用同一套代碼能被序列化和反序列化。但缺點(diǎn)也很致命,那就是序列化的結(jié)果容量偏大,在redis中會(huì)消耗大量?jī)?nèi)存(是對(duì)應(yīng)JSON格式的3倍左右)。那么我們只剩下JSON這一個(gè)選擇了。
JSON的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,可讀性強(qiáng),但美中不足的是,反序列化對(duì)象時(shí)必須提供具體的類型參數(shù)(Class對(duì)象),如果是List對(duì)象,還必須提供List和List中的元素類型兩種信息,才能被正確反序列化。這樣就增加了代碼的復(fù)雜度。不過這些困難都是可以克服的,所以我們還是選擇JSON作為序列化存儲(chǔ)方式。
代碼寫在哪
毫無疑問,該AOP上場(chǎng)了。在我們的例子中,持久化框架使用的是MyBatis,因此我們的任務(wù)就是攔截Mapper接口方法的調(diào)用,通過Around(環(huán)繞通知)編寫以下邏輯:
方法被調(diào)用之前,根據(jù)類名、方法名和參數(shù)值生成Key
通過Key向Redis發(fā)起查詢
如果緩存命中,則將緩存結(jié)果反序列化作為方法調(diào)用的返回值 ,并阻止被代理方法的調(diào)用。
如果緩存未命中,則執(zhí)行代理方法,得到查詢結(jié)果,序列化,用當(dāng)前的Key將序列化結(jié)果放入redis中。
代碼實(shí)現(xiàn)
因?yàn)槲覀円獢r截的是Mapper接口方法,因此必須命令spring使用JDK的動(dòng)態(tài)代理而不是cglib的代理。為此,我們需要做以下配置:
<!-- 當(dāng)proxy-target-class為false時(shí)使用JDK動(dòng)態(tài)代理 --> <!-- 為true時(shí)使用cglib --> <!-- cglib無法攔截接口方法 --> <aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="false" />
然后定義兩個(gè)標(biāo)注在接口方法上的注解,用于傳遞類型參數(shù):
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
@Documented
public @interface RedisCache {
Class type();
}
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface RedisEvict {
Class type();
}
注解的使用方式如下:
// 表示該方法需要執(zhí)行 (緩存是否命中 ? 返回緩存并阻止方法調(diào)用 : 執(zhí)行方法并緩存結(jié)果)的緩存邏輯 @RedisCache(type = JobPostModel.class) JobPostModel selectByPrimaryKey(Integer id);
// 表示該方法需要執(zhí)行清除緩存邏輯 @RedisEvict(type = JobPostModel.class) int deleteByPrimaryKey(Integer id);
AOP的代碼如下:
@Aspect
@Component
public class RedisCacheAspect {
public static final Logger infoLog = LogUtils.getInfoLogger();
@Qualifier("redisTemplateForString")
@Autowired
StringRedisTemplate rt;
/**
* 方法調(diào)用前,先查詢緩存。如果存在緩存,則返回緩存數(shù)據(jù),阻止方法調(diào)用;
* 如果沒有緩存,則調(diào)用業(yè)務(wù)方法,然后將結(jié)果放到緩存中
* @param jp
* @return
* @throws Throwable
*/
@Around("execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.select*(..))" +
"|| execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.get*(..))" +
"|| execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.find*(..))" +
"|| execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.search*(..))")
public Object cache(ProceedingJoinPoint jp) throws Throwable {
// 得到類名、方法名和參數(shù)
String clazzName = jp.getTarget().getClass().getName();
String methodName = jp.getSignature().getName();
Object[] args = jp.getArgs();
// 根據(jù)類名,方法名和參數(shù)生成key
String key = genKey(clazzName, methodName, args);
if (infoLog.isDebugEnabled()) {
infoLog.debug("生成key:{}", key);
}
// 得到被代理的方法
Method me = ((MethodSignature) jp.getSignature()).getMethod();
// 得到被代理的方法上的注解
Class modelType = me.getAnnotation(RedisCache.class).type();
// 檢查redis中是否有緩存
String value = (String)rt.opsForHash().get(modelType.getName(), key);
// result是方法的最終返回結(jié)果
Object result = null;
if (null == value) {
// 緩存未命中
if (infoLog.isDebugEnabled()) {
infoLog.debug("緩存未命中");
}
// 調(diào)用數(shù)據(jù)庫查詢方法
result = jp.proceed(args);
// 序列化查詢結(jié)果
String json = serialize(result);
// 序列化結(jié)果放入緩存
rt.opsForHash().put(modelType.getName(), key, json);
} else {
// 緩存命中
if (infoLog.isDebugEnabled()) {
infoLog.debug("緩存命中, value = {}", value);
}
// 得到被代理方法的返回值類型
Class returnType = ((MethodSignature) jp.getSignature()).getReturnType();
// 反序列化從緩存中拿到的json
result = deserialize(value, returnType, modelType);
if (infoLog.isDebugEnabled()) {
infoLog.debug("反序列化結(jié)果 = {}", result);
}
}
return result;
}
/**
* 在方法調(diào)用前清除緩存,然后調(diào)用業(yè)務(wù)方法
* @param jp
* @return
* @throws Throwable
*/
@Around("execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.insert*(..))" +
"|| execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.update*(..))" +
"|| execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.delete*(..))" +
"|| execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.increase*(..))" +
"|| execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.decrease*(..))" +
"|| execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.complaint(..))" +
"|| execution(* com.fh.taolijie.dao.mapper.JobPostModelMapper.set*(..))")
public Object evictCache(ProceedingJoinPoint jp) throws Throwable {
// 得到被代理的方法
Method me = ((MethodSignature) jp.getSignature()).getMethod();
// 得到被代理的方法上的注解
Class modelType = me.getAnnotation(RedisEvict.class).type();
if (infoLog.isDebugEnabled()) {
infoLog.debug("清空緩存:{}", modelType.getName());
}
// 清除對(duì)應(yīng)緩存
rt.delete(modelType.getName());
return jp.proceed(jp.getArgs());
}
/**
* 根據(jù)類名、方法名和參數(shù)生成key
* @param clazzName
* @param methodName
* @param args 方法參數(shù)
* @return
*/
protected String genKey(String clazzName, String methodName, Object[] args) {
StringBuilder sb = new StringBuilder(clazzName);
sb.append(Constants.DELIMITER);
sb.append(methodName);
sb.append(Constants.DELIMITER);
for (Object obj : args) {
sb.append(obj.toString());
sb.append(Constants.DELIMITER);
}
return sb.toString();
}
protected String serialize(Object target) {
return JSON.toJSONString(target);
}
protected Object deserialize(String jsonString, Class clazz, Class modelType) {
// 序列化結(jié)果應(yīng)該是List對(duì)象
if (clazz.isAssignableFrom(List.class)) {
return JSON.parseArray(jsonString, modelType);
}
// 序列化結(jié)果是普通對(duì)象
return JSON.parseObject(jsonString, clazz);
}
}
這樣我們就完成了數(shù)據(jù)庫查詢緩存的實(shí)現(xiàn)。
UPDATE:
最好為Hash Set設(shè)置一個(gè)過期時(shí)間,這樣即使緩存策略有誤(導(dǎo)致讀出臟數(shù)據(jù)),過期時(shí)間到了以后依然可以與數(shù)據(jù)庫保持同步:
// 序列化結(jié)果放入緩存
rt.execute(new RedisCallback<Object>() {
@Override
public Object doInRedis(RedisConnection redisConn) throws DataAccessException {
// 配置文件中指定了這是一個(gè)String類型的連接
// 所以這里向下強(qiáng)制轉(zhuǎn)換一定是安全的
StringRedisConnection conn = (StringRedisConnection) redisConn;
// 判斷hash名是否存在
// 如果不存在,創(chuàng)建該hash并設(shè)置過期時(shí)間
if (false == conn.exists(hashName) ){
conn.hSet(hashName, key, json);
conn.expire(hashName, Constants.HASH_EXPIRE_TIME);
} else {
conn.hSet(hashName, key, json);
}
return null;
}
});
總結(jié)
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