在实际的项目中，我们通常会将一些热点数据存储到Redis或MemCache这类缓存中间件中，只有当缓存的访问没有命中时再查询数据库。

在一些场景下可能还需要进一步配合本地缓存使用，例如Guava cache或Caffeine，从而再次提升程序的响应速度与服务性能。

于是，就产生了使用本地缓存作为一级缓存，再加上远程缓存作为二级缓存的两级缓存架构。

二级缓存的访问流程可以用下面这张图来表示：

优点与问题

准备工作

<dependency><groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId><artifactId>caffeine</artifactId><version>2.9.2</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-pool2</artifactId><version>2.8.1</version>
</dependency>

在application.yml中配置Redis的连接信息：

spring:redis:host: 127.0.0.1port: 6379database: 0timeout: 10000mslettuce:pool:max-active: 8max-wait: -1msmax-idle: 8min-idle: 0

我们使用RedisTemplate来对redis进行读写操作。

下面在单机环境下，将按照对业务侵入性的不同程度，分三个版本来实现两级缓存的使用。

V1.0版本

在使用Cache前，需要先配置一下相关参数：

@Configuration
public class CaffeineConfig {@Beanpublic Cache<String,Object> caffeineCache(){return Caffeine.newBuilder().initialCapacity(128)//初始大小.maximumSize(1024)//最大数量.expireAfterWrite(60, TimeUnit.SECONDS)//过期时间.build();}
}

@Service
@AllArgsConstructor
public class OrderServiceImpl implements OrderService {private final OrderMapper orderMapper;@Overridepublic Order getOrderById(Long id) {  Order order = orderMapper.selectOne(new LambdaQueryWrapper<Order>().eq(Order::getId, id));    return order;}@Overridepublic void updateOrder(Order order) {      orderMapper.updateById(order);}@Overridepublic void deleteOrder(Long id) {orderMapper.deleteById(id);}
}

接下来，对上面的OrderService进行改造，在执行正常业务外再加上操作两级缓存的代码，先看改造后的查询操作：

public Order getOrderById(Long id) {String key = CacheConstant.ORDER + id;Order order = (Order) cache.get(key,k -> {//先查询 RedisObject obj = redisTemplate.opsForValue().get(k);if (Objects.nonNull(obj)) {log.info("get data from redis");return obj;}// Redis没有则查询 DBlog.info("get data from database");Order myOrder = orderMapper.selectOne(new LambdaQueryWrapper<Order>().eq(Order::getId, id));redisTemplate.opsForValue().set(k, myOrder, 120, TimeUnit.SECONDS);return myOrder;});return order;
}

public void updateOrder(Order order) {log.info("update order data");String key=CacheConstant.ORDER + order.getId();orderMapper.updateById(order);//修改 RedisredisTemplate.opsForValue().set(key,order,120, TimeUnit.SECONDS);// 修改本地缓存cache.put(key,order);
}

看一下下面图中接口的调用、以及缓存的刷新过程。可以看到在更新数据后，同步刷新了缓存中的内容，再之后的访问接口时不查询数据库，也可以拿到正确的结果：

最后再来看一下删除操作，在删除数据的同时，手动移除Reids和Caffeine中的缓存：

public void deleteOrder(Long id) {log.info("delete order");orderMapper.deleteById(id);String key= CacheConstant.ORDER + id;redisTemplate.delete(key);cache.invalidate(key);
}

我们在删除某个缓存后，再次调用之前的查询接口时，又会出现重新查询数据库的情况：

V2.0版本

@Configuration
public class CacheManagerConfig {@Beanpublic CacheManager cacheManager(){CaffeineCacheManager cacheManager=new CaffeineCacheManager();cacheManager.setCaffeine(Caffeine.newBuilder().initialCapacity(128).maximumSize(1024).expireAfterWrite(60, TimeUnit.SECONDS));return cacheManager;}
}

@Cacheable(value = "order",key = "#id")
//@Cacheable(cacheNames = "order",key = "#p0")
public Order getOrderById(Long id) {String key= CacheConstant.ORDER + id;//先查询 RedisObject obj = redisTemplate.opsForValue().get(key);if (Objects.nonNull(obj)){log.info("get data from redis");return (Order) obj;}// Redis没有则查询 DBlog.info("get data from database");Order myOrder = orderMapper.selectOne(new LambdaQueryWrapper<Order>().eq(Order::getId, id));redisTemplate.opsForValue().set(key,myOrder,120, TimeUnit.SECONDS);return myOrder;
}

#参数名
#参数对象.属性名
#p参数对应下标

@CachePut(cacheNames = "order",key = "#order.id")
public Order updateOrder(Order order) {log.info("update order data");orderMapper.updateById(order);//修改 RedisredisTemplate.opsForValue().set(CacheConstant.ORDER + order.getId(),order, 120, TimeUnit.SECONDS);return order;
}

@CacheEvict(cacheNames = "order",key = "#id")
public void deleteOrder(Long id) {log.info("delete order");orderMapper.deleteById(id);redisTemplate.delete(CacheConstant.ORDER + id);
}

V3.0版本

模仿spring通过注解管理缓存的方式，我们也可以选择自定义注解，然后在切面中处理缓存，从而将对业务代码的入侵降到最低。

首先定义一个注解，用于添加在需要操作缓存的方法上：

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface DoubleCache {String cacheName();String key(); //支持springEl表达式long l2TimeOut() default 120;CacheType type() default CacheType.FULL;
}

我们使用cacheName + key作为缓存的真正key（仅存在一个Cache中，不做CacheName隔离），l2TimeOut为可以设置的二级缓存Redis的过期时间，type是一个枚举类型的变量，表示操作缓存的类型，枚举类型定义如下：

public enum CacheType {FULL,   //存取PUT,    //只存DELETE  //删除
}

因为要使key支持springEl表达式，所以需要写一个方法，使用表达式解析器解析参数：

public static String parse(String elString, TreeMap<String,Object> map){elString=String.format("#{%s}",elString);//创建表达式解析器ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();//通过evaluationContext.setVariable可以在上下文中设定变量。EvaluationContext context = new StandardEvaluationContext();map.entrySet().forEach(entry->context.setVariable(entry.getKey(),entry.getValue()));//解析表达式Expression expression = parser.parseExpression(elString, new TemplateParserContext());//使用Expression.getValue()获取表达式的值，这里传入了Evaluation上下文String value = expression.getValue(context, String.class);return value;
}

参数中的elString对应的就是注解中key的值，map是将原方法的参数封装后的结果。简单进行一下测试：

public void test() {String elString="#order.money";String elString2="#user";String elString3="#p0";   TreeMap<String,Object> map=new TreeMap<>();Order order = new Order();order.setId(111L);order.setMoney(123D);map.put("order",order);map.put("user","Hydra");String val = parse(elString, map);String val2 = parse(elString2, map);String val3 = parse(elString3, map);System.out.println(val);System.out.println(val2);System.out.println(val3);
}

执行结果如下，可以看到支持按照参数名称、参数对象的属性名称读取，但是不支持按照参数下标读取，暂时留个小坑以后再处理。

123.0
Hydra
null

至于Cache相关参数的配置，我们沿用V1版本中的配置即可。准备工作做完了，下面我们定义切面，在切面中操作Cache来读写Caffeine的缓存，操作RedisTemplate读写Redis缓存。

@Slf4j @Component @Aspect 
@AllArgsConstructor
public class CacheAspect {private final Cache cache;private final RedisTemplate redisTemplate;@Pointcut("@annotation(com.cn.dc.annotation.DoubleCache)")public void cacheAspect() {}@Around("cacheAspect()")public Object doAround(ProceedingJoinPoint point) throws Throwable {MethodSignature signature = (MethodSignature) point.getSignature();Method method = signature.getMethod();//拼接解析springEl表达式的mapString[] paramNames = signature.getParameterNames();Object[] args = point.getArgs();TreeMap<String, Object> treeMap = new TreeMap<>();for (int i = 0; i < paramNames.length; i++) {treeMap.put(paramNames[i],args[i]);}DoubleCache annotation = method.getAnnotation(DoubleCache.class);String elResult = ElParser.parse(annotation.key(), treeMap);String realKey = annotation.cacheName() + CacheConstant.COLON + elResult;//强制更新if (annotation.type()== CacheType.PUT){Object object = point.proceed();redisTemplate.opsForValue().set(realKey, object,annotation.l2TimeOut(), TimeUnit.SECONDS);cache.put(realKey, object);return object;}//删除else if (annotation.type()== CacheType.DELETE){redisTemplate.delete(realKey);cache.invalidate(realKey);return point.proceed();}//读写，查询CaffeineObject caffeineCache = cache.getIfPresent(realKey);if (Objects.nonNull(caffeineCache)) {log.info("get data from caffeine");return caffeineCache;}//查询RedisObject redisCache = redisTemplate.opsForValue().get(realKey);if (Objects.nonNull(redisCache)) {log.info("get data from redis");cache.put(realKey, redisCache);return redisCache;}log.info("get data from database");Object object = point.proceed();if (Objects.nonNull(object)){//写入RedisredisTemplate.opsForValue().set(realKey, object,annotation.l2TimeOut(), TimeUnit.SECONDS);//写入Caffeinecache.put(realKey, object);        }return object;}
}

@DoubleCache(cacheName = "order", key = "#id",type = CacheType.FULL)
public Order getOrderById(Long id) {Order myOrder = orderMapper.selectOne(new LambdaQueryWrapper<Order>().eq(Order::getId, id));return myOrder;
}@DoubleCache(cacheName = "order",key = "#order.id",type = CacheType.PUT)
public Order updateOrder(Order order) {orderMapper.updateById(order);return order;
}@DoubleCache(cacheName = "order",key = "#id",type = CacheType.DELETE)
public void deleteOrder(Long id) {orderMapper.deleteById(id);
}

到这里，基于切面操作缓存的改造就完成了，Service的代码也瞬间清爽了很多，让我们可以继续专注于业务逻辑处理，而不用费心去操作两级缓存了。

总结

本文按照对业务入侵的递减程度，依次介绍了三种管理两级缓存的方法。

本文中只是介绍了最基础的使用，实际中的并发问题、事务的回滚问题都需要考虑，还需要思考什么数据适合放在一级缓存、什么数据适合放在二级缓存等等的其他问题。

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