原文：http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-spring-cache/
概述
Spring 3.1 引入了激动人心的基于注释（annotation）的缓存（cache）技术，它本质上不是一个具体的缓存实现方案（例如 EHCache 或者 OSCache），而是一个对缓存使用的抽象，通过在既有代码中添加少量它定义的各种 annotation，即能够达到缓存方法的返回对象的效果。
Spring 的缓存技术还具备相当的灵活性，不仅能够使用 SpEL（Spring Expression Language）来定义缓存的 key 和各种 condition，还提供开箱即用的缓存临时存储方案，也支持和主流的专业缓存例如 EHCache 集成。
其特点总结如下：
通过少量的配置 annotation 注释即可使得既有代码支持缓存
支持开箱即用 Out-Of-The-Box，即不用安装和部署额外第三方组件即可使用缓存
支持 Spring Express Language，能使用对象的任何属性或者方法来定义缓存的 key 和 condition
支持 AspectJ，并通过其实现任何方法的缓存支持
支持自定义 key 和自定义缓存管理者，具有相当的灵活性和扩展性
本文将针对上述特点对 Spring cache 进行详细的介绍，主要通过一个简单的例子和原理介绍展开，然后我们将一起看一个比较实际的缓存例子，最后会介绍 spring cache 的使用限制和注意事项。OK，Let ’ s begin!
原来我们是怎么做的
这里先展示一个完全自定义的缓存实现，即不用任何第三方的组件来实现某种对象的内存缓存。
场景是：对一个账号查询方法做缓存，以账号名称为 key，账号对象为 value，当以相同的账号名称查询账号的时候，直接从缓存中返回结果，否则更新缓存。账号查询服务还支持 reload 缓存（即清空缓存）。
首先定义一个实体类：账号类，具备基本的 id 和 name 属性，且具备 getter 和 setter 方法
清单 1. Account.java
1 package cacheOfAnno; 2 3 public class Account { 4 private int id; 5 private String name; 6 7 public Account(String name) { 8 this.name = name; 9 } 10 public int getId() { 11 return id; 12 } 13 public void setId(int id) { 14 this.id = id; 15 } 16 public String getName() { 17 return name; 18 } 19 public void setName(String name) { 20 this.name = name; 21 } 22 }
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然后定义一个缓存管理器，这个管理器负责实现缓存逻辑，支持对象的增加、修改和删除，支持值对象的泛型。如下：
清单 2. MyCacheManager.java
1 package oldcache; 2 3 import java.util.Map; 4 import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; 5 6 public class MyCacheManager<T> { 7 private Map<String,T> cache = 8 new ConcurrentHashMap<String,T>(); 9 10 public T getValue(Object key) { 11 return cache.get(key); 12 } 13 14 public void addOrUpdateCache(String key,T value) { 15 cache.put(key, value); 16 } 17 18 public void evictCache(String key) {// 根据 key 来删除缓存中的一条记录19 if(cache.containsKey(key)) { 20 cache.remove(key); 21 } 22 } 23 24 public void evictCache() {// 清空缓存中的所有记录25 cache.clear(); 26 } 27 }
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好，现在我们有了实体类和一个缓存管理器，还需要一个提供账号查询的服务类，此服务类使用缓存管理器来支持账号查询缓存，如下：
清单 3. MyAccountService.java
1 package oldcache; 2 3 import cacheOfAnno.Account; 4 5 public class MyAccountService { 6 private MyCacheManager<Account> cacheManager; 7 8 public MyAccountService() { 9 cacheManager = new MyCacheManager<Account>();// 构造一个缓存管理器10 } 11 12 public Account getAccountByName(String acctName) { 13 Account result = cacheManager.getValue(acctName);// 首先查询缓存14 if(result!=null) { 15 System.out.println("get from cache..."+acctName); 16 return result;// 如果在缓存中，则直接返回缓存的结果17 } 18 result = getFromDB(acctName);// 否则到数据库中查询19 if(result!=null) {// 将数据库查询的结果更新到缓存中20 cacheManager.addOrUpdateCache(acctName, result); 21 } 22 return result; 23 } 24 25 public void reload() { 26 cacheManager.evictCache(); 27 } 28 29 private Account getFromDB(String acctName) { 30 System.out.println("real querying db..."+acctName); 31 return new Account(acctName); 32 } 33 }
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现在我们开始写一个测试类，用于测试刚才的缓存是否有效
清单 4. Main.java
1 package oldcache; 2 3 public class Main { 4 5 public static void main(String[] args) { 6 MyAccountService s = new MyAccountService(); 7 // 开始查询账号 8 s.getAccountByName("somebody");// 第一次查询，应该是数据库查询 9 s.getAccountByName("somebody");// 第二次查询，应该直接从缓存返回10 11 s.reload();// 重置缓存12 System.out.println("after reload..."); 13 14 s.getAccountByName("somebody");// 应该是数据库查询15 s.getAccountByName("somebody");// 第二次查询，应该直接从缓存返回16 17 } 18 19 }
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按照分析，执行结果应该是：首先从数据库查询，然后直接返回缓存中的结果，重置缓存后，应该先从数据库查询，然后返回缓存中的结果，实际的执行结果如下：
清单 5. 运行结果
real querying db...somebody// 第一次从数据库加载 get from cache...somebody// 第二次从缓存加载 after reload...// 清空缓存 real querying db...somebody// 又从数据库加载 get from cache...somebody// 从缓存加载
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可以看出我们的缓存起效了，但是这种自定义的缓存方案有如下劣势：
缓存代码和业务代码耦合度太高，如上面的例子，AccountService 中的 getAccountByName（）方法中有了太多缓存的逻辑，不便于维护和变更
不灵活，这种缓存方案不支持按照某种条件的缓存，比如只有某种类型的账号才需要缓存，这种需求会导致代码的变更
缓存的存储这块写的比较死，不能灵活的切换为使用第三方的缓存模块
如果你的代码中有上述代码的影子，那么你可以考虑按照下面的介绍来优化一下你的代码结构了，也可以说是简化，你会发现，你的代码会变得优雅的多！
Hello World，注释驱动的 Spring Cache
Hello World 的实现目标
本 Hello World 类似于其他任何的 Hello World 程序，从最简单实用的角度展现 spring cache 的魅力，它基于刚才自定义缓存方案的实体类 Account.java，重新定义了 AccountService.java 和测试类 Main.java（注意这个例子不用自己定义缓存管理器，因为 spring 已经提供了缺省实现）
需要的 jar 包
为了实用 spring cache 缓存方案，在工程的 classpath 必须具备下列 jar 包。
图 1. 工程依赖的 jar 包图
注意这里我引入的是最新的 spring 3.2.0.M1 版本 jar 包，其实只要是 spring 3.1 以上，都支持 spring cache。其中 spring-context-*.jar 包含了 cache 需要的类。
如果采用 maven 管理，示例 pom.xml 内容如下：
1 <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 2 xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> 3 <modelVersion>4.0.0</modelVersion> 4 <groupId>org.springframework.samples</groupId> 5 <artifactId>Spring-Cache</artifactId> 6 <version>1.0</version> 7 8 <properties> 9 10 <!-- Generic properties -->11 <java.version>1.6</java.version>12 <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>13 <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>14 15 <!-- Spring -->16 <spring-framework.version>3.2.8.RELEASE</spring-framework.version>17 18 <!-- Logging -->19 <logback.version>1.0.13</logback.version>20 <slf4j.version>1.7.5</slf4j.version>21 22 <!-- Test -->23 <junit.version>4.11</junit.version>24 25 </properties>26 27 <dependencies>28 <!-- Spring -->29 <dependency>30 <groupId>org.springframework</groupId>31 <artifactId>spring-beans</artifactId>32 <version>${spring-framework.version}</version>33 </dependency>34 <dependency>35 <groupId>org.springframework</groupId>36 <artifactId>spring-context</artifactId>37 <version>${spring-framework.version}</version>38 </dependency>39 <dependency>40 <groupId>org.springframework</groupId>41 <artifactId>spring-aop</artifactId>42 <version>${spring-framework.version}</version>43 </dependency>44 <dependency>45 <groupId>org.springframework</groupId>46 <artifactId>spring-core</artifactId>47 <version>${spring-framework.version}</version>48 </dependency>49 <dependency>50 <groupId>org.springframework</groupId>51 <artifactId>spring-expression</artifactId>52 <version>${spring-framework.version}</version>53 </dependency>54 55 <dependency>56 <groupId>aopalliance</groupId>57 <artifactId>aopalliance</artifactId>58 <version>1.0</version>59 </dependency>60 61 <dependency>62 <groupId>commons-logging</groupId>63 <artifactId>commons-logging</artifactId>64 <version>1.1.3</version>65 </dependency>66 67 <dependency>68 <groupId>log4j</groupId>69 <artifactId>log4j</artifactId>70 <version>1.2.17</version>71 </dependency>72 73 <dependency>74 <groupId>cglib</groupId>75 <artifactId>cglib-nodep</artifactId>76 <version>2.2.2</version>77 </dependency>78 79 <!-- Test Artifacts -->80 <dependency>81 <groupId>junit</groupId>82 <artifactId>junit</artifactId>83 <version>${junit.version}</version>84 <scope>test</scope>85 </dependency>86 87 </dependencies>88 </project>
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定义实体类、服务类和相关配置文件
实体类就是上面自定义缓存方案定义的 Account.java，这里重新定义了服务类，如下：
清单 6. AccountService.java
1 package cacheOfAnno; 2 3 import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict; 4 import org.springframework.cache.annotation.Cacheable; 5 6 public class AccountService { 7 @Cacheable(value="accountCache")// 使用了一个缓存名叫 accountCache 8 public Account getAccountByName(String userName) { 9 // 方法内部实现不考虑缓存逻辑，直接实现业务10 System.out.println("real query account."+userName); 11 return getFromDB(userName); 12 } 13 14 private Account getFromDB(String acctName) { 15 System.out.println("real querying db..."+acctName); 16 return new Account(acctName); 17 } 18 }
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注意，此类的 getAccountByName 方法上有一个注释 annotation，即 @Cacheable(value=”accountCache”)，这个注释的意思是，当调用这个方法的时候，会从一个名叫 accountCache 的缓存中查询，如果没有，则执行实际的方法（即查询数据库），并将执行的结果存入缓存中，否则返回缓存中的对象。这里的缓存中的 key 就是参数 userName，value 就是 Account 对象。“accountCache”缓存是在 spring*.xml 中定义的名称。
好，因为加入了 spring，所以我们还需要一个 spring 的配置文件来支持基于注释的缓存
清单 7. Spring-cache-anno.xml
1 <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" 2 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 3 xmlns:cache="http://www.springframework.org/schema/cache" 4 xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p" 5 xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans 6 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd 7 http://www.springframework.org/schema/cache 8 http://www.springframework.org/schema/cache/spring-cache.xsd"> 9 10 <cache:annotation-driven />11 12 <bean id="accountServiceBean" class="cacheOfAnno.AccountService"/> 13 14 <!-- generic cache manager --> 15 <bean id="cacheManager" 16 class="org.springframework.cache.support.SimpleCacheManager">17 <property name="caches"> 18 <set> 19 <bean 20 class="org.springframework.cache.concurrent.ConcurrentMapCacheFactoryBean"21 p:name="default" /> 22 23 <bean 24 class="org.springframework.cache.concurrent.ConcurrentMapCacheFactoryBean"25 p:name="accountCache" /> 26 </set> 27 </property> 28 </bean> 29 </beans>
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注意这个 spring 配置文件有一个关键的支持缓存的配置项：<cache:annotation-driven />，这 个配置项缺省使用了一个名字叫 cacheManager 的缓存管理器，这个缓存管理器有一个 spring 的缺省实现，即 org.springframework.cache.support.SimpleCacheManager，这个缓存管理器实现了我们刚刚自定义的缓 存管理器的逻辑，它需要配置一个属性 caches，即此缓存管理器管理的缓存集合，除了缺省的名字叫 default 的缓存，我们还自定义了一个名字叫 accountCache 的缓存，使用了缺省的内存存储方案 ConcurrentMapCacheFactoryBean，它是基于 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 的一个内存缓存实现方案。
OK，现在我们具备了测试条件，测试代码如下：
清单 8. Main.java
1 package cacheOfAnno; 2 3 import org.springframework.context.ApplicationContext; 4 import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext; 5 6 public class Main { 7 public static void main(String[] args) { 8 ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext( 9 "spring-cache-anno.xml");// 加载 spring 配置文件10 11 AccountService s = (AccountService) context.getBean("accountServiceBean"); 12 // 第一次查询，应该走数据库13 System.out.print("first query..."); 14 s.getAccountByName("somebody"); 15 // 第二次查询，应该不查数据库，直接返回缓存的值16 System.out.print("second query..."); 17 s.getAccountByName("somebody"); 18 System.out.println(); 19 } 20 }
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上面的测试代码主要进行了两次查询，第一次应该会查询数据库，第二次应该返回缓存，不再查数据库，我们执行一下，看看结果
清单 9. 执行结果
first query...real query account.somebody// 第一次查询 real querying db...somebody// 对数据库进行了查询 second query...// 第二次查询，没有打印数据库查询日志，直接返回了缓存中的结果
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可以看出我们设置的基于注释的缓存起作用了，而在 AccountService.java 的代码中，我们没有看到任何的缓存逻辑代码，只有一行注释：@Cacheable(value="accountCache")，就实现了基本的缓存方案，是不是很强大？
如何清空缓存
好，到目前为止，我们的 spring cache 缓存程序已经运行成功了，但是还不完美，因为还缺少一个重要的缓存管理逻辑：清空缓存，当账号数据发生变更，那么必须要清空某个缓存，另外还需要定期的清空所有缓存，以保证缓存数据的可靠性。
为了加入清空缓存的逻辑，我们只要对 AccountService.java 进行修改，从业务逻辑的角度上看，它有两个需要清空缓存的地方
清单 10. AccountService.java
1 package newCache; 2 3 import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict; 4 import org.springframework.cache.annotation.Cacheable; 5 6 import cacheOfAnno.Account; 7 8 public class AccountService { 9 @Cacheable(value = "accountCache")10 // 使用了一个缓存名叫 accountCache11 public Account getAccountByName(String userName) {12 // 方法内部实现不考虑缓存逻辑，直接实现业务13 System.out.println("real query account." + userName);14 return getFromDB(userName);15 }16 17 @CacheEvict(value = "accountCache", key = "#account.getName()")18 // 清空 accountCache 缓存19 public void updateAccount(Account account) {20 updateDB(account);21 }22 23 @CacheEvict(value = "accountCache", allEntries = true)24 // 清空 accountCache 缓存25 public void reload() {26 }27 28 private Account getFromDB(String acctName) {29 System.out.println("real querying db..." + acctName);30 return new Account(acctName);31 }32 33 private void updateDB(Account account) {34 System.out.println("real update db..." + account.getName());35 }36 }
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清单 11. Main.java
1 package cacheOfAnno; 2 3 import org.springframework.context.ApplicationContext; 4 import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext; 5 6 public class Main { 7 8 public static void main(String[] args) { 9 ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(10 "spring-cache-anno.xml");// 加载 spring 配置文件11 12 AccountService s = (AccountService) context13 .getBean("accountServiceBean");14 // 第一次查询，应该走数据库15 System.out.print("first query...");16 s.getAccountByName("somebody");17 // 第二次查询，应该不查数据库，直接返回缓存的值18 System.out.print("second query...");19 s.getAccountByName("somebody");20 System.out.println();21 22 System.out.println("start testing clear cache..."); // 更新某个记录的缓存，首先构造两个账号记录，然后记录到缓存中23 Account account1 = s.getAccountByName("somebody1");24 Account account2 = s.getAccountByName("somebody2");25 // 开始更新其中一个 account1.setId(1212);26 s.updateAccount(account1);27 s.getAccountByName("somebody1");// 因为被更新了，所以会查询数据库28 s.getAccountByName("somebody2");// 没有更新过，应该走缓存29 s.getAccountByName("somebody1");// 再次查询，应该走缓存30 // 更新所有缓存31 s.reload();32 s.getAccountByName("somebody1");// 应该会查询数据库33 s.getAccountByName("somebody2");// 应该会查询数据库34 s.getAccountByName("somebody1");// 应该走缓存35 s.getAccountByName("somebody2");// 应该走缓存36 }37 }
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清单 12. 运行结果
first query...real querying db...somebody second query... start testing clear cache... real querying db...somebody1 real querying db...somebody2 real update db...somebody1 real querying db...somebody1 real querying db...somebody1 real querying db...somebody2
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结果和我们期望的一致，所以，我们可以看出，spring cache 清空缓存的方法很简单，就是通过 @CacheEvict 注释来标记要清空缓存的方法，当这个方法被调用后，即会清空缓存。注意其中一个 @CacheEvict(value=”accountCache”,key=”#account.getName()”)，其中的 Key 是用来指定缓存的 key 的，这里因为我们保存的时候用的是 account 对象的 name 字段，所以这里还需要从参数 account 对象中获取 name 的值来作为 key，前面的 # 号代表这是一个 SpEL 表达式，此表达式可以遍历方法的参数对象，具体语法可以参考 Spring 的相关文档手册。
如何按照条件操作缓存
前面介绍的缓存方法，没有任何条件， 即所有对 accountService 对象的 getAccountByName 方法的调用都会起动缓存效果，不管参数是什么值，如果有一个需求，就是只有账号名称的长度小于等于 4 的情况下，才做缓存，大于 4 的不使用缓存，那怎么实现呢？
Spring cache 提供了一个很好的方法，那就是基于 SpEL 表达式的 condition 定义，这个 condition 是 @Cacheable 注释的一个属性，下面我来演示一下
清单 13. AccountService.java（getAccountByName 方法修订，支持条件）
1 @Cacheable(value="accountCache",condition="#userName.length() <= 4")// 缓存名叫 accountCache 2 public Account getAccountByName(String userName) { 3 // 方法内部实现不考虑缓存逻辑，直接实现业务4 return getFromDB(userName); 5 }
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注意其中的 condition=”#userName.length() <=4”，这里使用了 SpEL 表达式访问了参数 userName 对象的 length() 方法，条件表达式返回一个布尔值，true/false，当条件为 true，则进行缓存操作，否则直接调用方法执行的返回结果。
清单 14. 测试方法
1 s.getAccountByName("somebody");// 长度大于 4，不会被缓存2 s.getAccountByName("sbd");// 长度小于 4，会被缓存3 s.getAccountByName("somebody");// 还是查询数据库4 s.getAccountByName("sbd");// 会从缓存返回
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清单 15. 运行结果
real querying db...somebody real querying db...sbd real querying db...somebody
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可见对长度大于 4 的账号名 (somebody) 没有缓存，每次都查询数据库。
如果有多个参数，如何进行 key 的组合
假 设 AccountService 现在有一个需求，要求根据账号名、密码和是否发送日志查询账号信息，很明显，这里我们需要根据账号名、密码对账号对象进行缓存，而第三个参数“是否发送日 志”对缓存没有任何影响。所以，我们可以利用 SpEL 表达式对缓存 key 进行设计
清单 16. Account.java（增加 password 属性）
1 private String password; 2 public String getPassword() { 3 return password; 4 } 5 public void setPassword(String password) { 6 this.password = password; 7 }
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清单 17. AccountService.java（增加 getAccount 方法，支持组合 key）
1 @Cacheable(value="accountCache",key="#userName.concat(#password)") 2 public Account getAccount(String userName,String password,boolean sendLog) { 3 // 方法内部实现不考虑缓存逻辑，直接实现业务4 return getFromDB(userName,password); 5 6 }
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注意上面的 key 属性，其中引用了方法的两个参数 userName 和 password，而 sendLog 属性没有考虑，因为其对缓存没有影响。
清单 18. Main.java
1 public static void main(String[] args) { 2 ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext( 3 "spring-cache-anno.xml");// 加载 spring 配置文件 4 5 AccountService s = (AccountService) context.getBean("accountServiceBean"); 6 s.getAccount("somebody", "123456", true);// 应该查询数据库 7 s.getAccount("somebody", "123456", true);// 应该走缓存 8 s.getAccount("somebody", "123456", false);// 应该走缓存 9 s.getAccount("somebody", "654321", true);// 应该查询数据库10 s.getAccount("somebody", "654321", true);// 应该走缓存11 }
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上述测试，是采用了相同的账号，不同的密码组合进行查询，那么一共有两种组合情况，所以针对数据库的查询应该只有两次。
清单 19. 运行结果
real querying db...userName=somebody password=123456 real querying db...userName=somebody password=654321
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和我们预期的一致。
如何做到：既要保证方法被调用，又希望结果被缓存
根据前面的例子，我们知道，如果使用了 @Cacheable 注释，则当重复使用相同参数调用方法的时候，方法本身不会被调用执行，即方法本身被略过了，取而代之的是方法的结果直接从缓存中找到并返回了。
现实中并不总是如此，有些情况下我们希望方法一定会被调用，因为其除了返回一个结果，还做了其他事情，例如记录日志，调用接口等，这个时候，我们可以用 @CachePut 注释，这个注释可以确保方法被执行，同时方法的返回值也被记录到缓存中。
清单 20. AccountService.java
1 @Cacheable(value="accountCache")// 使用了一个缓存名叫 accountCache 2 public Account getAccountByName(String userName) { 3 // 方法内部实现不考虑缓存逻辑，直接实现业务 4 return getFromDB(userName); 5 } 6 @CachePut(value="accountCache",key="#account.getName()")// 更新 accountCache 缓存 7 public Account updateAccount(Account account) { 8 return updateDB(account); 9 } 10 private Account updateDB(Account account) { 11 System.out.println("real updating db..."+account.getName()); 12 return account; 13 }
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清单 21. Main.java
1 public static void main(String[] args) { 2 ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext( 3 "spring-cache-anno.xml");// 加载 spring 配置文件 4 5 AccountService s = (AccountService) context.getBean("accountServiceBean"); 6 7 Account account = s.getAccountByName("someone"); 8 account.setPassword("123"); 9 s.updateAccount(account); 10 account.setPassword("321"); 11 s.updateAccount(account); 12 account = s.getAccountByName("someone"); 13 System.out.println(account.getPassword()); 14 }
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如上面的代码所示，我们首先用 getAccountByName 方法查询一个人 someone 的账号，这个时候会查询数据库一次，但是也记录到缓存中了。然后我们修改了密码，调用了 updateAccount 方法，这个时候会执行数据库的更新操作且记录到缓存，我们再次修改密码并调用 updateAccount 方法，然后通过 getAccountByName 方法查询，这个时候，由于缓存中已经有数据，所以不会查询数据库，而是直接返回最新的数据，所以打印的密码应该是“321”
清单 22. 运行结果
real querying db...someone real updating db...someone real updating db...someone 321
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和分析的一样，只查询了一次数据库，更新了两次数据库，最终的结果是最新的密码。说明 @CachePut 确实可以保证方法被执行，且结果一定会被缓存。
@Cacheable、@CachePut、@CacheEvict 注释介绍
通过上面的例子，我们可以看到 spring cache 主要使用两个注释标签，即 @Cacheable、@CachePut 和 @CacheEvict，我们总结一下其作用和配置方法。
表 1. @Cacheable 作用和配置方法
表 2. @CachePut 作用和配置方法
表 3. @CacheEvict 作用和配置方法
基本原理
和 spring 的事务管理类似，spring cache 的关键原理就是 spring AOP，通过 spring AOP，其实现了在方法调用前、调用后获取方法的入参和返回值，进而实现了缓存的逻辑。我们来看一下下面这个图：
图 2. 原始方法调用图
上图显示，当客户端“Calling code”调用一个普通类 Plain Object 的 foo() 方法的时候，是直接作用在 pojo 类自身对象上的，客户端拥有的是被调用者的直接的引用。
而 Spring cache 利用了 Spring AOP 的动态代理技术，即当客户端尝试调用 pojo 的 foo（）方法的时候，给他的不是 pojo 自身的引用，而是一个动态生成的代理类
图 3. 动态代理调用图
如 上图所示，这个时候，实际客户端拥有的是一个代理的引用，那么在调用 foo() 方法的时候，会首先调用 proxy 的 foo() 方法，这个时候 proxy 可以整体控制实际的 pojo.foo() 方法的入参和返回值，比如缓存结果，比如直接略过执行实际的 foo() 方法等，都是可以轻松做到的。
扩展性
直 到现在，我们已经学会了如何使用开箱即用的 spring cache，这基本能够满足一般应用对缓存的需求，但现实总是很复杂，当你的用户量上去或者性能跟不上，总需要进行扩展，这个时候你或许对其提供的内存缓 存不满意了，因为其不支持高可用性，也不具备持久化数据能力，这个时候，你就需要自定义你的缓存方案了，还好，spring 也想到了这一点。
我们先不考虑如何持久化缓存，毕竟这种第三方的实现方案很多，我们要考虑的是，怎么利用 spring 提供的扩展点实现我们自己的缓存，且在不改原来已有代码的情况下进行扩展。
首 先，我们需要提供一个 CacheManager 接口的实现，这个接口告诉 spring 有哪些 cache 实例，spring 会根据 cache 的名字查找 cache 的实例。另外还需要自己实现 Cache 接口，Cache 接口负责实际的缓存逻辑，例如增加键值对、存储、查询和清空等。利用 Cache 接口，我们可以对接任何第三方的缓存系统，例如 EHCache、OSCache，甚至一些内存数据库例如 memcache 或者 h2db 等。下面我举一个简单的例子说明如何做。
清单 23. MyCacheManager
1 package cacheOfAnno; 2 3 import java.util.Collection; 4 5 import org.springframework.cache.support.AbstractCacheManager; 6 7 public class MyCacheManager extends AbstractCacheManager { 8 private Collection<? extends MyCache> caches; 9 10 /** 11 * Specify the collection of Cache instances to use for this CacheManager. 12 */ 13 public void setCaches(Collection<? extends MyCache> caches) { 14 this.caches = caches; 15 } 16 17 @Override 18 protected Collection<? extends MyCache> loadCaches() { 19 return this.caches; 20 } 21 22 }
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上面的自定义的 CacheManager 实际继承了 spring 内置的 AbstractCacheManager，实际上仅仅管理 MyCache 类的实例。
清单 24. MyCache
1 package cacheOfAnno; 2 3 import java.util.HashMap; 4 import java.util.Map; 5 6 import org.springframework.cache.Cache; 7 import org.springframework.cache.support.SimpleValueWrapper; 8 9 public class MyCache implements Cache { 10 private String name; 11 private Map<String,Account> store = new HashMap<String,Account>();; 12 13 public MyCache() { 14 } 15 16 public MyCache(String name) { 17 this.name = name; 18 } 19 20 @Override 21 public String getName() { 22 return name; 23 } 24 25 public void setName(String name) { 26 this.name = name; 27 } 28 29 @Override 30 public Object getNativeCache() { 31 return store; 32 } 33 34 @Override 35 public ValueWrapper get(Object key) { 36 ValueWrapper result = null; 37 Account thevalue = store.get(key); 38 if(thevalue!=null) { 39 thevalue.setPassword("from mycache:"+name); 40 result = new SimpleValueWrapper(thevalue); 41 } 42 return result; 43 } 44 45 @Override 46 public void put(Object key, Object value) { 47 Account thevalue = (Account)value; 48 store.put((String)key, thevalue); 49 } 50 51 @Override 52 public void evict(Object key) { 53 } 54 55 @Override 56 public void clear() { 57 } 58 }
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上面的自定义缓存只实现了很简单的逻辑，但这是我们自己做的，也很令人激动是不是，主要看 get 和 put 方法，其中的 get 方法留了一个后门，即所有的从缓存查询返回的对象都将其 password 字段设置为一个特殊的值，这样我们等下就能演示“我们的缓存确实在起作用！”了。
这还不够，spring 还不知道我们写了这些东西，需要通过 spring*.xml 配置文件告诉它
清单 25. Spring-cache-anno.xml
1 <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" 2 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 3 xmlns:cache="http://www.springframework.org/schema/cache" 4 xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p" 5 xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans 6 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd 7 http://www.springframework.org/schema/cache 8 http://www.springframework.org/schema/cache/spring-cache.xsd"> 9 10 <cache:annotation-driven /> 11 12 <bean id="accountServiceBean" class="cacheOfAnno.AccountService"/> 13 14 <!-- generic cache manager --> 15 <bean id="cacheManager" class="cacheOfAnno.MyCacheManager">16 <property name="caches"> 17 <set> 18 <bean 19 class="cacheOfAnno.MyCache"20 p:name="accountCache" /> 21 </set> 22 </property> 23 </bean> 24 25 </beans>
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注意上面配置文件的黑体字，这些配置说明了我们的 cacheManager 和我们自己的 cache 实例。
好，什么都不说，测试！
清单 26. Main.java
1 public static void main(String[] args) { 2 ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext( 3 "spring-cache-anno.xml");// 加载 spring 配置文件 4 5 AccountService s = (AccountService) context.getBean("accountServiceBean"); 6 7 Account account = s.getAccountByName("someone"); 8 System.out.println("passwd="+account.getPassword()); 9 account = s.getAccountByName("someone"); 10 System.out.println("passwd="+account.getPassword()); 11 }
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上面的测试代码主要是先调用 getAccountByName 进行一次查询，这会调用数据库查询，然后缓存到 mycache 中，然后我打印密码，应该是空的；下面我再次查询 someone 的账号，这个时候会从 mycache 中返回缓存的实例，记得上面的后门么？我们修改了密码，所以这个时候打印的密码应该是一个特殊的值
清单 27. 运行结果
real querying db...someone passwd=null passwd=from mycache:accountCache
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结果符合预期，即第一次查询数据库，且密码为空，第二次打印了一个特殊的密码。说明我们的 myCache 起作用了。
注意和限制
基于 proxy 的 spring aop 带来的内部调用问题
上 面介绍过 spring cache 的原理，即它是基于动态生成的 proxy 代理机制来对方法的调用进行切面，这里关键点是对象的引用问题，如果对象的方法是内部调用（即 this 引用）而不是外部引用，则会导致 proxy 失效，那么我们的切面就失效，也就是说上面定义的各种注释包括 @Cacheable、@CachePut 和 @CacheEvict 都会失效，我们来演示一下。
清单 28. AccountService.java
1 public Account getAccountByName2(String userName) { 2 return this.getAccountByName(userName); 3 } 4 5 @Cacheable(value="accountCache")// 使用了一个缓存名叫 accountCache 6 public Account getAccountByName(String userName) { 7 // 方法内部实现不考虑缓存逻辑，直接实现业务8 return getFromDB(userName); 9 }
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上面我们定义了一个新的方法 getAccountByName2，其自身调用了 getAccountByName 方法，这个时候，发生的是内部调用（this），所以没有走 proxy，导致 spring cache 失效
清单 29. Main.java
1 public static void main(String[] args) { 2 ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext( 3 "spring-cache-anno.xml");// 加载 spring 配置文件 4 5 AccountService s = (AccountService) context.getBean("accountServiceBean"); 6 7 s.getAccountByName2("someone"); 8 s.getAccountByName2("someone"); 9 s.getAccountByName2("someone"); 10 }
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清单 30. 运行结果
real querying db...someone real querying db...someone real querying db...someone
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可见，结果是每次都查询数据库，缓存没起作用。要避免这个问题，就是要避免对缓存方法的内部调用，或者避免使用基于 proxy 的 AOP 模式，可以使用基于 aspectJ 的 AOP 模式来解决这个问题。
@CacheEvict 的可靠性问题
我们看到，@CacheEvict 注释有一个属性 beforeInvocation，缺省为 false，即缺省情况下，都是在实际的方法执行完成后，才对缓存进行清空操作。期间如果执行方法出现异常，则会导致缓存清空不被执行。我们演示一下
清单 31. AccountService.java
1 @CacheEvict(value="accountCache",allEntries=true)// 清空 accountCache 缓存2 public void reload() { 3 throw new RuntimeException(); 4 }
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注意上面的代码，我们在 reload 的时候抛出了运行期异常，这会导致清空缓存失败。
清单 32. Main.java
1 public static void main(String[] args) { 2 ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext( 3 "spring-cache-anno.xml");// 加载 spring 配置文件 4 5 AccountService s = (AccountService) context.getBean("accountServiceBean"); 6 7 s.getAccountByName("someone"); 8 s.getAccountByName("someone"); 9 try { 10 s.reload(); 11 } catch (Exception e) { 12 } 13 s.getAccountByName("someone"); 14 }
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上面的测试代码先查询了两次，然后 reload，然后再查询一次，结果应该是只有第一次查询走了数据库，其他两次查询都从缓存，第三次也走缓存因为 reload 失败了。
清单 33. 运行结果
real querying db...someone
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和预期一样。那么我们如何避免这个问题呢？我们可以用 @CacheEvict 注释提供的 beforeInvocation 属性，将其设置为 true，这样，在方法执行前我们的缓存就被清空了。可以确保缓存被清空。
清单 34. AccountService.java
1 @CacheEvict(value="accountCache",allEntries=true,beforeInvocation=true)2 // 清空 accountCache 缓存3 public void reload() { 4 throw new RuntimeException(); 5 }
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注意上面的代码，我们在 @CacheEvict 注释中加了 beforeInvocation 属性，确保缓存被清空。
执行相同的测试代码
清单 35. 运行结果
real querying db...someone real querying db...someone
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这样，第一次和第三次都从数据库取数据了，缓存清空有效。
非 public 方法问题
和内部调用问题类似，非 public 方法如果想实现基于注释的缓存，必须采用基于 AspectJ 的 AOP 机制，这里限于篇幅不再细述。
其他技巧
Dummy CacheManager 的配置和作用
有的时候，我们在代码迁移、调试或者部署的时候，恰好没有 cache 容器，比如 memcache 还不具备条件，h2db 还没有装好等，如果这个时候你想调试代码，岂不是要疯掉？这里有一个办法，在不具备缓存条件的时候，在不改代码的情况下，禁用缓存。
方法就是修改 spring*.xml 配置文件，设置一个找不到缓存就不做任何操作的标志位，如下
清单 36. Spring-cache-anno.xml
1 <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" 2 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 3 xmlns:cache="http://www.springframework.org/schema/cache" 4 xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p" 5 xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans 6 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd 7 http://www.springframework.org/schema/cache 8 http://www.springframework.org/schema/cache/spring-cache.xsd"> 9 10 <cache:annotation-driven /> 11 12 <bean id="accountServiceBean" class="cacheOfAnno.AccountService"/> 13 14 <!-- generic cache manager --> 15 <bean id="simpleCacheManager" 16 class="org.springframework.cache.support.SimpleCacheManager"> 17 <property name="caches"> 18 <set> 19 <bean 20 class="org.springframework.cache.concurrent.ConcurrentMapCacheFactoryBean"21 p:name="default" /> 22 </set> 23 </property> 24 </bean> 25 26 <!-- dummy cacheManager --> 27 <bean id="cacheManager" 28 class="org.springframework.cache.support.CompositeCacheManager">29 <property name="cacheManagers"> 30 <list> 31 <ref bean="simpleCacheManager" /> 32 </list> 33 </property> 34 <property name="fallbackToNoOpCache" value="true" /> 35 </bean> 36 37 </beans>
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注意以前的 cacheManager 变为了 simpleCacheManager，且没有配置 accountCache 实例，后面的 cacheManager 的实例是一个 CompositeCacheManager，他利用了前面的 simpleCacheManager 进行查询，如果查询不到，则根据标志位 fallbackToNoOpCache 来判断是否不做任何缓存操作。
清单 37. 运行结果
real querying db...someone real querying db...someone real querying db...someone
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可以看出，缓存失效。每次都查询数据库。因为我们没有配置它需要的 accountCache 实例。
如果将上面 xml 配置文件的 fallbackToNoOpCache 设置为 false，再次运行，则会得到
清单 38. 运行结果
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Cannot find cache named [accountCache] for CacheableOperation [public cacheOfAnno.Account cacheOfAnno.AccountService.getAccountByName(java.lang.String)] caches=[accountCache] | condition='' | key=''
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可见，在找不到 accountCache，且没有将 fallbackToNoOpCache 设置为 true 的情况下，系统会抛出异常。
小结
总 之，注释驱动的 spring cache 能够极大的减少我们编写常见缓存的代码量，通过少量的注释标签和配置文件，即可达到使代码具备缓存的能力。且具备很好的灵活性和扩展性。但是我们也应该看 到，spring cache 由于急于 spring AOP 技术，尤其是动态的 proxy 技术，导致其不能很好的支持方法的内部调用或者非 public 方法的缓存设置，当然这都是可以解决的问题，通过学习这个技术，我们能够认识到，AOP 技术的应用还是很广泛的，如果有兴趣，我相信你也能基于 AOP 实现自己的缓存方案。
![[转]注释驱动的 Spring cache 缓存介绍](https://static001.geekbang.org/infoq/39/39c3cb4b3004ae1a1557d63d7deb0203.jpeg)
![[转]注释驱动的 Spring cache 缓存介绍](https://static001.infoq.cn/static/infoq/img/logo-121-75.yuij86g.png){kind=logo}
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