iBATIS缓存实现分析[转]

iBATIS缓存实现分析[转]

为了提高应用程序性能，一种比较通用的方法是使用缓存技术来减少与数据库之间的交互。缓存技术是一种“以空间换时间”的设计理念，利用内存空间资源来提高数据检索速度的有效手段之一。

iBATIS以一种简单、易用、灵活的方式实现了数据缓存。下面，首先看一下iBATIS关于缓存部分的核心类图：

iBATIS缓存核心类图

关于这些类的用途，在注释中做了比较概括性的说明，下面就来仔细的讲一下这些类的用途以及它们是如何工作的。

在iBATIS中，可以配置多个缓存，每个cacheModel的配置对应一个CacheModel类的一个对象。其中包括id等配置信息。iBATIS通过这些配置信息来定义缓存管理的行为。

缓存的目的是为了能够实现数据的高速检索。在程序中，数据是用对象表示的；为了能够检索到以缓存的数据对象，每个数据对象必须拥有一个唯一标识，在iBATIS中，这个唯一标识用CacheKey来表示。

那么，缓存的数据保存到什么地方了呢？如何实现数据的快速检索呢？答案在CacheController的实现类中。每个CacheController中都有一个Map类型的属性cache来保存被缓存的数据，其中key为CacheKey类型，value为Object类型；需要关注的是CacheKey对象的hashCode的生成算法，每次调用CacheKey对象的update方法时，都会更新它的hashCode值，关于hashCode值的计算方法后续在给出详细说明。

在拥有了数据缓存区后，就可以向其中存放数据和检索数据了。在iBATIS中，有多种的缓存管理策略，也可以自定义缓存管理策略。

关于缓存的功能，主要有两种类型：一种是对外提供的功能：数据存储和数据检索；另外一种是内部管理的功能：缓存对象标识的生成，缓存区刷新，数据检索算法等。下面就逐一介绍这些功能的代码实现。

1.数据存储

首先看一下CacheModel中的putObject方法是如何实现的

publicvoidputObject(CacheKeykey,Objectvalue){

if(null==value)value=NULL_OBJECT;

//关于缓存的操作，需要互斥

synchronized(this){

if(serialize&&!readOnly&&value!=NULL_OBJECT){

//需要序列化，并且非只读，则需要将缓存对象序列化到内存，以供后续检索使用

//readOnly为false时，不能直接将对象引用直接返回个客户程序

try{

ByteArrayOutputStreambos=newByteArrayOutputStream();

ObjectOutputStreamoos=newObjectOutputStream(bos);

oos.writeObject(value);

oos.flush();

oos.close();

value=bos.toByteArray();

}catch(IOExceptione){

thrownewRuntimeException("Errorcachingserializableobject.Cause:"+e,e);

}

}

//如果执行了内存序列化，则保存的是它的字节数组

controller.putObject(this,key,value);

if(log.isDebugEnabled()){

log("storedobject",true,value);

}

}

}

因为真正缓存数据对象的地方是在CacheController中，所以CacheModel的putObject方法中会调用CacheController的putObject方法执行真正的数据存储。由于不同的CacheController实现的缓存管理方式不同，所以putObject实现也各不相同。下面分别介绍不同的CacheController实现的putObject方法

1)FifoCacheController

publicvoidputObject(CacheModelcacheModel,Objectkey,Objectvalue){

//保存到Map中

cache.put(key,value);

//保存key到keyList

keyList.add(key);

//如果当前key的数量大于缓存容量时，移除keyList和cache中的第一个元素，达到先进先出的目的

if(keyList.size()>cacheSize){

try{

ObjectoldestKey=keyList.remove(0);

cache.remove(oldestKey);

}catch(IndexOutOfBoundsExceptione){

//ignore

}

}

}

2）LruCacheController

publicvoidputObject(CacheModelcacheModel,Objectkey,Objectvalue){

cache.put(key,value);

keyList.add(key);

if(keyList.size()>cacheSize){

try{

//取得keyList中的第一个元素作为最近最少用的key，为什么呢？

//这个问题等到讲解它的getObject方法时别会知晓

ObjectoldestKey=keyList.remove(0);

cache.remove(oldestKey);

}catch(IndexOutOfBoundsExceptione){

//ignore

}

}

}

3）MemoryCacheController

publicvoidputObject(CacheModelcacheModel,Objectkey,Objectvalue){

Objectreference=null;

//根据配置创建响应的引用类型，此种缓存管理方式完全交给jvm的垃圾回收器来管理

//创建好引用后，将数据对象放入到引用中

if(referenceType.equals(MemoryCacheLevel.WEAK)){

reference=newWeakReference(value);

}elseif(referenceType.equals(MemoryCacheLevel.SOFT)){

reference=newSoftReference(value);

}elseif(referenceType.equals(MemoryCacheLevel.STRONG)){

reference=newStrongReference(value);

}

//在缓存中保存引用

cache.put(key,reference);

}

4）OSCacheController

这个缓存管理使用了OSCache来管理缓存，这里就不做仔细的介绍了。

2.数据检索

在数据被放置到缓存区中以后，程序需要根据一定的条件进行数据检索。首先看一下CacheModel类的getObject方法是如何检索数据的

publicObjectgetObject(CacheKeykey){

Objectvalue=null;

//互斥访问缓冲区

synchronized(this){

if(flushInterval!=NO_FLUSH_INTERVAL

&&System.currentTimeMillis()-lastFlush>flushInterval){

//如果到了定期刷新缓冲区时，则执行刷新

flush();

}

//根据key来从CacheController中取得数据对象

value=controller.getObject(this,key);

if(serialize&&!readOnly&&

(value!=NULL_OBJECT&&value!=null)){

//如果需要序列化，并且非只读，则从内存中序列化出一个数据对象的副本

try{

ByteArrayInputStreambis=newByteArrayInputStream((byte[])value);

ObjectInputStreamois=newObjectInputStream(bis);

value=ois.readObject();

ois.close();

}catch(Exceptione){

thrownewRuntimeException("Errorcachingserializableobject.Besureyou'renotattemptingtouse"+

"aserializedcacheforanobjectthatmaybetakingadvantageoflazyloading.Cause:"+e,e);

}

}

//下面的两个操作是用来计算缓存区数据检索的命中率的

//对于缓冲区的数据检索请求加一操作

requests++;

//如果检索到数据，则命中数加一

if(value!=null){

hits++;

}

if(log.isDebugEnabled()){

if(value!=null){

log("retrievedobject",true,value);

}

else{

log("cachemiss",false,null);

}

}

}

returnvalue;

}

真正的数据检索操作是在CacheController的实现类中进行的，下面就分别来看一下各个实现类是如何检索数据的。

1)FifoCacheController

publicObjectgetObject(CacheModelcacheModel,Objectkey){

//直接从Map中取得

returncache.get(key);

}

2)LruCacheController

publicObjectgetObject(CacheModelcacheModel,Objectkey){

Objectresult=cache.get(key);

//因为这个key被使用了，如果检索到了数据，则将其移除并重新放置到队尾

//这样的目的就是保持最近使用的key放在队尾，而对头为最近未使用的

//如果没有检索到对象，则直接将该key移除

keyList.remove(key);

if(result!=null){

keyList.add(key);

}

returnresult;

}

3)MemoryCacheController

publicObjectgetObject(CacheModelcacheModel,Objectkey){

Objectvalue=null;

//取得引用对象

Objectref=cache.get(key);

if(ref!=null){

//从引用对象中取得数据对象

if(refinstanceofStrongReference){

value=((StrongReference)ref).get();

}elseif(refinstanceofSoftReference){

value=((SoftReference)ref).get();

}elseif(refinstanceofWeakReference){

value=((WeakReference)ref).get();

}

}

returnvalue;

}

3唯一标识的生成

在iBATIS中，用CacheKey来标识一个缓存对象，而CacheKey通常是作为Map中的key存在，所以CacheKey的hashCode的计算方法异常重要。影响hashCode的值有很多方面的因素，对每一个影响hashCode的元素，都需要调用CacheKey的update方法来重新计算hashCode值。下面我们就来看一下CacheKey的创建以及计算的相关过程。

首先CacheKey是在BaseDataExchange类的getCacheKey方法中被创建的。

publicCacheKeygetCacheKey(StatementScopestatementScope,ParameterMapparameterMap,ObjectparameterObject){

CacheKeykey=newCacheKey();

//取得parameterObject中的数据，这个parameterObject就是客户端传递过来的参数对象

Object[]data=getData(statementScope,parameterMap,parameterObject);

//根据parameterObject中的数据去重计算hashCode

for(inti=0;i<data.length;i++){

if(data[i]!=null){

key.update(data[i]);

}

}

returnkey;

}

这个方法被MappedStatement中的getCacheKey调用

publicCacheKeygetCacheKey(StatementScopestatementScope,ObjectparameterObject){

Sqlsql=statementScope.getSql();

ParameterMappmap=sql.getParameterMap(statementScope,parameterObject);

CacheKeycacheKey=pmap.getCacheKey(statementScope,parameterObject);

//statementid对hashCode有影响

cacheKey.update(id);

cacheKey.update(baseCacheKey);

//sql语句对hashCode有影响

cacheKey.update(sql.getSql(statementScope,parameterObject));//Fixesbug953001

returncacheKey;

}

真正需要CacheKey对象的地方是在CacheStatement类中

publicCacheKeygetCacheKey(StatementScopestatementScope,ObjectparameterObject){

CacheKeykey=statement.getCacheKey(statementScope,parameterObject);

//如果不可读并且不被序列化，那么当前的SessionScope也对hashCode有影响

//而真正起作用的是SessionScope的id属性

//也就是说这个缓存与调用线程的会话有关，当前线程所存储的数据不能被其他线程使用

if(!cacheModel.isReadOnly()&&!cacheModel.isSerialize()){

key.update(statementScope.getSession());

}

returnkey;

}

经过上述一系列的getCacheKey调用，将对CacheKey有影响的因素施加给了hashCode。其中对CacheKey的hashCode起影响作用的因素主要有：baseCacheKey，sql语句，参数值，statementid。可能产生影响的因素是sessionid。

现在我们知道了决定CacheKey的相关因素，也就知道了iBATIS是如何唯一的确定一个缓存对象。

经过以上的代码分析，可以掌握iBatis如何生成CacheKey对象和计算其hashCode值，以及存储和检索数据对象。这些正是iBATIS缓存的基础，掌握了这些实现原理，有助于我们更高效的使用iBATIS缓存功能，或者是开发自己的缓存系统。

原文http://www.cnblogs.com/lvpei/archive/2011/03/14/1984138.html