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     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：

     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

public void putObject(CacheKey key, Object value) {<br /> if (null == value) value = NULL_OBJECT;<br /> //关于缓存的操作，需要互斥<br /> synchronized ( this ) {<br /> if (serialize && !readOnly && value != NULL_OBJECT) {<br /> //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<br /> //readOnly为false时，不能直接将对象引用直接返回个客户程序<br /> try {<br /> ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();<br /> ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);<br /> oos.writeObject(value);<br /> oos.flush();<br /> oos.close();<br /> value = bos.toByteArray();<br /> } catch (IOException e) {<br /> throw new RuntimeException("Error caching serializable object. Cause: " + e, e);<br /> }<br /> }<br /> //如果执行了内存序列化，则保存的是它的字节数组<br /> controller.putObject(this, key, value);<br /> if ( log.isDebugEnabled() ) {<br /> log("stored object", true, value);<br /> }<br /> }<br /> }

       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

public void putObject(CacheModel cacheModel, Object key, Object value) {<br /> //保存到Map中<br /> cache.put(key, value);<br /> //保存key到keyList<br /> keyList.add(key);<br /> //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<br /> if (keyList.size() > cacheSize) {<br /> try {<br /> Object oldestKey = keyList.remove(0);<br /> cache.remove(oldestKey);<br /> } catch (IndexOutOfBoundsException e) {<br /> //ignore<br /> }<br /> }<br /> }

       2）LruCacheController

public void putObject(CacheModel cacheModel, Object key, Object value) {<br /> cache.put(key, value);<br /> keyList.add(key);<br /> if (keyList.size() > cacheSize) {<br /> try {<br /> //取得keyList中的第一个元素作为最近最少用的key，为什么呢？<br /> //这个问题等到讲解它的getObject方法时别会知晓<br /> Object oldestKey = keyList.remove(0);<br /> cache.remove(oldestKey);<br /> } catch (IndexOutOfBoundsException e) {<br /> //ignore<br /> }<br /> }<br /> }

      3）MemoryCacheController

public void putObject(CacheModel cacheModel, Object key, Object value) {<br /> Object reference = null;<br /> //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<br /> //创建好引用后，将数据对象放入到引用中<br /> if (referenceType.equals(MemoryCacheLevel.WEAK)) {<br /> reference = new WeakReference(value);<br /> } else if (referenceType.equals(MemoryCacheLevel.SOFT)) {<br /> reference = new SoftReference(value);<br /> } else if (referenceType.equals(MemoryCacheLevel.STRONG)) {<br /> reference = new StrongReference(value);<br /> }<br /> //在缓存中保存引用<br /> cache.put(key, reference);<br /> }

      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

public Object getObject(CacheKey key) {<br /> Object value = null;<br /> //互斥访问缓冲区<br /> synchronized (this) {<br /> if (flushInterval != NO_FLUSH_INTERVAL<br /> && System.currentTimeMillis() - lastFlush > flushInterval) {<br /> //如果到了定期刷新缓冲区时，则执行刷新<br /> flush();<br /> }<br /> //根据key来从CacheController中取得数据对象<br /> value = controller.getObject(this, key);<br /> if (serialize && !readOnly &&<br /> (value != NULL_OBJECT && value != null)) {<br /> //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<br /> try {<br /> ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream((byte[]) value);<br /> ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);<br /> value = ois.readObject();<br /> ois.close();<br /> } catch (Exception e) {<br /> throw new RuntimeException("Error caching serializable object. Be sure you're not attempting to use " +<br /> "a serialized cache for an object that may be taking advantage of lazy loading. Cause: " + e, e);<br /> }<br /> }<br /> //下面的两个操作是用来计算缓存区数据检索的命中率的<br /> //对于缓冲区的数据检索请求加一操作<br /> requests++;<br /> //如果检索到数据，则命中数加一<br /> if (value != null) {<br /> hits++;<br /> }<br /> if ( log.isDebugEnabled() ) {<br /> if ( value != null ) {<br /> log("retrieved object", true, value);<br /> }<br /> else {<br /> log("cache miss", false, null);<br /> }<br /> }<br /> }<br /> return value;<br /> }

    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

public Object getObject(CacheModel cacheModel, Object key) {<br /> //直接从Map中取得<br /> return cache.get(key);<br /> }

     2) LruCacheController

public Object getObject(CacheModel cacheModel, Object key) {<br /> Object result = cache.get(key);<br /> //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<br /> //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<br /> //如果没有检索到对象，则直接将该key移除<br /> keyList.remove(key);<br /> if (result != null) {<br /> keyList.add(key);<br /> }<br /> return result;<br /> }

     3) MemoryCacheController

public Object getObject(CacheModel cacheModel, Object key) {<br /> Object value = null;<br /> //取得引用对象<br /> Object ref = cache.get(key);<br /> if (ref != null) {<br /> //从引用对象中取得数据对象<br /> if (ref instanceof StrongReference) {<br /> value = ((StrongReference) ref).get();<br /> } else if (ref instanceof SoftReference) {<br /> value = ((SoftReference) ref).get();<br /> } else if (ref instanceof WeakReference) {<br /> value = ((WeakReference) ref).get();<br /> }<br /> }<br /> return value;<br /> }

   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。

public CacheKey getCacheKey(StatementScope statementScope, ParameterMap parameterMap, Object parameterObject) {<br /> CacheKey key = new CacheKey();<br /> //取得parameterObject中的数据，这个parameterObject就是客户端传递过来的参数对象<br /> Object[] data = getData(statementScope, parameterMap, parameterObject);<br /> //根据parameterObject中的数据去重计算hashCode<br /> for (int i = 0; i < data.length; i++) {<br /> if (data[i] != null) {<br /> key.update(data[i]);<br /> }<br /> }<br /> return key;<br /> }

      这个方法被MappedStatement中的getCacheKey调用

public CacheKey getCacheKey(StatementScope statementScope, Object parameterObject) {<br /> Sql sql = statementScope.getSql();<br /> ParameterMap pmap = sql.getParameterMap(statementScope, parameterObject);<br /> CacheKey cacheKey = pmap.getCacheKey(statementScope, parameterObject);<br /> //statement id对hashCode有影响<br /> cacheKey.update(id);<br /> cacheKey.update(baseCacheKey);<br /> //sql语句对hashCode有影响<br /> cacheKey.update(sql.getSql(statementScope, parameterObject)); //Fixes bug 953001<br /> return cacheKey;<br /> }

     真正需要CacheKey对象的地方是在CacheStatement类中

public CacheKey getCacheKey(StatementScope statementScope, Object parameterObject) {<br /> CacheKey key = statement.getCacheKey(statementScope, parameterObject);<br /> //如果不可读并且不被序列化，那么当前的SessionScope也对hashCode有影响<br /> //而真正起作用的是SessionScope的id属性<br /> //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<br /> if (!cacheModel.isReadOnly() && !cacheModel.isSerialize()) {<br /> key.update(statementScope.getSession());<br /> }<br /> return key;<br /> }

    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，statement id。可能产生影响的因素是session id。

    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。