SpringBoot系列——使用Spring Cache和Redis实现查询数据缓存
1. 前言在现代应用程序中，查询缓存的使用已经变得越来越普遍。它不仅能够显著提高体系的性能，还能提升用户体验。缓存通过在内存中存储频繁访问的数据，减少对数据库或其他存储体系的访问，从而加快数据读取速度。在这篇文章中，我们将探究缓存的根本概念、重要性以及怎样使用Spring Cache和Redis实现查询数据缓存 。
2. 缓存
2.1 什么是缓存
缓存是一种暂时存储机制，用于在内存中生存频繁访问的数据。它可以是硬件（如CPU缓存）或软件（如应用程序缓存）。缓存的重要目标是通过减少数据访问的耽误，提高体系的相应速度。以下是缓存的一些关键特性：
[*]暂时性：缓存中的数据通常是暂时的，会在一段时间后失效或被替换。
[*]快速访问：由于缓存数据存储在内存中，访问速度非常快。
[*]空间有限：缓存的存储空间通常有限，因此必要有效的管理策略，如LRU（近来最少使用）策略。
2.2 使用缓存的好处
[*]提高性能：缓存可以显著减少数据读取的时间，因为内存访问速度比硬盘或网络存储快很多。
[*]减轻数据库负载：缓存可以减少数据库的查询次数，从而减轻数据库的负载，提升团体体系的稳固性和可扩展性。
[*]节流资源：通过减少对后端体系的访问，缓存可以帮助节流带宽和盘算资源。
[*]提高用户体验：快速的数据访问可以显著提升用户体验，特殊是在必要频繁读取数据的应用场景中。
2.3 缓存的本钱
[*]内存斲丧：缓存必要占用体系的内存资源，过多的缓存大概会影响其他应用程序的性能。
[*]数据一致性：缓存中的数据大概会与数据库中的数据不一致，尤其是在数据频繁更新的场景中。必要设计有效的缓存失效策略来保证数据的一致性。
[*]复杂性增加：引入缓存机制会增加体系的复杂性，必要处理缓存的管理、更新和失效等问题。
[*]维护本钱：缓存体系必要定期监控和维护，以确保其高效运行。
2.4 Spring Cache和Redis的长处
为了实现高效的数据缓存，Spring Boot提供了Spring Cache模块，而Redis则是一个强盛的缓存数据库。结合使用Spring Cache和Redis，能够充分发挥二者的长处，实现高效的数据缓存。
[*]Spring Cache的长处：
[*]简化缓存操作：Spring Cache提供了一系列注解（如@Cacheable、@CachePut、@CacheEvict），简化了缓存的使用，使开发者能够专注于业务逻辑。
[*]灵活的缓存管理：Spring Cache支持多种缓存提供者（如EhCache、Hazelcast、Redis等），可以根据具体需求选择合适的缓存实现。
[*]透明的缓存机制：Spring Cache使得缓存操作对业务代码透明，开发者无需关心缓存的具体实现细节。
[*]Redis的长处：
[*]高性能：由于数据存储在内存中，Redis的读写速度非常快，能够处理每秒数百万级别的请求。
[*]丰富的数据结构：Redis支持多种数据结构，如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等，能够满意不同场景下的数据存储需求。
[*]持久化支持：固然Redis重要用于内存存储，但它也提供了数据持久化的功能，可以将数据定期生存到磁盘，防止数据丢失。
[*]分布式支持：Redis支持主从复制、哨兵模式和集群模式，能够实现高可用性和数据的水平扩展。
[*]灵活的逾期策略：Redis支持为每个键设置逾期时间，自动删除逾期数据，方便实现缓存失效策略。
3. Spring Cache底子知识
在Spring Boot中，Spring Cache提供了一套简洁且强盛的缓存抽象机制，帮助开发者轻松地将缓存集成到应用程序中。以下是Spring Cache的一些核心概念和常用注解。
3.1 Spring Cache的核心概念
[*] CacheManager
[*]定义：CacheManager是Spring Cache的核心接口，负责管理多个缓存实例。它是缓存操作的入口点，提供了获取和操作缓存实例的方法。
[*]实现：Spring提供了多种CacheManager实现，如ConcurrentMapCacheManager、EhCacheCacheManager、RedisCacheManager等。不同的实现实用于不同的缓存存储机制。
[*] Cache
[*]定义：Cache是缓存的具体实现，负责存储和检索缓存数据。它提供了根本的缓存操作，如put、get、evict等。
[*]实现：具体的Cache实现依靠于底层的缓存存储机制，如内存缓存、Redis缓存等。
3.2 Spring Cache的注解
3.2.1 SpEL表达式
因为Spring Cache使用SpEL表达式来动态生成缓存键，以是在学习Spring Cache的注解之前我们还要先简朴相识一下SpEL表达式的语法，这部分可以先不看懂，在背面看注解的时候返来看即可。
SpEL表达式的语法雷同于Java的表达式语法，支持以下几种操作：
[*]字面量：
[*]数字：1, 2.5
[*]字符串：'hello', "world"
[*]布尔值：true, false
[*]空值：null
[*]属性和方法：
[*]访问对象的属性：#user.name
[*]调用对象的方法：#user.getName()
[*]运算符：
[*]算术运算：+, -, *, /, %
[*]比较运算：==, !=, <, >, <=, >=
[*]逻辑运算：&&, ||, !
[*]集合和数组：
[*]访问集合元素：#users
[*]集合操作：#users.size(), #users.isEmpty()
[*]条件运算符：
[*]三元运算符：condition ? trueValue : falseValue
[*]Elvis运算符：expression ?: defaultValue
[*]变量：
[*]定义和使用变量：#variableName
接下来进入Spring Cache注解的学习：
3.2.2 @Cacheable
[*]作用：@Cacheable注解用于标注必要缓存的方法。当该方法被调用时，Spring Cache会先查抄缓存中是否存在对应的数据。如果存在，则直接返回缓存数据；如果不存在，则执行方法并将结果存入缓存。
[*]示例：@RestController("/users")
@RequiredArgsConstructor
public class UserController {
private final UserService userService;
@Cacheable(value = "user", key = "#id")
public User getUser(Long id) {
// 获取用户的逻辑
return userService.findById(id);
}
}
[*]参数：
[*]value：指定缓存的名称。
[*]key：指定缓存的键，可以使用SpEL表达式。
3.2.3 @CachePut
[*]作用：@CachePut注解用于标注必要更新缓存的方法。即使缓存中已经存在数据，该方法仍然会执行，并将结果更新到缓存中。
[*]示例：@RestController("/users")
@RequiredArgsConstructor
public class UserController {
private final UserService userService;
@CachePut(value = "user", key = "#user.id")
public User updateUser(User user) {
// 更新用户的逻辑
return userService.save(user);
}
}
[*]参数：
[*]value：指定缓存的名称。
[*]key：指定缓存的键，可以使用SpEL表达式。
3.2.4 @CacheEvict
[*]作用：@CacheEvict注解用于标注必要扫除缓存的方法。当该方法被调用时，Spring Cache会扫除对应的缓存数据。
[*]示例：@RestController("/users")
@RequiredArgsConstructor
public class UserController {
private final UserService userService;
@CacheEvict(value = "user", key = "#id")
public void deleteUser(Long id) {
// 删除用户的逻辑
userService.deleteById(id);
}
}
[*]参数：
[*]value：指定缓存的名称。
[*]key：指定缓存的键，可以使用SpEL表达式。
[*]allEntries：如果设置为true，则扫除缓存中的所有数据。
4. 实现查询数据缓存
4.1 准备工作
[*]Redis安装与设置：
这里可以自行查找文章举行安装和设置，网上优质文章很多
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