RuoYi-Vue-Plus （SpringCache、CacheManager、@Cacheable、缓存雪崩、击穿、穿透）

一、概述

1、SpringCache是Spring提供的一个缓存框架，在Spring3.1版本开始支持将缓存添加到现有的spring应用程序中，在4.1开始，缓存已支持JSR-107注释和更多自定义的选项。

2、SpringCache利用了AOP，实现了基于注解的缓存功能，只需要简单地加一个注解，就能实现缓存功能了，做到了对代码侵入性做小。

3、SpringCache框架还提供了CacheManager接口，可以实现降低对各种缓存框架的耦合。它不是具体的缓存实现，它只提供一整套的接口和代码规范、配置、注解等，用于整合各种缓存方案，比如Caffeine、Guava Cache、Ehcache。

二、SpringCache概念

接口：

1、Cache接口:缓存接口，定义缓存操作。实现有如RedisCache、EhCacheCache、ConcurrentMapCache等

2、cacheResolver：指定获取解析器

3、CacheManager：缓存管理器，管理各种缓存（Cache）组件；如：RedisCacheManager，使用redis作为缓存。指定缓存管理器

注解：

1- @Cacheable：在方法执行前查看是否有缓存对应的数据，如果有直接返回数据，如果没有调用方法获取数据返回，并缓存起来。

2- @CacheEvict：将一条或多条数据从缓存中删除。

3- @CachePut：将方法的返回值放到缓存中

4- @EnableCaching：开启缓存注解功能

5- @Caching：组合多个缓存注解；

6- @CacheConfig：统一配置@Cacheable中的value值

三、spring缓存整合redis

RedisConfig 
类路径： com.ruoyi.framework.config.RedisConfig

1- spring 自动管理缓存机制
@EnableCaching //开启spring缓存，提升性能

@Slf4j
@Configuration
@EnableCaching //1- spring 自动管理缓存机制 ，，提升性能
@EnableConfigurationProperties(RedissonProperties.class)
public class RedisConfig {

2- 整合自定义缓存管理器

 /**
     * 2-自定义缓存管理器 整合spring-cache
     */
    @Bean
    public CacheManager cacheManager() {
        return new PlusSpringCacheManager();
    }

自定义管理器：PlusSpringCacheManager，实现CacheManager 接口，基于redssion操作缓存

/**
 * Copyright (c) 2013-2021 Nikita Koksharov
 *
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 * you may not use this file except in compliance with the License.
 * You may obtain a copy of the License at
 *
 *    http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 *
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 * See the License for the specific language governing permissions and
 * limitations under the License.
 */
package com.ruoyi.framework.manager;

import com.ruoyi.common.utils.redis.RedisUtils;
import org.redisson.api.RMap;
import org.redisson.api.RMapCache;
import org.redisson.spring.cache.CacheConfig;
import org.redisson.spring.cache.RedissonCache;
import org.springframework.boot.convert.DurationStyle;
import org.springframework.cache.Cache;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.transaction.TransactionAwareCacheDecorator;
import org.springframework.util.StringUtils;

import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;

/**
 * A {@link org.springframework.cache.CacheManager} implementation
 * backed by Redisson instance.
 * <p>
 * 修改 RedissonSpringCacheManager 源码
 * 重写 cacheName 处理方法 支持多参数
 *
 * @author Nikita Koksharov
 *
 */
@SuppressWarnings("unchecked")
public class PlusSpringCacheManager implements CacheManager {

    //是否自动配置name
    private boolean dynamic = true;

    //是否允许null
    private boolean allowNullValues = true;

    //事务提交之后执行
    private boolean transactionAware = true;

    // 常用缓存配置 ttl;  maxIdleTime; maxSize; 等
    Map<String, CacheConfig> configMap = new ConcurrentHashMap<>();
    // 缓存实例
    ConcurrentMap<String, Cache> instanceMap = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * Creates CacheManager supplied by Redisson instance
     */
    public PlusSpringCacheManager() {
    }


    /**
     * Defines possibility of storing {@code null} values.
     * <p>
     * Default is <code>true</code>
     *
     * @param allowNullValues stores if <code>true</code>
     */
    public void setAllowNullValues(boolean allowNullValues) {
        this.allowNullValues = allowNullValues;
    }

    /**
     * Defines if cache aware of Spring-managed transactions.
     * If {@code true} put/evict operations are executed only for successful transaction in after-commit phase.
     * <p>
     * Default is <code>false</code>
     *
     * @param transactionAware cache is transaction aware if <code>true</code>
     */
    public void setTransactionAware(boolean transactionAware) {
        this.transactionAware = transactionAware;
    }

    /**
     * Defines 'fixed' cache names.
     * A new cache instance will not be created in dynamic for non-defined names.
     * <p>
     * `null` parameter setups dynamic mode
     *
     * @param names of caches
     */
    public void setCacheNames(Collection<String> names) {
        if (names != null) {
            for (String name : names) {
                getCache(name);
            }
            dynamic = false;
        } else {
            dynamic = true;
        }
    }

    /**
     * Set cache config mapped by cache name
     *
     * @param config object
     */
    public void setConfig(Map<String, ? extends CacheConfig> config) {
        this.configMap = (Map<String, CacheConfig>) config;
    }

    protected CacheConfig createDefaultConfig() {
        return new CacheConfig();
    }

    @Override
    public Cache getCache(String name) {
        // 重写 cacheName 支持多参数
        /**
         * 演示案例   ：  String DEMO_CACHE = "demo:cache#60s#10m#20";
         */
        String[] array = StringUtils.delimitedListToStringArray(name, "#");
        name = array[0];

        Cache cache = instanceMap.get(name);
        if (cache != null) {
            return cache;
        }
        //2- dynamic=false 不会动态生成
        if (!dynamic) {
            //return cache;
            return null;
        }

        CacheConfig config = configMap.get(name);
        if (config == null) {
            config = createDefaultConfig();
            configMap.put(name, config);
        }

        //setTTL
        if (array.length > 1) {
            config.setTTL(DurationStyle.detectAndParse(array[1]).toMillis());
        }
        //setMaxIdleTime
        if (array.length > 2) {
            config.setMaxIdleTime(DurationStyle.detectAndParse(array[2]).toMillis());
        }
        //setMaxSize
        if (array.length > 3) {
            config.setMaxSize(Integer.parseInt(array[3]));
        }

        if (config.getMaxIdleTime() == 0 && config.getTTL() == 0 && config.getMaxSize() == 0) {
            return createMap(name, config);
        }

        return createMapCache(name, config);
    }

    private Cache createMap(String name, CacheConfig config) {
        //1-获取缓存
        RMap<Object, Object> map = RedisUtils.getClient().getMap(name);
        //2-没有过期时间传2个参数
        Cache cache = new RedissonCache(map, allowNullValues);
        // 3-事务提交 之后执行
        if (transactionAware) {
            cache = new TransactionAwareCacheDecorator(cache);
        }
        //4-不存在就添加
        Cache oldCache = instanceMap.putIfAbsent(name, cache);
        if (oldCache != null) {
            cache = oldCache;
        }
        return cache;
    }

    private Cache createMapCache(String name, CacheConfig config) {
        //1-获取缓存
        RMapCache<Object, Object> map = RedisUtils.getClient().getMapCache(name);
        //2-有过期时间传3个参数 ，config 里面有  ttl、maxIdleTime、maxSize
        Cache cache = new RedissonCache(map, config, allowNullValues);
        // 3-事务提交 之后执行
        if (transactionAware) {
            cache = new TransactionAwareCacheDecorator(cache);
        }
        //4-不存在就添加
        Cache oldCache = instanceMap.putIfAbsent(name, cache);
        if (oldCache != null) {
            cache = oldCache;
        } else {
            map.setMaxSize(config.getMaxSize());
        }
        return cache;
    }

//返回不可修改的集合
    @Override
    public Collection<String> getCacheNames() {
        return Collections.unmodifiableSet(configMap.keySet());
    }


}

3-@Cacheable

以下Cacheable几个属性分别演示了如何使用：（支持SPEL表达式）

cacheNames
key
sync
condition
sync

/**
     * <简述>cacheNames： 指定名称 可以是数组
     *        key： 支持spel表达式，可以获取参数
     * @author syf
     * @date 2024/5/7 11:03
     * @param id
     * @param pageQuery
     * @return java.lang.String
     */
    @Cacheable(cacheNames = "cache1", key = "#id + '_cache' + #pageQuery.pageNum")
    @GetMapping("test1")
    public  String test1(String id, PageQuery pageQuery){

        return "ok";
    }

    /**
     * <简述> condition :符合条件进行缓存
     *        #id != null ：表示传入 id不为空才会缓存进入redis，id为空则不缓存
     * @author syf
     * @date 2024/5/7 11:03
     * @param id
     * @return java.lang.String
     */
    @Cacheable(cacheNames = "cache2", key = "#id + '_cache'" , condition = "#id != null")
    @GetMapping("test2")
    public  String test2(String id){

        return "ok";
    }

    /**
     * <简述> unless 符合条件不缓存
     *        #result == null ：接口返回结果为空则不进行缓存
     * @author syf
     * @date 2024/5/7 11:03
     * @param id
     * @return java.lang.String
     */
    @Cacheable(cacheNames = "cache3", key = "#id + '_cache'" , unless = "#result == null")
    @GetMapping("test3")
    public  String test3(String id){
        return null;
    }

    /**
     * <简述> sync = true
     *       同步阻塞：同时进来多个请求， 等待前面调用返回并缓存，才能回进入下个请求
     *       作用：防止缓存积存
     * @author syf
     * @date 2024/5/7 11:03
     * @param id
     * @return java.lang.String
     */
    @Cacheable(cacheNames = "cache4", key = "#id + '_cache'", sync = true)
    @GetMapping("test4")
    public  String test4(String id){
        return null;
    }

    /**
     * <简述> 获取类中参数
     *         比较繁琐，一般是在实现类中传递登录参数，用spel获取
     * @author syf
     * @date 2024/5/7 11:03
     * @return java.lang.String
     */
    @Cacheable(cacheNames = "cache5", key = "T(com.ruoyi.common.helper.LoginHelper).getLoginUser().getLoginId()")
    @GetMapping("test5")
    public  String test5(){
        LoginUser loginUser = LoginHelper.getLoginUser();
        return "ok";
    }

4- @CachePut

缓存更新

执行该方法，并将执行结果以键值对的形式存入指定的缓存中。

  /**
     * <简述> 结果不为空进行更新
     * @author syf
     * @date 2024/5/7 11:03
     * @param id
     * @return java.lang.String
     */
    @CachePut(cacheNames = "cache2", key = "#id + '_cache'" , condition = "#result != null")
    @GetMapping("test2")
    public  String test2(String id){
        boolean flag = doUpdate();
        return flag  ? "ok" : null;
    }

5- @CacheEvict

缓存删除

执行该方法，并将缓存中结果删除。

allEntries  删除所有cacheNames = "cache4"，下面缓存

beforeInvocation  默认false，方法执行之后有异常不执行。true：方法执行之后有异常，也执行

  /**
     * <简述> 删除缓存
     * @author syf
     * @date 2024/5/7 11:03
     * @param id
     * @return java.lang.String
     */
    @CacheEvict(cacheNames = "cache4", key = "#id + '_cache'")
    @GetMapping("test7")
    public  String test7(String id){
        boolean flag = doDelete();
        return flag  ? "ok" : null;
    }


  /**
     * <简述> 删除所有缓存
     * @author syf
     * @date 2024/5/7 11:03
     * @param id
     * @return java.lang.String
     */
    @CacheEvict(cacheNames = "cache4", allEntries = true)
    @GetMapping("test8")
    public  String test8(String id){
        return null;
    }

   /**
     * <简述> beforeInvocation 无论是否有异常都执行操作
     * @author syf
     * @date 2024/5/7 11:03
     * @param id
     * @return java.lang.String
     */
    @CacheEvict(cacheNames = "cache4", beforeInvocation = true)
    @GetMapping("test9")
    public  String test9(String id){
        return null;
    }

6-@Caching：

指定多个Spring Cache相关的注解

三个属性：cacheable、put和evict，分别用于指定@Cacheable、@CachePut和@CacheEvict。

    @Caching(
            cacheable = {@Cacheable(value = "uer1",key = "#userName")},
            put = {@CachePut(value = "uer1", key = "#result.id"),
                    @CachePut(value = "uer1", key = "#result.age")
            }
    )
    public User getStuByStr(String userName) {
      
        List<User> users= listMapper.selectByList(studentExample);
        return Optional.ofNullable(users).orElse(null).get(0);
    }

四、若依框架中缓存使用（自定义SpringCache 源码解读）、

CacheNames 缓存名称配置类：
类位置：com.ruoyi.common.constant.CacheNames
key 格式为： cacheNames#ttl#maxIdleTime#maxSize
/**
 * 缓存组名称常量
 * <p>
 * key 格式为 cacheNames#ttl#maxIdleTime#maxSize
 * <p>
 * ttl 过期时间 如果设置为0则不过期 默认为0
 * maxIdleTime 最大空闲时间 根据LRU算法清理空闲数据 如果设置为0则不检测 默认为0   （超过maxIdleTime LRU算法自动清理）
 * maxSize 组最大长度 根据LRU算法清理溢出数据 如果设置为0则无限长 默认为0
 * <p>
 * 例子: test#60s、test#0#60s、test#0#1m#1000、test#1h#0#500
 */

PlusSpringCacheManager 实现 CacheManager 接口，重写 getCache 方法，
就是配置了：ttl、maxIdleTime、maxSize 三个参数吗，如下：

@Override
    public Cache getCache(String name) {
        // 重写 cacheName 支持多参数
        /**
         * 1-演示案例   ：  String DEMO_CACHE = "demo:cache#60s#10m#20";
         */
        String[] array = StringUtils.delimitedListToStringArray(name, "#");
        name = array[0];

        Cache cache = instanceMap.get(name);
        if (cache != null) {
            return cache;
        }
        //2- dynamic=false 不会动态生成
        if (!dynamic) {
            //return cache;
            return null;
        }

        CacheConfig config = configMap.get(name);
        if (config == null) {
            config = createDefaultConfig();
            configMap.put(name, config);
        }
        
        //setTTL
        if (array.length > 1) {
            config.setTTL(DurationStyle.detectAndParse(array[1]).toMillis());
        }
        //setMaxIdleTime
        if (array.length > 2) {
            config.setMaxIdleTime(DurationStyle.detectAndParse(array[2]).toMillis());
        }
        //setMaxSize
        if (array.length > 3) {
            config.setMaxSize(Integer.parseInt(array[3]));
        }

        if (config.getMaxIdleTime() == 0 && config.getTTL() == 0 && config.getMaxSize() == 0) {
            return createMap(name, config);
        }

        return createMapCache(name, config);
    }

重点：下面就是PlusSpringCacheManager ，操作缓存的地方

上面调用了：createMap、createMapCache 2个方法对比:

1-逻辑：

createMapCache 多了个 setMaxSize判断，其他都一样
else {
            map.setMaxSize(config.getMaxSize());
        }
2- 返回类型

createMap 返回 RMap

createMapCache 返回 RMapCache

对比： RMapCache 继承了 RMap 多了对于ttl、maxIdleTime、maxSize 的配置

相同：都是基于redisson，缓存到redis

private Cache createMap(String name, CacheConfig config) {
        //1-获取缓存
        RMap<Object, Object> map = RedisUtils.getClient().getMap(name);
        //2-没有过期时间传2个参数
        Cache cache = new RedissonCache(map, allowNullValues);
        // 3-事务提交 之后执行
        if (transactionAware) {
            cache = new TransactionAwareCacheDecorator(cache);
        }
        //4-不存在就添加
        Cache oldCache = instanceMap.putIfAbsent(name, cache);
        if (oldCache != null) {
            cache = oldCache;
        }
        return cache;
    }

    private Cache createMapCache(String name, CacheConfig config) {
        //1-获取缓存
        RMapCache<Object, Object> map = RedisUtils.getClient().getMapCache(name);
        //2-有过期时间传3个参数 ，config 里面有  ttl、maxIdleTime、maxSize
        Cache cache = new RedissonCache(map, config, allowNullValues);
        // 3-事务提交 之后执行
        if (transactionAware) {
            cache = new TransactionAwareCacheDecorator(cache);
        }
        //4-不存在就添加
        Cache oldCache = instanceMap.putIfAbsent(name, cache);
        if (oldCache != null) {
            cache = oldCache;
        } else {
            map.setMaxSize(config.getMaxSize());
        }
        return cache;
    }

上面 TransactionAwareCacheDecorator：

所执行的put操作，是在事务提交之后执行

 public void put(final Object key, @Nullable final Object value) {
        if (TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive()) {
            TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(new TransactionSynchronization() {
                public void afterCommit() {
                    TransactionAwareCacheDecorator.this.targetCache.put(key, value);
                }
            });
        } else {
            this.targetCache.put(key, value);
        }

    }

五、缓存工具类

private static final CacheManager CACHE_MANAGER = SpringUtils.getBean(CacheManager.class);

主要是获取 CacheManager 接口，提供对缓存CRUD操作 ：

public interface CacheManager {
    @Nullable
    Cache getCache(String name);

    Collection<String> getCacheNames();
}

package com.ruoyi.common.utils.redis;

import com.ruoyi.common.utils.spring.SpringUtils;
import lombok.AccessLevel;
import lombok.NoArgsConstructor;
import org.redisson.api.RMap;
import org.springframework.cache.Cache;
import org.springframework.cache.CacheManager;

import java.util.Set;

/**
 * 缓存操作工具类 {@link }
 *
 * @author Michelle.Chung
 * @date 2022/8/13
 */
@NoArgsConstructor(access = AccessLevel.PRIVATE)
@SuppressWarnings(value = {"unchecked"})
public class CacheUtils {

    private static final CacheManager CACHE_MANAGER = SpringUtils.getBean(CacheManager.class);

    /**
     * 获取缓存组内所有的KEY
     *
     * @param cacheNames 缓存组名称
     */
    public static Set<Object> keys(String cacheNames) {
        RMap<Object, Object> rmap = (RMap<Object, Object>) CACHE_MANAGER.getCache(cacheNames).getNativeCache();
        return rmap.keySet();
    }

    /**
     * 获取缓存值
     *
     * @param cacheNames 缓存组名称
     * @param key        缓存key
     */
    public static <T> T get(String cacheNames, Object key) {
        Cache.ValueWrapper wrapper = CACHE_MANAGER.getCache(cacheNames).get(key);
        return wrapper != null ? (T) wrapper.get() : null;
    }

    /**
     * 保存缓存值
     *
     * @param cacheNames 缓存组名称
     * @param key        缓存key
     * @param value      缓存值
     */
    public static void put(String cacheNames, Object key, Object value) {
        CACHE_MANAGER.getCache(cacheNames).put(key, value);
    }

    /**
     * 删除缓存值
     *
     * @param cacheNames 缓存组名称
     * @param key        缓存key
     */
    public static void evict(String cacheNames, Object key) {
        CACHE_MANAGER.getCache(cacheNames).evict(key);
    }

    /**
     * 清空缓存值
     *
     * @param cacheNames 缓存组名称
     */
    public static void clear(String cacheNames) {
        CACHE_MANAGER.getCache(cacheNames).clear();
    }

}

六、缓存雪崩

概念：

缓存集中过期失效（大量key失效）。所有请求直接查询数据库了，而对数据库造成巨大压力，严重可能的会导致数据库宕机。从而形成一系列连锁反应，造成整个系统崩溃。

解决：

1、实现Redis的高可用、改为主从+哨兵集群模式
2、允许的话，也可以设置热点数据不过期（或者不同业务设置不同过期时间 例子: test#60s、test#0#60s、test#0#1m#1000、test#1h#0#500）
3、开启Redis的RDB+AOF组合持久化策略，以便快速恢复

七、缓存击穿

概念：

缓存击穿指的是热点key在某个特殊的场景时间内恰好失效了，恰好有大量并发请求过来了，导致大量的请求都打到数据库上，造成数据库极大的压力，这就是缓存击穿问题。

对比缓存雪崩：

雪崩大量key失效，击穿某几个热点key失效

解决：

互斥锁方案，保证同一时间只有一个业务线程去数据库获取数据填充到Redis中，更新缓存，未能获取互斥锁的请求，需要等待锁释放后重新读取缓存。获取成功，直接返回结果；获取失败，则再次尝试获取锁，重复上述流程。

若依框架中的实现：简单举例

sync = true 同步阻塞：同时进来多个请求，等待前面调用返回并缓存，才能回进入下个请求

   /**
     * <简述> sync = true
     *       同步阻塞：同时进来多个请求， 等待前面调用返回并缓存，才能回进入下个请求
     *   
     * @author syf
     * @date 2024/5/7 11:03
     * @param id
     * @return java.lang.String
     */
    @Cacheable(cacheNames = "cache4", key = "#id + '_cache'", sync = true)
    @GetMapping("test4")
    public  String test4(String id){
        return null;
    }