@Cacheable的实现原理


如果你用过Spring Cache,你一定对这种配置和代码不陌生:

<cache:annotation-driven cache-manager= "cacheManager"  proxy-target- class = "true"  order= "1"  />
@Cacheable (value =  "3600" , key =  "i'm a cache key" )
public  List<Object> getData(){}

上面两段代码,xml是启用Cache Annotation注解并注册一个cacheManager,第二段代码在getData的时候会先去缓存里取,如果缓存没有再执行getData的真实逻辑。

那么今天的“走进科学”讲的就是Spring是怎么做到仅仅一段xml配置和一个注解就实现方法级别的自动缓存。

我们滋道Spring最牛逼的地方就在于IOC容器对于bean的管理,可以说是Spring牛逼的基石,那么画风一换,到了我们今天讨论的起点就是Spring在启动时对xml里面的各种标签进行解析,比如对应<cache:annotation-driven>标签,负责解析的就是AnnotationDrivenCacheBeanDefinitionParser.parse方法,代码看起来很简单,根据mode属性注册Advisor Component:

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我们今天先看默认mode=proxy的情况,进入方法,发现方法里面注册了三个Bean到Context里面,分别是CacheOperationSource、CacheInterceptor和BeanFactoryCacheOperationSourceAdvisor。

熟悉AOP原理的看到Interceptor和Advisor一般都会明白大半了,并且他们共同都有一个属性cacheOperationSources,实现类是org.springframework.cache.annotation.AnnotationCacheOperationSource。

下面我们先来喵两眼这两个类,先看BeanFactoryCacheOperationSourceAdvisor,里面有一个叫CacheOperationSourcePointcut的pointcut,用来匹配方法是否需要走拦截器。通过调用之前注入进去的cacheOperationSources.getCacheOperations获取CacheOperation,代码如下:

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这样只有被CacheOperationSourcePointcut匹配的方法才会被拦截,并且通过attributeCache做了缓存。

再来看CacheInterceptor类,先看一眼继承结构:

这个类很简单,只是重写了MethodInterceptor的invoke方法:

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下一步是调用CacheAspectSupport

protected  Object execute(CacheOperationInvoker invoker, Object target, Method method, Object[] args) {
    // check whether aspect is enabled
    // to cope with cases where the AJ is pulled in automatically
    if  ( this .initialized) {
       Class<?> targetClass = getTargetClass(target);
       Collection<CacheOperation> operations = getCacheOperationSource().getCacheOperations(method, targetClass);
       if  (!CollectionUtils.isEmpty(operations)) {
          return  execute(invoker,  new  CacheOperationContexts(operations, method, args, target, targetClass));
       }
    }
 
    return  invoker.invoke();
}

其中根据 getCacheOperations获得cacheOperations后调用的execute是关键,其中getCacheOperationSource即是之前说到的bean里面的cacheOperationSources,也就是org.springframework.cache.annotation.AnnotationCacheOperationSource,它负责三个标签的调用:@Cacheable、@CachePut和@CacheEvict。

下面喽一眼execute方法的代码:

private  Object execute(CacheOperationInvoker invoker, CacheOperationContexts contexts) {
    // Process any early evictions
    processCacheEvicts(contexts.get(CacheEvictOperation. class ),  true , ExpressionEvaluator.NO_RESULT);
 
    // Check if we have a cached item matching the conditions
    Cache.ValueWrapper cacheHit = findCachedItem(contexts.get(CacheableOperation. class ));
 
    // Collect puts from any @Cacheable miss, if no cached item is found
    List<CachePutRequest> cachePutRequests =  new  LinkedList<CachePutRequest>();
    if  (cacheHit ==  null ) {
       collectPutRequests(contexts.get(CacheableOperation. class ), ExpressionEvaluator.NO_RESULT, cachePutRequests);
    }
 
    Cache.ValueWrapper result =  null ;
 
    // If there are no put requests, just use the cache hit
    if  (cachePutRequests.isEmpty() && !hasCachePut(contexts)) {
       result = cacheHit;
    }
 
    // Invoke the method if don't have a cache hit
    if  (result ==  null ) {
       result =  new  SimpleValueWrapper(invokeOperation(invoker));
    }
 
    // Collect any explicit @CachePuts
    collectPutRequests(contexts.get(CachePutOperation. class ), result.get(), cachePutRequests);
 
    // Process any collected put requests, either from @CachePut or a @Cacheable miss
    for  (CachePutRequest cachePutRequest : cachePutRequests) {
       cachePutRequest.apply(result.get());
    }
 
    // Process any late evictions
    processCacheEvicts(contexts.get(CacheEvictOperation. class ),  false , result.get());
 
    return  result.get();
}

这段代码看起来还是比较“简单”的,也是Spring Cache逻辑的核心实现了吧,根据注解执行了方法前和方法后需要的缓存操作,注意对于失效的操作分为early evictions和late evictions,对应标签@CacheEvict中的beforeInvocation属性。自此,Spring cache的逻辑算是执行完毕。

还有两点需要注意的就是

  1. 上面的实现是通过proxy的形式实现,那么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,也就是注解失效。
  2. 非public方法同上
  3. @CacheEvict标签不会对抛出异常的方法的缓存进行清空,通过将beforeInvocation设置为true,即在方法执行前

最后的话:

本篇文章并没有讲Spring的AOP实现原理以及Spring Cache的更多细节。

参考:

https://docs.spring.io/spring/docs/current/spring-framework-reference/html/cache.html

https://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-spring-cache/

http://www.cnblogs.com/chanedi/p/4552555.html

原文发表于2015年10月16日


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