深入理解 MyBatis 的缓存机制：一级缓存与二级缓存

MyBatis 是目前 Java 开发中常用的一种 ORM（对象关系映射）框架，它不仅简化了 SQL 语句的编写和管理，还提供了强大的缓存机制，用以提高数据库访问的性能。MyBatis 的缓存分为一级缓存和二级缓存，分别应用于不同的层次和场景。在本文中，我们将深入探讨 MyBatis 的缓存机制，包括一级缓存、二级缓存的原理、工作机制及其在应用中的优势和注意事项。

1. 什么是 MyBatis 缓存？

在应用程序开发中，数据库的查询通常是性能瓶颈之一。为了解决这一问题，MyBatis 提供了 缓存机制，将查询的结果保存到内存中，后续相同的查询可以直接从缓存中获取，从而减少对数据库的访问，提升系统性能。

MyBatis 的缓存机制分为两级：

一级缓存：作用范围是SqlSession，同一 SqlSession 内多次执行相同的查询会缓存结果。
二级缓存：作用范围是Mapper 映射级别，同一个 Mapper 对象的多次查询可以共享缓存数据。

2. 一级缓存

2.1 一级缓存的实现原理

MyBatis 的一级缓存是默认开启的，每个 SqlSession 都会有一个一级缓存。一级缓存的存储介质是 HashMap，它存储了由 SQL 语句和查询参数生成的缓存键值对，查询的结果会存储在 SqlSession 对象的缓存中。

例如，在一次查询中，当执行 SQL 语句时，MyBatis 会先检查缓存中是否存在该查询的结果，如果有则直接返回；如果没有，则执行查询并将结果缓存下来，供后续使用。

2.2 一级缓存的作用范围

一级缓存的作用范围是 SqlSession：

同一 SqlSession：在同一个 SqlSession 中，如果多次执行相同的查询（相同的 SQL 和参数），结果会从缓存中返回，避免了多次访问数据库。
不同的 SqlSession：不同的 SqlSession 对象之间不共享一级缓存，如果需要跨 SqlSession 共享缓存结果，则需要启用二级缓存。

一级缓存会在以下情况下失效：

执行 update、insert、delete 等操作，修改了数据库中的数据。
执行了 SqlSession 的 clearCache() 方法。
当前 SqlSession 被关闭，一级缓存也随之被销毁。

3. 二级缓存

3.1 二级缓存的实现原理

二级缓存的作用范围是Mapper 映射级别，多个 SqlSession 可以共享同一个 Mapper 的二级缓存。它是通过将查询的结果持久化存储到内存中来实现的，通常使用 HashMap 或其他第三方缓存框架（如 EhCache、Redis）作为存储介质。

二级缓存需要手动开启，可以通过以下步骤启用：

在 mybatis-config.xml 配置文件中开启全局的二级缓存支持：
```
<settings><setting name="cacheEnabled" value="true"/>
</settings>
```

在需要启用二级缓存的 Mapper.xml 文件中添加 <cache/> 标签：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper"><cache/><!-- 其他的SQL映射 -->
</mapper>

启用二级缓存后，查询的结果会存储在 Mapper 的缓存区域中，当其他 SqlSession 发起相同的查询时，MyBatis 会优先从缓存中获取数据。

3.2 如何启用二级缓存

以下是二级缓存的使用示例：

配置二级缓存：
在对应的 Mapper.xml 文件中，添加 <cache/> 标签，示例：

<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper"><cache /><select id="getUserById" resultType="User">SELECT * FROM users WHERE id = #{id}</select>
</mapper>

二级缓存注意事项：
- 只有在 SqlSession 被关闭后，查询的数据才会被保存到二级缓存。
- 二级缓存中的数据是全局共享的，不同 SqlSession 都可以访问。
- 为了保证数据的一致性，update、insert、delete 等操作执行后，会清空相关的缓存数据。

4. 一级缓存与二级缓存的区别

缓存作用范围：
- 一级缓存：作用范围是 SqlSession，只在当前会话中有效。
- 二级缓存：作用范围是 Mapper 级别，多个 SqlSession 可以共享。
生命周期：
- 一级缓存：随着 SqlSession 的生命周期结束而结束。
- 二级缓存：在 SqlSession 结束后，数据会存入持久化缓存中，并能被其他 SqlSession 共享。
默认启用状态：
- 一级缓存：默认开启。
- 二级缓存：默认关闭，需要手动配置。