MyBatis 缓存机制源码深度解析：一级缓存与二级缓存

MyBatis 缓存机制源码深度解析：一级缓存与二级缓存

  • 一、一级缓存
    • 1.1 逻辑位置与核心源码解析
    • 1.2 一级缓存容器：PerpetualCache
    • 1.3 createCacheKey 方法与缓存命中
    • 1.4 命中与失效时机
    • 1.5 使用方式
  • 二、二级缓存
    • 2.1 逻辑位置与核心源码解析
    • 2.2 查询流程、命中与失效时机
    • 2.3 使用方式
  • 三、一级缓存与二级缓存的差异

在这里插入图片描述
在 Java 开发领域，MyBatis 作为主流的持久层框架，其缓存机制是提升系统性能的关键利器。MyBatis 提供的一级缓存和二级缓存，通过不同的策略与实现，有效减少数据库访问次数。
本文基于 MyBatis 3.4.6 版本，结合关键源码，深入解析两种缓存的原理、使用及差异。

一、一级缓存

1.1 逻辑位置与核心源码解析

一级缓存又称会话级缓存，其核心逻辑主要存在于org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor类中。BaseExecutor是 MyBatis 执行器的基础抽象类，负责管理一级缓存相关操作。最外层执行的query方法，包含了缓存的核心逻辑，而doQuery方法则是具体的数据库查询操作，由BaseExecutor的子类（如SimpleExecutor、ReuseExecutor等）实现。

 public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler) throws SQLException {BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(parameterObject);// 构造缓存keyCacheKey key = createCacheKey(ms, parameterObject, rowBounds, boundSql);// 执行查询逻辑return query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);}

public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing a query").object(ms.getId());// ...List<E> list;try {queryStack++;// 优先从一级缓存（localCache）中获取结果list = resultHandler == null ? (List<E>) localCache.getObject(key) : null;if (list != null) {// 处理存储过程的输出参数缓存handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);} else {// 一级缓存未命中，执行数据库查询（queryFromDatabase有具体的数据库查询逻辑）list = queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);}} finally {queryStack--;}// ...return list;
}

private <E> List<E> queryFromDatabase(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {List<E> list;// 在本地缓存中标记查询执行中，防止循环引用导致的无限递归localCache.putObject(key, EXECUTION_PLACEHOLDER);try {// 执行实际的数据库查询操作list = doQuery(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, boundSql);} finally {localCache.removeObject(key);}// 将查询结果存入一级缓存localCache.putObject(key, list);if (ms.getStatementType() == StatementType.CALLABLE) {localOutputParameterCache.putObject(key, parameter);}return list;
}

上述代码中，query方法先判断缓存相关条件，尝试从localCache获取数据。
若缓存未命中，则调用queryFromDatabase方法执行数据库查询，并将结果存入一级缓存。

1.2 一级缓存容器：PerpetualCache

一级缓存的数据存储在org.apache.ibatis.cache.PerpetualCache类实例中。PerpetualCache是一个基于 HashMap 实现的简单缓存类，用于存储缓存数据。

public class PerpetualCache implements Cache {private final String id;// 使用HashMap存储缓存数据，key为缓存键，value为缓存值private Map<Object, Object> cache = new HashMap<Object, Object>();public PerpetualCache(String id) {this.id = id;}@Overridepublic void putObject(Object key, Object value) {cache.put(key, value);}@Overridepublic Object getObject(Object key) {return cache.get(key);}@Overridepublic Object removeObject(Object key) {return cache.remove(key);}@Overridepublic void clear() {cache.clear();}// ...
}

PerpetualCache通过putObject、getObject等方法实现对缓存数据的操作，BaseExecutor通过操作该实例来管理一级缓存。

1.3 createCacheKey 方法与缓存命中

CacheKey是缓存的唯一标识，MyBatis 通过createCacheKey方法生成CacheKey对象。该方法位于org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor类，其核心逻辑是将 SQL 语句、参数、RowBounds 等信息进行哈希计算，生成唯一的缓存键。

public CacheKey createCacheKey(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, BoundSql boundSql) {if (closed) {throw new ExecutorException("Executor was closed.");}CacheKey cacheKey = new CacheKey();// 设置Mapper语句的唯一标识cacheKey.update(ms.getId());// 添加分页查询的偏移量cacheKey.update(rowBounds.getOffset());// 添加分页查询的限制数量cacheKey.update(rowBounds.getLimit());// 添加SQL语句本身cacheKey.update(boundSql.getSql());List<ParameterMapping> parameterMappings = boundSql.getParameterMappings();TypeHandlerRegistry typeHandlerRegistry = ms.getConfiguration().getTypeHandlerRegistry();// mimic DefaultParameterHandler logicfor (ParameterMapping parameterMapping : parameterMappings) {if (parameterMapping.getMode() != ParameterMode.OUT) {Object value;String propertyName = parameterMapping.getProperty();// 优先从SQL绑定参数中获取值if (boundSql.hasAdditionalParameter(propertyName)) {value = boundSql.getAdditionalParameter(propertyName);} else if (parameterObject == null) {value = null;} else if (typeHandlerRegistry.hasTypeHandler(parameterObject.getClass())) {value = parameterObject;} else {// 通过反射获取参数对象对应属性的值MetaObject metaObject = configuration.newMetaObject(parameterObject);value = metaObject.getValue(propertyName);}// 将参数值添加到CacheKey中cacheKey.update(value);}}if (configuration.getEnvironment() != null) {// 添加环境ID到CacheKey中cacheKey.update(configuration.getEnvironment().getId());}return cacheKey;
}

当再次执行相同 SQL 查询时，若生成的CacheKey与缓存中已存在的CacheKey一致，且在同一个SqlSession内，就会触发一级缓存命中，直接从缓存获取数据。

1.4 命中与失效时机

  • 命中时机：在同一个SqlSession中，执行的 SQL 语句、输入参数完全相同（即生成的CacheKey相同）时，一级缓存命中。

  • 失效时机：SqlSession关闭，或执行insert、update、delete操作时，一级缓存会失效。以update操作的源码为例，在org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor类的update方法中：

    public int update(MappedStatement ms, Object parameter) throws SQLException {ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing an update").object(ms.getId());if (closed) {throw new ExecutorException("Executor was closed.");}// 调用该方法清空一级缓存clearLocalCache();return doUpdate(ms, parameter);
}

    执行update操作时，会调用clearLocalCache方法清空当前SqlSession的一级缓存，保证数据一致性。insert和delete操作也有类似逻辑。

1.5 使用方式

一级缓存默认开启，无需额外配置。在同一个SqlSession中，MyBatis 会自动管理缓存的读写与失效。以下是一个简单的 demo 案例代码：

public class CacheTest {private SqlSessionFactory sessionFactory;/*** 加载配置文件。并且初始化SqlSessionFactory*/@Beforepublic void before() throws IOException {InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml");sessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);}@Testpublic void testGetById() {SqlSession sqlSession = sessionFactory.openSession();UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);// 第一次查询，会执行数据库查询User user1 = userMapper.getUserById(6);// 第二次查询，由于在同一个SqlSession且查询条件相同，会命中一级缓存User user2 = userMapper.getUserById(6);System.out.println(user1 == user2); // 输出true}
}

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二、二级缓存

2.1 逻辑位置与核心源码解析

  • MyBatis 执行 SQL 时，整体流程是先经过CachingExecutor（最外层），最后才是其他Executor（BaseExecutor子类）
  • CachingExecutor作为二级缓存的核心执行者，采用适配器模式，内部持有一个Executor对象（delegate），该delegate由具体的子类执行器（如SimpleExecutor）实例化，负责执行具体的数据库操作*
  • MyBatis 默认未开启二级缓存，需要在配置文件和映射文件中进行配置才能启用。二级缓存又称全局缓存，其核心逻辑存在于org.apache.ibatis.executor.CachingExecutor类
public class CachingExecutor implements Executor {private final Executor delegate;private final TransactionalCacheManager tcm = new TransactionalCacheManager();public CachingExecutor(Executor delegate) {this.delegate = delegate;delegate.setExecutorWrapper(this);}@Overridepublic <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {Cache cache = ms.getCache();// 判断二级缓存是否开启且可用if (cache != null) {// 处理可刷新缓存的情况，如执行增删改操作后需要刷新缓存flushCacheIfRequired(ms);if (ms.isUseCache() && resultHandler == null) {ensureNoOutParams(ms, boundSql);// 优先从二级缓存中获取结果List<E> list = (List<E>) tcm.getObject(cache, key);if (list!= null) {return list;}}}// 二级缓存未命中，委托给具体的执行器执行查询return delegate.query(ms, parameterObject, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);}// 省略其他方法...
}

在CachingExecutor的query方法中，首先通过ms.getCache()获取当前 Mapper 语句对应的缓存对象，判断二级缓存是否开启。
若开启且可用，则尝试从二级缓存获取数据。
若未命中，则将查询委托给delegate，由delegate（如SimpleExecutor）调用BaseExecutor的相关方法执行具体数据库查询操作，并在事务提交后将结果写入二级缓存。

2.2 查询流程、命中与失效时机

  • 查询流程：MyBatis 先在二级缓存中查找CacheKey对应的结果，若未命中，再检查一级缓存，若一级缓存也未命中，则执行数据库查询，查询结果先存入一级缓存，事务提交后存入二级缓存。​

  • 命中时机：namespace相同，执行的 SQL 语句和输入参数相同（CacheKey相同），且事务已提交，数据已写入二级缓存时，二级缓存命中。​

  • 失效时机：执行insert、update、delete操作，或手动调用方法，会清空当前namespace下的二级缓存。以update操作为例，在CachingExecutor类的update方法中，通过flushCacheIfRequired方法处理缓存刷新

    public int update(MappedStatement ms, Object parameterObject) throws SQLException {flushCacheIfRequired(ms);return delegate.update(ms, parameterObject);
}
private void flushCacheIfRequired(MappedStatement ms) {Cache cache = ms.getCache();if (cache!= null && ms.isFlushCacheRequired()) {tcm.clear(cache);}
}

    当检测到当前 Mapper 语句配置了需要刷新缓存（ms.isFlushCacheRequired()为true），就会通过TransactionalCacheManager的clear方法清空对应的二级缓存，实现缓存失效，保证数据一致性。insert和delete操作也会触发类似的缓存清空逻辑 。

2.3 使用方式

  1. 在 MyBatis 的配置文件中开启二级缓存：

    <configuration><settings><setting name="cacheEnabled" value="true"/></settings>
</configuration>

  2. 在Mapper映射文件中添加<cache>标签启用二级缓存，并可配置缓存属性：

    <mapper namespace="com.coderzpw.dao.UserMapper"><cache eviction="LRU" flushInterval="60000" size="512" readOnly="true"/><select id="getUserById" resultType="com.coderzpw.domain.User">SELECT * FROM user WHERE id = #{id}</select>
</mapper>

  3. 编写测试代码验证二级缓存效果：

    User user1 = null;
User user2 = null;
try (SqlSession sqlSession1 = sessionFactory.openSession()) {UserMapper userMapper1 = sqlSession1.getMapper(UserMapper.class);user1 = userMapper1.getUserById(6);sqlSession1.commit();
}
try (SqlSession sqlSession2 = sessionFactory.openSession()) {UserMapper userMapper2 = sqlSession2.getMapper(UserMapper.class);user2 = userMapper2.getUserById(6);sqlSession2.commit();
}
System.out.println(user1 == user2); // 如果readOnly为true，这里会输出true

三、一级缓存与二级缓存的差异

对比项一级缓存二级缓存
作用范围SqlSession级别，会话内有效，仅在当前SqlSession中共享namespace级别，全局有效，可在多个SqlSession间共享
开启方式默认开启，无需配置需要在配置文件和映射文件中配置开启
失效机制SqlSession关闭或执行增删改操作时，通过调用clearLocalCache清空缓存执行增删改操作或手动调用方法，通过TransactionalCacheManager清空对应namespace下的缓存
实现核心类BaseExecutor、PerpetualCacheCachingExecutor、TransactionalCacheManager
数据存储位置存储在SqlSession对应的localCache中存储在namespace对应的缓存区域，由TransactionalCacheManager管理

深入理解 MyBatis 一级缓存和二级缓存的原理与使用，有助于开发者根据业务场景灵活配置缓存策略，在提升系统性能的同时，确保数据的一致性与准确性。

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