摘要
日常开发中，需要用到各种各样的框架来实现API、系统的构建。作为程序员，除了会使用框架还必须要了解框架工作的原理。这样可以便于我们排查问题，和自定义的扩展。那么如何去学习框架呢。通常我们通过阅读文档、查看源码，然后又很快忘记。始终不能融汇贯通。本文主要基于Spring Cache扩展为例，介绍如何进行高效的源码阅读。
SpringCache的介绍
为什么以Spring Cache为例呢，原因有两个
- Spring框架是web开发最常用的框架,值得开发者去阅读代码，吸收思想
- 缓存是企业级应用开发必不可少的，而随着系统的迭代，我们可能会需要用到内存缓存、分布式缓存。那么Spring Cache作为胶水层，能够屏蔽掉我们底层的缓存实现。
一句话解释Spring Cache: 通过注解的方式，利用AOP的思想来解放缓存的管理。
step1 查看文档
首先通过查看官方文档，概括了解Spring Cache
https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/boot-features-caching.html
重点两点
- 两个接口抽象
Cache,CacheManager,具体的实现都是基于这两个抽象实现。
典型的SPI机制，和eat your dog food。当需要提供接口给外部调用，首先自己内部的实现也必须基于同样一套抽象机制
The cache abstraction does not provide an actual store and relies on abstraction materialized by the org.springframework.cache.Cache and org.springframework.cache.CacheManager interfaces.
- Spring Cache提供了这些缓存的实现，如果没有一种
CacheManage,或者CacheResolver，会按照指定的顺序去实现
If you have not defined a bean of type CacheManager or a CacheResolver named cacheResolver (see CachingConfigurer), Spring Boot tries to detect the following providers (in the indicated order):
1.Generic
2.JCache (JSR-107) (EhCache 3, Hazelcast, Infinispan, and others)
3.EhCache 2.x
4.Hazelcast
5.Infinispan
6.Couchbase
7.Redis
8.Caffeine
9.Simple
step2 run demo
对Spring Cache有了一个大概的了解后，我们首先使用起来，跑个demo。
定义一个用户查询方法
@Component
public class CacheSample {
@Cacheable(cacheNames = "users")
public Map<Long, User> getUser(final Collection<Long> userIds) {
System.out.println("not cache");
final Map<Long, User> mapUser = new HashMap<>();
userIds.forEach(userId -> {
mapUser.put(userId, User.builder().userId(userId).name("name").build());
});
return mapUser;
}
配置一个CacheManager
@Configuration
public class CacheConfig {
@Primary
@Bean(name = { "cacheManager" })
public CacheManager getCache() {
return new ConcurrentMapCacheManager("users");
}
API调用
@RestController
@RequestMapping("/api/cache")
public class CacheController {
@Autowired
private CacheSample cacheSample;
@GetMapping("/user/v1/1")
public List<User> getUser() {
return cacheSample.getUser(Arrays.asList(1L,2L)).values().stream().collect(Collectors.toList());
}
}
step3 debug 查看实现
demo跑起来后，就是debug看看代码如何实现的了。
因为直接看源代码的，没有调用关系，看起来会一头雾水。通过debug能够使你更快了解一个实现。
通过debug我们会发现主要控制逻辑是在切面CacheAspectSupport
会先根据cache key找缓存数据，没有的话put进去。
// 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<>();
if (cacheHit == null) {
collectPutRequests(contexts.get(CacheableOperation.class),
CacheOperationExpressionEvaluator.NO_RESULT, cachePutRequests);
}
step4 实现扩展
知道如何使用Spring Cache后，我们需要进一步思考，就是如何扩展。那么带着问题出发。
比如Spring Cache不支持批量key的缓存，像上文我们举的例子,我们希望缓存的key是userId，而不是Collection userIds。以userId为key,这样的缓存命中率更高，存储的成本更小。
@Cacheable(cacheNames = "users")
public Map<Long, User> getUser(final Collection<Long> userIds) {
所以我们要实现对Spring Cache进行扩展。step3中我们已经大致了解了Spring Cache的实现。那么实现这个扩展的功能就是拆分Collection userIds,缓存命中的从缓存中获取，没有命中的，调用源方法。
@Aspect
@Component
public class CacheExtenionAspect {
@Autowired
private CacheExtensionManage cacheExtensionManage;
/**
* 返回的结果中缓存命中的从缓存中获取，没有命中的调用原来的方法获取
* @param joinPoint
* @return
*/
@Around("@annotation(org.springframework.cache.annotation.Cacheable)")
@SuppressWarnings("unchecked")
public Object aroundCache(final ProceedingJoinPoint joinPoint) {
// 修改掉Collection值，cacheResult需要重新构造一个
args[0] = cacheResult.getMiss();
try {
final Map<Object, Object> notHit = CollectionUtils.isEmpty(cacheResult.getMiss()) ? null
: (Map<Object, Object>) (method.invoke(target, args));
final Map<Object, Object> hits = cacheResult.getHit();
if (Objects.isNull(notHit)) {
return hits;
}
// 设置缓存
cacheResult.getCache().putAll(notHit);
hits.putAll(notHit);
return hits；
}
}
然后扩展Cache,CacheManage
重写Cache的查找缓存方法，返回新的CacheResult
public static Object lookup(final CacheExtension cache, final Object key) {
if (key instanceof Collection) {
final Collection<Object> originalKeys = ((Collection) key);
if (originalKeys == null || originalKeys.isEmpty()) {
return CacheResult.builder().cache(cache).miss(
Collections.emptySet())
.build();
}
final List<Object> keys = originalKeys.stream()
.filter(Objects::nonNull).collect(Collectors.toList());
final Map<Object, Object> hits = cache.getAll(keys);
final Set<Object> miss = new HashSet(keys);
miss.removeAll(hits.keySet());
return CacheResult.builder().cache(cache).hit(hits).miss(miss).build();
}
return null;
}
CacheResult就是新的缓存结果格式
@Builder
@Setter
@Getter
static class CacheResult {
final CacheExtension cache;
// 命中的缓存结果
final Map<Object, Object> hit;
// 需要重新调用源方法的keys
private Set<Object> miss;
}
然后扩展CacheManager，没什么重写，就是自定义一种manager类型
为缓存指定新的CacheManager
@Primary
@Bean
public CacheManager getExtensionCache() {
return new CacheExtensionManage("users2");
}
完整代码
https://github.com/FS1360472174/javaweb/tree/master/web/src/main/java/com/fs/web/cache
总结
本文主要介绍一种源码学习方法，纯属抛砖引玉，如果你有好的方法，欢迎分享。
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