Redis结合AOP与自定义注解实现分布式缓存流程详解

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Redis结合AOP与自定义注解实现分布式缓存流程详解

小学生波波   2022-11-22 我要评论

1、背景

项目中如果查询数据是直接到MySQL数据库中查询的话，会查磁盘走IO，效率会比较低，所以现在一般项目中都会使用缓存，目的就是提高查询数据的速度，将数据存入缓存中，也就是内存中，这样查询效率大大提高

分布式缓存方案

优点：

  • 使用Redis作为共享缓存 ，解决缓存不同步问题
  • Redis是独立的服务，缓存不用占应用本身的内存空间

什么样的数据适合放到缓存中呢？

同时满足下面两个条件的数据就适合放缓存：

  • 经常要查询的数据
  • 不经常改变的数据

接下来我们使用 AOP技术 来实现分布式缓存，这样做的好处是避免重复代码，极大减少了工作量

2、目标

我们希望分布式缓存能帮我们达到这样的目标：

  • 对业务代码无侵入(或侵入性较小)
  • 使用起来非常方便，最好是打一个注解就可以了，可插拔式的
  • 对性能影响尽可能的小
  • 要便于后期维护

3、方案

此处我们选择的方案就是：AOP+自定义注解+Redis

  • 自定义一个注解，需要做缓存的接口打上这个注解即可
  • 使用Spring AOP的环绕通知增强被自定义注解修饰的方法，把缓存的存储和删除都放这里统一处理
  • 那么需要用到分布式锁的接口，只需要打一个注解即可，这样才够灵活优雅

4、实战编码

4.1、环境准备

首先我们需要一个简单的SpringBoot项目环境，这里我写了一个基础Demo版本，地址如下：

https://gitee.com/colinWu_java/spring-boot-base.git

大家可以先下载下来，本文就是基于这份主干代码进行修改的

4.2、pom依赖

pom.xml中需要新增以下依赖：

<!-- aop -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>
<!--redis-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<!--jackson-->
<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
    <artifactId>jackson-databind</artifactId>
    <version>2.10.5.1</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
    <artifactId>jackson-core</artifactId>
    <version>2.11.1</version>
</dependency>

4.3、自定义注解

添加缓存的注解

package org.wujiangbo.annotation;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
/**
 * @desc 自定义注解：向缓存中添加数据
 */
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyCache {
    String cacheNames() default "";
    String key() default "";
    //缓存时间（单位：秒，默认是无限期）
    int time() default -1;
}

删除缓存注解：

package org.wujiangbo.annotation;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
/**
 * @desc 自定义注解：从缓存中删除数据
 */
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyCacheEvict {
    String cacheNames() default "";
    String key() default "";
}

4.4、切面处理类

下面两个切面类实际上是可以写在一个类中的，但是为了方便理解和观看，我分开写了

package org.wujiangbo.aop;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.wujiangbo.annotation.MyCache;
import org.wujiangbo.service.RedisService;
import javax.annotation.Resource;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * @desc 切面类，处理分布式缓存添加功能
 */
@Aspect
@Component
@Slf4j
public class MyCacheAop {
    @Resource
    private RedisService redisService;
    /**
     * 定义切点
     */
    @Pointcut("@annotation(myCache)")
    public void pointCut(MyCache myCache){
    }
    /**
     * 环绕通知
     */
    @Around("pointCut(myCache)")
    public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint, MyCache myCache) {
        String cacheNames = myCache.cacheNames();
        String key = myCache.key();
        int time = myCache.time();
        /**
         * 思路：
         * 1、拼装redis中存缓存的key值
         * 2、看redis中是否存在该key
         * 3、如果存在，直接取出来返回即可，不需要执行目标方法了
         * 4、如果不存在，就执行目标方法，然后将缓存放一份到redis中
         */
        String redisKey = new StringBuilder(cacheNames).append(":").append(key).toString();
        String methodPath = joinPoint.getTarget().getClass().getName() + "." + joinPoint.getSignature().getName();
        Object result ;
        if (redisService.exists(redisKey)){
            log.info("访问接口：[{}]，直接从缓存获取数据", methodPath);
            return redisService.getCacheObject(redisKey);
        }
        try {
            //执行接口
            result = joinPoint.proceed();
            //接口返回结果存Redis
            redisService.setCacheObject(redisKey, result, time, TimeUnit.SECONDS);
            log.info("访问接口：[{}]，返回值存入缓存成功", methodPath);
        } catch (Throwable e) {
            log.error("发生异常:{}", e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
        return result;
    }
}

还有一个：

package org.wujiangbo.aop;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.wujiangbo.annotation.MyCacheEvict;
import org.wujiangbo.service.RedisService;
import javax.annotation.Resource;
/**
 * @desc 切面类，处理分布式缓存删除功能
 */
@Aspect
@Component
@Slf4j
public class MyCacheEvictAop {
    @Resource
    private RedisService redisService;
    /**
     * 定义切点
     */
    @Pointcut("@annotation(myCache)")
    public void pointCut(MyCacheEvict myCache){
    }
    /**
     * 环绕通知
     */
    @Around("pointCut(myCache)")
    public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint, MyCacheEvict myCache) {
        String cacheNames = myCache.cacheNames();
        String key = myCache.key();
        /**
         * 思路：
         * 1、拼装redis中存缓存的key值
         * 2、删除缓存
         * 3、执行目标接口业务代码
         * 4、再删除缓存
         */
        String redisKey = new StringBuilder(cacheNames).append(":").append(key).toString();
        String methodPath = joinPoint.getTarget().getClass().getName() + "." + joinPoint.getSignature().getName();
        Object result ;
        //删除缓存
        redisService.deleteObject(redisKey);
        try {
            //执行接口
            result = joinPoint.proceed();
            //删除缓存
            redisService.deleteObject(redisKey);
            log.info("访问接口：[{}]，缓存删除成功", methodPath);
        } catch (Throwable e) {
            log.error("发生异常:{}", e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
        return result;
    }
}

4.5、工具类

Redis的工具类：

package org.wujiangbo.service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.BoundSetOperations;
import org.springframework.data.redis.core.HashOperations;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.ValueOperations;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * @desc Redis工具类
 */
@Component  //交给Spring来管理 的自定义组件
public class RedisService {
    @Autowired
    public RedisTemplate redisTemplate;
    /**
     * 查看key是否存在
     */
    public boolean exists(String key)
    {
        return redisTemplate.hasKey(key);
    }
    /**
     * 清空Redis所有缓存数据
     */
    public void clearAllRedisData()
    {
        Set<String> keys = redisTemplate.keys("*");
        redisTemplate.delete(keys);
    }
    /**
     * 缓存基本的对象，Integer、String、实体类等
     *
     * @param key 缓存的键值
     * @param value 缓存的值
     */
    public <T> void setCacheObject(final String key, final T value)
    {
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
    }
    /**
     * 缓存基本的对象，Integer、String、实体类等
     *
     * @param key 缓存的键值
     * @param value 缓存的值
     * @param timeout 时间
     * @param timeUnit 时间颗粒度
     */
    public <T> void setCacheObject(final String key, final T value, final Integer timeout, final TimeUnit timeUnit)
    {
        if(timeout == -1){
            //永久有效
            redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
        }
        else{
            redisTemplate.opsForValue().set(key, value, timeout, timeUnit);
        }
    }
    /**
     * 设置有效时间
     *
     * @param key Redis键
     * @param timeout 超时时间
     * @return true=设置成功；false=设置失败
     */
    public boolean expire(final String key, final long timeout)
    {
        return expire(key, timeout, TimeUnit.SECONDS);
    }
    /**
     * 设置有效时间
     *
     * @param key Redis键
     * @param timeout 超时时间
     * @param unit 时间单位
     * @return true=设置成功；false=设置失败
     */
    public boolean expire(final String key, final long timeout, final TimeUnit unit)
    {
        return redisTemplate.expire(key, timeout, unit);
    }
    /**
     * 获得缓存的基本对象。
     *
     * @param key 缓存键值
     * @return 缓存键值对应的数据
     */
    public <T> T getCacheObject(final String key)
    {
        ValueOperations<String, T> operation = redisTemplate.opsForValue();
        return operation.get(key);
    }
    /**
     * 删除单个对象
     *
     * @param key
     */
    public boolean deleteObject(final String key)
    {
        if(exists(key)){
            redisTemplate.delete(key);
        }
        return true;
    }
    /**
     * 删除集合对象
     *
     * @param collection 多个对象
     * @return
     */
    public long deleteObject(final Collection collection)
    {
        return redisTemplate.delete(collection);
    }
    /**
     * 缓存List数据
     *
     * @param key 缓存的键值
     * @param dataList 待缓存的List数据
     * @return 缓存的对象
     */
    public <T> long setCacheList(final String key, final List<T> dataList)
    {
        Long count = redisTemplate.opsForList().rightPushAll(key, dataList);
        return count == null ? 0 : count;
    }
    /**
     * 获得缓存的list对象
     *
     * @param key 缓存的键值
     * @return 缓存键值对应的数据
     */
    public <T> List<T> getCacheList(final String key)
    {
        return redisTemplate.opsForList().range(key, 0, -1);
    }
    /**
     * 缓存Set
     *
     * @param key 缓存键值
     * @param dataSet 缓存的数据
     * @return 缓存数据的对象
     */
    public <T> BoundSetOperations<String, T> setCacheSet(final String key, final Set<T> dataSet)
    {
        BoundSetOperations<String, T> setOperation = redisTemplate.boundSetOps(key);
        Iterator<T> it = dataSet.iterator();
        while (it.hasNext())
        {
            setOperation.add(it.next());
        }
        return setOperation;
    }
    /**
     * 获得缓存的set
     *
     * @param key
     * @return
     */
    public <T> Set<T> getCacheSet(final String key)
    {
        return redisTemplate.opsForSet().members(key);
    }
    /**
     * 缓存Map
     *
     * @param key
     * @param dataMap
     */
    public <T> void setCacheMap(final String key, final Map<String, T> dataMap)
    {
        if (dataMap != null) {
            redisTemplate.opsForHash().putAll(key, dataMap);
        }
    }
    /**
     * 获得缓存的Map
     *
     * @param key
     * @return
     */
    public <T> Map<String, T> getCacheMap(final String key)
    {
        return redisTemplate.opsForHash().entries(key);
    }
    /**
     * 往Hash中存入数据
     *
     * @param key Redis键
     * @param hKey Hash键
     * @param value 值
     */
    public <T> void setCacheMapValue(final String key, final String hKey, final T value)
    {
        redisTemplate.opsForHash().put(key, hKey, value);
    }
    /**
     * 获取Hash中的数据
     *
     * @param key Redis键
     * @param hKey Hash键
     * @return Hash中的对象
     */
    public <T> T getCacheMapValue(final String key, final String hKey)
    {
        HashOperations<String, String, T> opsForHash = redisTemplate.opsForHash();
        return opsForHash.get(key, hKey);
    }
    /**
     * 获取多个Hash中的数据
     *
     * @param key Redis键
     * @param hKeys Hash键集合
     * @return Hash对象集合
     */
    public <T> List<T> getMultiCacheMapValue(final String key, final Collection<Object> hKeys)
    {
        return redisTemplate.opsForHash().multiGet(key, hKeys);
    }
    /**
     * 获得缓存的基本对象列表
     *
     * @param pattern 字符串前缀
     * @return 对象列表
     */
    public Collection<String> keys(final String pattern)
    {
        return redisTemplate.keys(pattern);
    }
}

4.6、配置类

package org.wujiangbo.config;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonAutoDetect;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonTypeInfo;
import com.fasterxml.jackson.annotation.PropertyAccessor;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.databind.jsontype.impl.LaissezFaireSubTypeValidator;
import org.springframework.cache.annotation.CachingConfigurerSupport;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
import javax.annotation.Resource;
/**
 * @desc redis配置类
 */
@Configuration
public class RedisSerializableConfig extends CachingConfigurerSupport {
    @Resource
    private RedisConnectionFactory factory;
    @Bean
    public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate()
    {
        RedisTemplate<Object, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(factory);
        FastJson2JsonRedisSerializer serializer = new FastJson2JsonRedisSerializer(Object.class);
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        mapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        mapper.activateDefaultTyping(LaissezFaireSubTypeValidator.instance, ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL, JsonTypeInfo.As.PROPERTY);
        serializer.setObjectMapper(mapper);
        // 使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的key值
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setValueSerializer(serializer);
        // Hash的key也采用StringRedisSerializer的序列化方式
        template.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setHashValueSerializer(serializer);
        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }
    @Bean
    public DefaultRedisScript<Long> limitScript()
    {
        DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
        redisScript.setScriptText(limitScriptText());
        redisScript.setResultType(Long.class);
        return redisScript;
    }
    /**
     * 限流脚本
     */
    private String limitScriptText()
    {
        return "local key = KEYS[1]\n" +
                "local count = tonumber(ARGV[1])\n" +
                "local time = tonumber(ARGV[2])\n" +
                "local current = redis.call('get', key);\n" +
                "if current and tonumber(current) > count then\n" +
                "    return tonumber(current);\n" +
                "end\n" +
                "current = redis.call('incr', key)\n" +
                "if tonumber(current) == 1 then\n" +
                "    redis.call('expire', key, time)\n" +
                "end\n" +
                "return tonumber(current);";
    }
}

FastJson2JsonRedisSerializer类：

package org.wujiangbo.config;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig;
import com.alibaba.fastjson.serializer.SerializerFeature;
import com.fasterxml.jackson.databind.JavaType;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.databind.type.TypeFactory;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.SerializationException;
import org.springframework.util.Assert;
import java.nio.charset.Charset;
/**
 * @desc Redis使用FastJson序列化
 */
public class FastJson2JsonRedisSerializer<T> implements RedisSerializer<T>
{
    @SuppressWarnings("unused")
    private ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();

    public static final Charset DEFAULT_CHARSET = Charset.forName("UTF-8");
    private Class<T> clazz;
    static
    {
        ParserConfig.getGlobalInstance().setAutoTypeSupport(true);
    }
    public FastJson2JsonRedisSerializer(Class<T> clazz)
    {
        super();
        this.clazz = clazz;
    }
    @Override
    public byte[] serialize(T t) throws SerializationException
    {
        if (t == null)
        {
            return new byte[0];
        }
        return JSON.toJSONString(t, SerializerFeature.WriteClassName).getBytes(DEFAULT_CHARSET);
    }
    @Override
    public T deserialize(byte[] bytes) throws SerializationException
    {
        if (bytes == null || bytes.length <= 0)
        {
            return null;
        }
        String str = new String(bytes, DEFAULT_CHARSET);

        return JSON.parseObject(str, clazz);
    }
    public void setObjectMapper(ObjectMapper objectMapper)
    {
        Assert.notNull(objectMapper, "'objectMapper' must not be null");
        this.objectMapper = objectMapper;
    }
    protected JavaType getJavaType(Class<?> clazz)
    {
        return TypeFactory.defaultInstance().constructType(clazz);
    }
}

4.7、yml配置

server:
  port: 8001
  undertow:
    # 设置IO线程数, 它主要执行非阻塞的任务,它们会负责多个连接, 默认设置每个CPU核心一个线程
    # 不要设置过大，如果过大，启动项目会报错：打开文件数过多（CPU有几核，就填写几）
    io-threads: 6
    # 阻塞任务线程池, 当执行类似servlet请求阻塞IO操作, undertow会从这个线程池中取得线程
    # 它的值设置取决于系统线程执行任务的阻塞系数，默认值是：io-threads * 8
    worker-threads: 48
    # 以下的配置会影响buffer,这些buffer会用于服务器连接的IO操作,有点类似netty的池化内存管理
    # 每块buffer的空间大小,越小的空间被利用越充分，不要设置太大，以免影响其他应用，合适即可
    buffer-size: 1024
    # 每个区分配的buffer数量 , 所以pool的大小是buffer-size * buffers-per-region
    buffers-per-region: 1024
    # 是否分配的直接内存(NIO直接分配的堆外内存)
    direct-buffers: true
spring:
  #配置数据库链接信息
  datasource:
    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test1?useSSL=false&useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&allowMultiQueries=true&rewriteBatchedStatements=true
    username: root
    password: 123456
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
  application:
    name: springboot #服务名
  #redis配置
  redis:
    # 数据库索引
    database: 0
    # 地址
    host: 127.0.0.1
    # 端口，默认为6379
    port: 6379
    # 密码
    password: 123456
    # 连接超时时间
    timeout: 10000

#MyBatis-Plus相关配置
mybatis-plus:
  #指定Mapper.xml路径，如果与Mapper路径相同的话，可省略
  mapper-locations: classpath:org/wujiangbo/mapper/*Mapper.xml
  configuration:
    map-underscore-to-camel-case: true #开启驼峰大小写自动转换
    log-impl: org.apache.ibatis.logging.stdout.StdOutImpl #开启控制台sql输出

4.8、使用

Controller中写两个接口分别测试一下缓存的新增和删除

package org.wujiangbo.controller;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.wujiangbo.annotation.CheckPermission;
import org.wujiangbo.annotation.MyCache;
import org.wujiangbo.annotation.MyCacheEvict;
import org.wujiangbo.result.JSONResult;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
/**
 * @desc 测试接口类
 */
@RestController
@Slf4j
public class TestController {
    //测试删除缓存
    @GetMapping("/deleteCache")
    @MyCacheEvict(cacheNames = "cacheTest", key = "userData")
    public JSONResult deleteCache(){
        System.out.println("deleteCache success");
        return JSONResult.success("deleteCache success");
    }
    //测试新增缓存
    @GetMapping("/addCache")
    @MyCache(cacheNames = "cacheTest", key = "userData")
    public JSONResult addCache(){
        System.out.println("addCache success");
        return JSONResult.success("addCache success");
    }
}

4.9、测试

浏览器先访问：http://localhost:8001/addCache

然后再通过工具查看Redis中是不是添加了缓存数据，正确情况应该是缓存添加进去了

然后再访问：http://localhost:8001/deleteCache

再通过工具查看Redis，缓存应该是被删除了，没有了

到此完全符合预期，测试成功

总结

本文主要是介绍了分布式缓存利用AOP+注解的方式处理，方便使用和扩展希望对大家有所帮助

最后本案例代码已全部提交到gitee中了，地址如下：

https://gitee.com/colinWu_java/spring-boot-base.git

本文新增的代码在【RedisDistributedCache】分支中

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