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springboot redis-cache 自动刷新缓存

IP云
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09/11
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这篇文章是对上一篇 spring-data-redis-cache 的使用 的一个补充，上文说到 spring-data-redis-cache 虽然比较强悍，但还是有些不足的，它是一个通用的解决方案，但对于企业级的项目，住住需要解决更多的问题，常见的问题有

  • 缓存预热（项目启动时加载缓存）
  • 缓存穿透（空值直接穿过缓存）
  • 缓存雪崩（大量缓存在同一时刻过期）
  • 缓存更新（查询到的数据为旧数据问题）
  • 缓存降级
  • redis 缓存时，redis 内存用量问题

本文解决的问题

增强 spring-data-redis-cache 的功能，增强的功能如下

  • 自定义注解实现配置缓存的过期时间
  • 当取缓存数据时检测是否已经达到刷新数据阀值，如已达到，则主动刷新缓存
  • 当检测到存入的数据为空数据，包含集体空，map 空，空对象，空串，空数组时，设定特定的过期时间
  • 可以批量设置过期时间，使用 Kryo 值序列化
  • 重写了 key 生成策略，使用 MD5(target+method+params)

看网上大部分文章都是互相抄袭，而且都是旧版本的，有时还有错误，本文提供一个 spring-data-redis-2.0.10.RELEASE.jar 版本的解决方案。本文代码是经过测试的，但未在线上环境验证，使用时需注意可能存在 bug 。

实现思路

过期时间的配置很简单，修改 initialCacheConfiguration 就可以实现，下面说的是刷新缓存的实现

  1. 拦截 @Cacheable 注解，如果执行的方法是需要刷新缓存的，则注册一个 MethodInvoker 存储到 redis ，使用和存储 key 相同的键名再拼接一个后缀
  2. 当取缓存的时候，如果 key 的过期时间达到了刷新阀值，则从 redis 取到当前 cacheKey 的 MethodInvoker 然后执行方法
  3. 将上一步的值存储进缓存，并重置过期时间

引言

本文使用到的 spring 的一些方法的说明

// 可以从目标对象获取到真实的 class 对象，而不是代理 class 类对象
Class<?> targetClass = AopProxyUtils.ultimateTargetClass(target);

Object bean = applicationContext.getBean(targetClass);
// 获取到真实的对象，而不是代理对象
Object target = AopProxyUtils.getSingletonTarget(bean );

MethodInvoker 是 spring 封装的一个用于执行方法的工具，在拦截器中，我把它序列化到 redis

MethodInvoker methodInvoker = new MethodInvoker();
methodInvoker.setTargetClass(targetClass);
methodInvoker.setTargetMethod(method.getName());
methodInvoker.setArguments(args);

SpringCacheAnnotationParser 是 Spring 用来解析 cache 相关注解的，我拿来解析 cacheNames ，我就不需要自己来解析 cacheNames 了，毕竟它可以在类上配置，解析还是有点小麻烦。

SpringCacheAnnotationParser annotationParser = new SpringCacheAnnotationParser();

实现部分

自定义注解，配置过期时间和刷新阀值

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})
public @interface CacheCustom {
/**
* 缓存失效时间
* 使用 ISO-8601持续时间格式
* Examples:
* <pre>
* "PT20.345S" -- parses as "20.345 seconds"
* "PT15M" -- parses as "15 minutes" (where a minute is 60 seconds)
* "PT10H" -- parses as "10 hours" (where an hour is 3600 seconds)
* "P2D" -- parses as "2 days" (where a day is 24 hours or 86400 seconds)
* "P2DT3H4M" -- parses as "2 days, 3 hours and 4 minutes"
* "P-6H3M" -- parses as "-6 hours and +3 minutes"
* "-P6H3M" -- parses as "-6 hours and -3 minutes"
* "-P-6H+3M" -- parses as "+6 hours and -3 minutes"
* </pre>
* @return
*/
String expire() default "PT60s"; /**
* 刷新时间阀值，不配置将不会进行缓存刷新
* 对于像前端的分页条件查询，建议不配置，这将在内存生成一个执行映射，太多的话将会占用太多的内存使用空间
* 此功能适用于像字典那种需要定时刷新缓存的功能
* @return
*/
String threshold() default ""; /**
* 值的序列化方式
* @return
*/
Class<? extends RedisSerializer> valueSerializer() default KryoRedisSerializer.class;
}

创建一个 aop 切面，将执行器存储到 redis

@Aspect
@Component
public class CacheCustomAspect {
@Autowired
private KeyGenerator keyGenerator; @Pointcut("@annotation(com.sanri.test.testcache.configs.CacheCustom)")
public void pointCut(){} public static final String INVOCATION_CACHE_KEY_SUFFIX = ":invocation_cache_key_suffix"; @Autowired
private RedisTemplate redisTemplate; @Before("pointCut()")
public void registerInvoke(JoinPoint joinPoint){
Object[] args = joinPoint.getArgs();
MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
Method method = methodSignature.getMethod();
Object target = joinPoint.getTarget(); Object cacheKey = keyGenerator.generate(target, method, args);
String methodInvokeKey = cacheKey + INVOCATION_CACHE_KEY_SUFFIX;
if(redisTemplate.hasKey(methodInvokeKey)){
return ;
} // 将方法执行器写入 redis ,然后需要刷新的时候从 redis 获取执行器,根据 cacheKey ,然后刷新缓存
Class<?> targetClass = AopProxyUtils.ultimateTargetClass(target);
MethodInvoker methodInvoker = new MethodInvoker();
methodInvoker.setTargetClass(targetClass);
methodInvoker.setTargetMethod(method.getName());
methodInvoker.setArguments(args);
redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
redisTemplate.setValueSerializer(new KryoRedisSerializer());
redisTemplate.opsForValue().set(methodInvokeKey,methodInvoker);
}
}

重写 RedisCache 的 get 方法，在获取缓存的时候查看它的过期时间，如果小于刷新阀值，则另启线程进行刷新，这里需要考虑并发问题，目前我是同步刷新的。

@Override
public ValueWrapper get(Object cacheKey) {
if(cacheCustomOperation == null){return super.get(cacheKey);} Duration threshold = cacheCustomOperation.getThreshold();
if(threshold == null){
// 如果不需要刷新,直接取值
return super.get(cacheKey);
} //判断是否需要刷新
Long expire = redisTemplate.getExpire(cacheKey);
if(expire != -2 && expire < threshold.getSeconds()){
log.info("当前剩余过期时间["+expire+"]小于刷新阀值["+threshold.getSeconds()+"],刷新缓存:"+cacheKey+",在 cacheNmae为 :"+this.getName());
synchronized (CustomRedisCache.class) {
refreshCache(cacheKey.toString(), threshold);
}
} return super.get(cacheKey);
}/**
* 刷新缓存
* @param cacheKey
* @param threshold
* @return
*/
private void refreshCache(String cacheKey, Duration threshold) {
String methodInvokeKey = cacheKey + CacheCustomAspect.INVOCATION_CACHE_KEY_SUFFIX;
MethodInvoker methodInvoker = (MethodInvoker) redisTemplate.opsForValue().get(methodInvokeKey);
if(methodInvoker != null){
Class<?> targetClass = methodInvoker.getTargetClass();
Object target = AopProxyUtils.getSingletonTarget(applicationContext.getBean(targetClass));
methodInvoker.setTargetObject(target);
try {
methodInvoker.prepare();
Object invoke = methodInvoker.invoke(); //然后设置进缓存和重新设置过期时间
this.put(cacheKey,invoke);
long ttl = threshold.toMillis();
redisTemplate.expire(cacheKey,ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
} catch (InvocationTargetException | IllegalAccessException | ClassNotFoundException | NoSuchMethodException e) {
log.error("刷新缓存失败:"+e.getMessage(),e);
} }
}

最后重写 RedisCacheManager 把自定义的 RedisCache 交由其管理

@Override
public Cache getCache(String cacheName) {
CacheCustomOperation cacheCustomOperation = cacheCustomOperationMap.get(cacheName);
RedisCacheConfiguration redisCacheConfiguration = initialCacheConfiguration.get(cacheName);
if(redisCacheConfiguration == null){redisCacheConfiguration = defaultCacheConfiguration;}CustomRedisCache customRedisCache = new CustomRedisCache(cacheName,cacheWriter,redisCacheConfiguration, redisTemplate, applicationContext, cacheCustomOperation);
customRedisCache.setEmptyKeyExpire(this.emptyKeyExpire);
return customRedisCache;
}

说明：本文只是截取关键部分代码，完整的代码在 gitee 上

完整代码下载

其它说明

由于 key 使用了 md5 生成，一串乱码也不知道存储的什么方法，这里提供一种解决方案，可以对有刷新时间的 key 取到其对应的方法。其实就是我在拦截器中有把当前方法的执行信息存储进 redis ，是对应那个 key 的，可以进行反序列化解析出执行类和方法信息。

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