SpringBoot3.4.3基于Caffeine实现本地缓存

itbeien2025年3月3日大约 11 分钟

SpringBoot3.4.3基于Caffeine实现本地缓存

本专栏前一篇文章SpringBoot3.4.3集成Knife4j实现接口文档管理和调试。今天分享SpringBoot3.4.3基于Caffeine实现本地缓存，开发者为了提高应用程序性能缓存的应用是最常见的技术手段之一。

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SpringBoot3专栏软件环境

JDK17.0.12
SpringBoot3.4.3
IDEA2024.3.3
Caffeine3.2.0

我们先看本篇文章对应的项目结构，请看下图

1 什么是Caffeine

Caffeine 是一个基于 Java 8 开发的高性能、接近最优的缓存库，在 Java 应用程序中被广泛使用。以下详细介绍它的用途及特点

Github https://github.com/ben-manes/caffeine

1.1 用途

减少数据库压力：在高并发的应用场景中，频繁的数据库查询操作会给数据库带来较大压力。使用 Caffeine 作为本地缓存，可以将经常访问的数据存储在内存中，当有相同的数据请求时，直接从缓存中获取，避免了重复的数据库查询，从而减轻数据库的负担。例如，在交易型系统中，商品的基本信息（如名称、价格等）可能会被频繁访问，将这些信息缓存在 Caffeine 中，可以显著提高系统的响应速度。
提高系统性能：由于内存的访问速度远远快于磁盘或网络的访问速度，将数据存储在 Caffeine 缓存中可以大大减少数据的获取时间，提高系统的整体性能。特别是对于一些计算成本较高的操作，如复杂的业务逻辑计算、大数据量的统计分析等，将计算结果缓存起来，下次需要时直接从缓存中获取，避免了重复计算，提高了系统的响应速度。
缓存频繁访问的数据：对于一些经常被访问但更新频率较低的数据，如配置信息、字典数据等，使用 Caffeine 缓存可以提高数据的访问效率。例如，在一个多租户的应用系统中，每个租户的配置信息可能在一段时间内不会发生变化，将这些配置信息缓存起来，可以减少每次请求时读取配置文件或数据库的开销。

1.2 特点

高性能：Caffeine 使用了多种优化技术，如使用了 ConcurrentHashMap 作为底层数据结构，结合了多种并发控制机制，使得在多线程环境下能够高效地进行缓存的读写操作。同时，它还采用了 Window TinyLfu 算法来管理缓存的淘汰策略，该算法能够更准确地预测数据的访问频率，从而在有限的缓存空间内保留最有价值的数据，提高缓存的命中率。
灵活的配置选项：Caffeine 提供了丰富的配置选项，可以根据不同的应用场景进行灵活配置。例如，可以设置缓存的初始容量、最大容量、过期策略（如基于时间的过期、基于访问次数的过期等）、缓存刷新策略等。

2 Caffeine常用注解

2.1 @Cacheable

作用:@Cacheable 注解用于标记一个方法的返回值可以被缓存。当调用这个方法时，Spring 会先检查缓存中是否已经存在对应的值，如果存在则直接从缓存中获取，不再执行方法体；如果不存在，则执行方法体并将返回值存入缓存。
常用属性
value：指定缓存的名称，必选属性。
key：指定缓存的键，支持 SpEL 表达式。默认使用方法的参数作为键。
condition：指定缓存的条件，只有满足该条件时才会进行缓存操作，支持 SpEL 表达式。
unless：指定不进行缓存的条件，当满足该条件时，即使方法执行完成也不会将结果存入缓存，支持 SpEL 表达式。
使用场景:适用于查询操作，尤其是那些频繁查询且数据更新不频繁的场景。

2.2 @CachePut

作用:@CachePut 注解用于更新缓存中的数据。无论缓存中是否已经存在对应的值，都会执行方法体，并将方法的返回值更新到缓存中。
常用属性:与 @Cacheable 类似，包括 value、key、condition、unless 等。
使用场景:适用于更新操作，当对数据进行更新时，同时更新缓存中的数据。

2.3 @CacheEvict

作用:@CacheEvict 注解用于清除缓存中的数据。可以指定清除单个缓存项或整个缓存。
常用属性:
value：指定要清除的缓存名称，必选属性。
key：指定要清除的缓存项的键，支持 SpEL 表达式。如果不指定 key，则会清除整个缓存。
allEntries：布尔类型，默认为 false。如果设置为 true，则会清除指定缓存中的所有条目。
beforeInvocation：布尔类型，默认为 false。如果设置为 true，则在方法执行之前清除缓存；否则，在方法执行成功后清除缓存。
使用场景:适用于删除操作，当删除数据时，同时清除缓存中的对应数据。

2.4 @Caching

作用:@Caching 注解用于组合多个缓存注解。当一个方法需要同时使用多个不同的缓存操作时，可以使用 @Caching 注解。
常用属性:@Caching 注解包含 cacheable、put、evict 三个属性，分别用于指定多个 @Cacheable、@CachePut、@CacheEvict 注解。
使用场景:当一个方法需要同时进行多种缓存操作时，例如在更新数据时，既要更新某个缓存项，又要清除另一个缓存中的所有数据。

3 项目实战

3.1 pom依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>cn.itbeien</groupId>
        <artifactId>springboot3-labs-master</artifactId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>

    <artifactId>springboot-caffeine</artifactId>

    <properties>
        <maven.compiler.source>21</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>21</maven.compiler.target>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <caffeine-version>3.2.0</caffeine-version>
        <mysql-connector-java-version>8.0.33</mysql-connector-java-version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
            <artifactId>caffeine</artifactId>
            <version>${caffeine-version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>${mysql-connector-java-version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
            <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

3.2 配置信息

spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.datasource.url=jdbc:mysql://192.168.0.103:3306/test1?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&zeroDateTimeBehavior=convertToNull&useSSL=false&serverTimezone=GMT%2B8
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=123456
#spring.sql.init.schema-locations=classpath:db/schema-mysql.sql
#spring.sql.init.data-locations=classpath:db/data-mysql.sql
spring.sql.init.mode=always
logging.level.cn.itbeien.mybatis.plus=debug
# MyBatis配置
# 搜索指定包别名
mybatis.typeAliasesPackage=cn.itbeien.**.entity
# 配置mapper的扫描，找到所有的mapper.xml映射文件
mybatis.mapperLocations=classpath*:mapper/**/*Mapper.xml

3.3 代码实现

package cn.itbeien.caffeine.service;

import cn.itbeien.caffeine.dao.SysUserMapper;
import cn.itbeien.caffeine.entity.SysUser;
import jakarta.annotation.Resource;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict;
import org.springframework.cache.annotation.CachePut;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * @author itbeien
 * 项目网站：https://www.itbeien.cn
 * 公众号：贝恩聊架构
 * 全网同名，欢迎小伙伴们关注
 * Java/AI学习社群
 * Copyright© 2025 itbeien
 */
@Component
@Slf4j
public class CacheService {
    @Resource
    private SysUserMapper sysUserMapper;
    // 使用@Cacheable注解，表示该方法的结果会被缓存
    @Cacheable(value = "user", key = "#p0",unless = "#result == null")
    public SysUser getUserById(Long id) {
        // 从数据库获取数据
        log.info("Fetching data from database for id:{} " , id);
        SysUser sysUser = sysUserMapper.selectByPrimaryKey(id);
        return sysUser;
    }

    // 使用@CachePut注解，表示该方法的结果会被更新到缓存中
    @CachePut(value = "user", key = "#p0")
    public SysUser updateUserById(SysUser sysUser) {
        // 更新数据库中的数据
        log.info("Updating data in database for id: {}" , sysUser.getId());
        this.sysUserMapper.updateByPrimaryKey(sysUser);
        return sysUser;
    }

    // 使用@CacheEvict注解，表示该方法会从缓存中删除对应的数据
    @CacheEvict(value = "user", key = "#p0")
    public void deleteUserById(Long id) {
        // 从数据库中删除数据
        log.info("Deleting data from database for id: {}" , id);
        this.sysUserMapper.deleteByPrimaryKey(id);
    }
}