基于spring @Cacheable 注解的spel表达式解析执行逻辑

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我是靠谱客的博主甜美酸奶，最近开发中收集的这篇文章主要介绍基于spring @Cacheable 注解的spel表达式解析执行逻辑，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

日常使用中spring的 @Cacheable 大家一定不陌生，基于aop机制的缓存实现，并且可以选择cacheManager具体提供缓存的中间件或者进程内缓存，类似于 @Transactional 的transactionManager ，都是提供了一种多态的实现，抽象出上层接口，实现则供客户端选择，或许这就是架构吧，抽象的设计，使用interface对外暴露可扩展实现的机制，使用abstract 整合类似实现。

那么我们就看看 @Cacheable提供的一种方便的机制，spel表达式取方法参数的逻辑，大家都写过注解，但是注解逻辑需要的参数可以使用spel动态取值是不是好爽~

直接进入主题跟随spring的调用链

直接看 @Cacheable 注解就可以了

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface Cacheable {
        // spring的别名机制，这里不讨论，和cacheNames作用一致
    @AliasFor("cacheNames")
    String[] value() default {};
    @AliasFor("value")
    String[] cacheNames() default {};
        // 今天的主角，就从他入手
    String key() default "";
      // 拼接key的 抽象出来的接口
    String keyGenerator() default "";
// 真正做缓存这件事的人，redis，caffine，还是其他的都可以，至于内存还是进程上层抽象的逻辑不关心，如果你使用caffine
//就需要自己考虑 多服务实例的一致性了
    String cacheManager() default "";
    String cacheResolver() default "";
// 是否可以执行缓存的条件 也是 spel 如果返回结果true 则进行缓存
    String condition() default "";
//  如果spel 返回true 则不进行缓存
    String unless() default "";
// 是否异步执行
    boolean sync() default false;
}

接下来看 key获取是在哪里

SpringCacheAnnotationParser#parseCacheableAnnotation 解析注解，还好就一个地方

没有任何逻辑就是一个组装

继续跟踪上述方法 SpringCacheAnnotationParser#parseCacheAnnotations 走到这里，

    @Nullable
    private Collection<CacheOperation> parseCacheAnnotations(
            DefaultCacheConfig cachingConfig, AnnotatedElement ae, boolean localOnly) {
        Collection<? extends Annotation> anns = (localOnly ?
                AnnotatedElementUtils.getAllMergedAnnotations(ae, CACHE_OPERATION_ANNOTATIONS) :
                AnnotatedElementUtils.findAllMergedAnnotations(ae, CACHE_OPERATION_ANNOTATIONS));
        if (anns.isEmpty()) {
            return null;
        }
        final Collection<CacheOperation> ops = new ArrayList<>(1);
        anns.stream().filter(ann -> ann instanceof Cacheable).forEach(
                ann -> ops.add(parseCacheableAnnotation(ae, cachingConfig, (Cacheable) ann)));
        anns.stream().filter(ann -> ann instanceof CacheEvict).forEach(
                ann -> ops.add(parseEvictAnnotation(ae, cachingConfig, (CacheEvict) ann)));
        anns.stream().filter(ann -> ann instanceof CachePut).forEach(
                ann -> ops.add(parsePutAnnotation(ae, cachingConfig, (CachePut) ann)));
        anns.stream().filter(ann -> ann instanceof Caching).forEach(
                ann -> parseCachingAnnotation(ae, cachingConfig, (Caching) ann, ops));
        return ops;
    }

也没有太多逻辑，将当前拦截到的方法可能存在的多个 SpringCache的注解解析为集合返回，那就是支持多个SpringCache注解同时放到一个方法喽。

    @Override
    @Nullable
    public Collection<CacheOperation> parseCacheAnnotations(Class<?> type) {
// 到上边发现这里入参是一个类，那么可以推断这里调用是启动或者类加载时进行注解解析，然后缓存注解的写死的参数返回
        DefaultCacheConfig defaultConfig = new DefaultCacheConfig(type);
        return parseCacheAnnotations(defaultConfig, type);
    }
//------------还有一个方法是对方法的解析也是对注解的解析返回------------------
    @Override
    @Nullable
    public Collection<CacheOperation> parseCacheAnnotations(Method method) {
        DefaultCacheConfig defaultConfig = new DefaultCacheConfig(method.getDeclaringClass());
        return parseCacheAnnotations(defaultConfig, method);
    }

再上边 AnnotationCacheOperationSource#findCacheOperations ,两个重载方法

    @Override
    @Nullable
    protected Collection<CacheOperation> findCacheOperations(Class<?> clazz) {
        return determineCacheOperations(parser -> parser.parseCacheAnnotations(clazz));
    }
    @Override
    @Nullable
    protected Collection<CacheOperation> findCacheOperations(Method method) {
        return determineCacheOperations(parser -> parser.parseCacheAnnotations(method));
    }

AbstractFallbackCacheOperationSource#computeCacheOperations 这里有点看不懂暂时不细做追溯，目的就是spel
AbstractFallbackCacheOperationSource#getCacheOperations 还是处理解析注解返回

调用getCacheOperations方法的地方

如上图直接查看第一个调用

CacheAspectSupport#execute 查看这个execute调用方是CacheInterceptor#invoke 实现的MethodInterceptor接口，那不用看其他的了，这里就是执行方法拦截的地方，在这里会找到spel的动态解析噢
顺便看一下拦截方法中的执行逻辑

了解一下@Cacheable的拦截顺序

    @Override
    @Nullable
    public Object invoke(final MethodInvocation invocation) throws Throwable {
        Method method = invocation.getMethod();
// 这是个一个 函数式接口作为回调，这里并没有执行，先执行下面execute方法 即CacheAspectSupport#execute
        CacheOperationInvoker aopAllianceInvoker = () -> {
            try {
                return invocation.proceed();
            }
            catch (Throwable ex) {
                throw new CacheOperationInvoker.ThrowableWrapper(ex);
            }
        };
        try {
            return execute(aopAllianceInvoker, invocation.getThis(), method, invocation.getArguments());
        }
        catch (CacheOperationInvoker.ThrowableWrapper th) {
            throw th.getOriginal();
        }
    }

接下来看 execute方法

   @Nullable
    protected Object execute(CacheOperationInvoker invoker, Object target, Method method, Object[] args) {
        // Check whether aspect is enabled (to cope with cases where the AJ is pulled in automatically)
        if (this.initialized) {
            Class<?> targetClass = getTargetClass(target);
            CacheOperationSource cacheOperationSource = getCacheOperationSource();
            if (cacheOperationSource != null) {
                Collection<CacheOperation> operations = cacheOperationSource.getCacheOperations(method, targetClass);
                if (!CollectionUtils.isEmpty(operations)) {
                    return execute(invoker, method,
                            new CacheOperationContexts(operations, method, args, target, targetClass));
                }
            }
        }
          // 方法逻辑是后执行噢，先进行缓存
        return invoker.invoke();
    }

再看重载方法execute

    @Nullable
    private Object execute(final CacheOperationInvoker invoker, Method method, CacheOperationContexts contexts) {
        // 注解上的是否异步的字段这里决定是否异步执行
        if (contexts.isSynchronized()) { 
            CacheOperationContext context = contexts.get(CacheableOperation.class).iterator().next();
            if (isConditionPassing(context, CacheOperationExpressionEvaluator.NO_RESULT)) {
                Object key = generateKey(context, CacheOperationExpressionEvaluator.NO_RESULT);
                Cache cache = context.getCaches().iterator().next();
                try {
                    return wrapCacheValue(method, cache.get(key, () -> unwrapReturnValue(invokeOperation(invoker))));
                }
                catch (Cache.ValueRetrievalException ex) {
                    // Directly propagate ThrowableWrapper from the invoker,
                    // or potentially also an IllegalArgumentException etc.
                    ReflectionUtils.rethrowRuntimeException(ex.getCause());
                }
            }
            else {
                // No caching required, only call the underlying method
                return invokeOperation(invoker);
            }
        }
// -------------同步执行缓存逻辑--------------
// --------------------下面各种注解分别执行，可以看出来springCache注解之间的顺序 缓存删除(目标方法invoke前)并执行、缓存增
//加(猜测是先命中一次缓存，如果没有命中先存入空数据的缓存，提前占住缓存数据，尽量减少并发缓存带来的缓存冲洗问题)、
//缓存增加(带有数据的)、上述两个缓存增加的真正执行 、缓存删除(目标方法invoke 后)并执行
//当然这个 是 invoke前执行 或者后执行 是取决于@CacheEvict 中的 beforeInvocation 配置，默认false在后面执行如果前面执行unless就拿不到结果值了
// 那么spring cache 不是 延时双删噢，高并发可能存在数据过期数据重新灌入
        // Process any early evictions
        processCacheEvicts(contexts.get(CacheEvictOperation.class), true,
                CacheOperationExpressionEvaluator.NO_RESULT);
        // 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);
        }
              // 方法入参解析 用于 key  condition
        Object cacheValue;
              // 方法结果 解析  用于 unless
        Object returnValue;
        if (cacheHit != null && !hasCachePut(contexts)) {
            // If there are no put requests, just use the cache hit
            cacheValue = cacheHit.get();
            returnValue = wrapCacheValue(method, cacheValue);
        }
        else {
            // Invoke the method if we don't have a cache hit
            returnValue = invokeOperation(invoker);
            cacheValue = unwrapReturnValue(returnValue);
        }
        // Collect any explicit @CachePuts
        collectPutRequests(contexts.get(CachePutOperation.class), cacheValue, cachePutRequests);
        // Process any collected put requests, either from @CachePut or a @Cacheable miss
        for (CachePutRequest cachePutRequest : cachePutRequests) {
            cachePutRequest.apply(cacheValue);
        }
        // Process any late evictions
        processCacheEvicts(contexts.get(CacheEvictOperation.class), false, cacheValue);
        return returnValue;
    }

不详细探究执行逻辑了，来看看生成key的逻辑，private 方法 generateKey

// 可以看出没有生成key  会抛出异常，不允许null
    private Object generateKey(CacheOperationContext context, @Nullable Object result) {
        Object key = context.generateKey(result);
        if (key == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Null key returned for cache operation (maybe you are " +
                    "using named params on classes without debug info?) " + context.metadata.operation);
        }
        if (logger.isTraceEnabled()) {
            logger.trace("Computed cache key '" + key + "' for operation " + context.metadata.operation);
        }
        return key;
    }
//------------------------继续------------
        /**
         * Compute the key for the given caching operation.
         */
        @Nullable
        protected Object generateKey(@Nullable Object result) {
            if (StringUtils.hasText(this.metadata.operation.getKey())) {
// 终于看到 spring核心包之一 org.springframework.expression 包里的类了。。。T.T
                EvaluationContext evaluationContext = createEvaluationContext(result);
                return evaluator.key(this.metadata.operation.getKey(), this.metadata.methodKey, evaluationContext);
            }
            return this.metadata.keyGenerator.generate(this.target, this.metadata.method, this.args);
        }

可以看到使用的 evaluator 是CacheOperationExpressionEvaluator类这个成员变量，类加载时便生成，里面有生成待解析实例的方法，有解析 key condition unless 的三个方法及ConcurrentMap 成员变量缓存到内存中，将所有的Cache注解的 spel表达式缓存于此，默认 64的大小，主要方法如下

    public EvaluationContext createEvaluationContext(Collection<? extends Cache> caches,
            Method method, Object[] args, Object target, Class<?> targetClass, Method targetMethod,
            @Nullable Object result, @Nullable BeanFactory beanFactory) {
        CacheExpressionRootObject rootObject = new CacheExpressionRootObject(
                caches, method, args, target, targetClass);
        CacheEvaluationContext evaluationContext = new CacheEvaluationContext(
                rootObject, targetMethod, args, getParameterNameDiscoverer());
        if (result == RESULT_UNAVAILABLE) {
            evaluationContext.addUnavailableVariable(RESULT_VARIABLE);
        }
        else if (result != NO_RESULT) {
            evaluationContext.setVariable(RESULT_VARIABLE, result);
        }
        if (beanFactory != null) {
            evaluationContext.setBeanResolver(new BeanFactoryResolver(beanFactory));
        }
        return evaluationContext;
    }
    @Nullable
    public Object key(String keyExpression, AnnotatedElementKey methodKey, EvaluationContext evalContext) {
        return getExpression(this.keyCache, methodKey, keyExpression).getValue(evalContext);
    }
    public boolean condition(String conditionExpression, AnnotatedElementKey methodKey, EvaluationContext evalContext) {
        return (Boolean.TRUE.equals(getExpression(this.conditionCache, methodKey, conditionExpression).getValue(
                evalContext, Boolean.class)));
    }
    public boolean unless(String unlessExpression, AnnotatedElementKey methodKey, EvaluationContext evalContext) {
        return (Boolean.TRUE.equals(getExpression(this.unlessCache, methodKey, unlessExpression).getValue(
                evalContext, Boolean.class)));
    }

然后就返回想要的key了。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持靠谱客。