MyBatis 动态 SQL 与缓存机制深度解析

在Java持久层技术体系中，MyBatis凭借其灵活的SQL映射和强大的动态SQL能力，成为企业级应用开发的首选框架。本文从动态SQL核心语法、缓存实现原理、性能优化及面试高频问题四个维度，结合源码与工程实践，系统解析MyBatis的核心特性与最佳实践。

一、动态SQL核心语法与实现原理

1.1 动态SQL标签体系

1.2 动态SQL执行流程

关键步骤解析：

1. SQL节点解析：
   • XML配置中的动态标签（如<if>）被解析为SqlNode对象（如IfSqlNode）。
2. OGNL表达式计算：
   • 使用OGNL（Object Graph Navigation Language）计算动态条件（如#{username} != null）。
3. 参数绑定：
   • 通过TypeHandler将Java对象转换为JDBC类型（如String → VARCHAR）。

1.3 高级应用：自定义SQL提供器

1. 使用@Provider注解

@SelectProvider(type = UserSqlProvider.class, method = "selectByCondition")  
List<User> selectByCondition(Map<String, Object> params);  

// 自定义SQL提供器  
public class UserSqlProvider {  
    public String selectByCondition(Map<String, Object> params) {  
        SQL sql = new SQL();  
        sql.SELECT("*").FROM("users");  
        if (params.containsKey("username")) {  
            sql.WHERE("username = #{username}");  
        }  
        if (params.containsKey("age")) {  
            sql.WHERE("age >= #{age}");  
        }  
        return sql.toString();  
    }  
}  

2. 流式SQL构建（SQL类）

String sql = new SQL()  
    .SELECT("id", "username")  
    .FROM("users")  
    .WHERE("status = 'ACTIVE'")  
    .ORDER_BY("create_time DESC")  
    .toString();  

二、缓存机制深度解析

2.1 一级缓存（本地缓存）

1. 核心特性

• 作用域：SqlSession级别（同一个会话内共享）。
• 生命周期：与SqlSession一致，会话关闭时缓存清空。
• 实现类：PerpetualCache（基于HashMap）。

2. 源码关键逻辑

public class DefaultSqlSession implements SqlSession {  
    private final Executor executor;  

    @Override  
    public <T> T selectOne(String statement, Object parameter) {  
        List<T> list = this.selectList(statement, parameter);  
        // 一级缓存逻辑在Executor中实现  
        return list.isEmpty() ? null : list.get(0);  
    }  
}  

public class BaseExecutor implements Executor {  
    private final PerpetualCache localCache;  

    @Override  
    public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler) throws SQLException {  
        BoundSql boundSql = ms.getBoundSql(parameter);  
        CacheKey key = createCacheKey(ms, parameter, rowBounds, boundSql);  
        return query(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);  
    }  

    @Override  
    public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException {  
        // 先从一级缓存获取  
        List<E> list = (List<E>) localCache.getObject(key);  
        if (list != null) {  
            handleLocallyCachedOutputParameters(ms, key, parameter, boundSql);  
            return list;  
        } else {  
            // 缓存未命中，执行数据库查询  
            list = queryFromDatabase(ms, parameter, rowBounds, resultHandler, key, boundSql);  
            return list;  
        }  
    }  
}  

2.2 二级缓存（全局缓存）

1. 核心特性

• 作用域：namespace级别（跨会话共享）。
• 配置方式：

  <cache eviction="LRU" flushInterval="60000" size="512" readOnly="true"/>  
  

• 默认实现：PerpetualCache（可替换为Redis、Ehcache等）。

2. 缓存配置参数

2.3 缓存工作流程

关键注意点：

• 缓存失效：
  增删改操作（INSERT/UPDATE/DELETE）默认会清空所在namespace的二级缓存。
• 嵌套查询：
  嵌套查询（<association>、<collection>）可能导致二级缓存失效（取决于useCache属性）。

三、缓存集成与性能优化

3.1 第三方缓存集成（Redis示例）

1. 添加依赖

<dependency>  
    <groupId>org.mybatis.caches</groupId>  
    <artifactId>mybatis-redis</artifactId>  
    <version>1.0.0-beta2</version>  
</dependency>  

2. 配置Redis缓存

<cache type="org.mybatis.caches.redis.RedisCache"/>  

<!-- redis.properties -->  
host=127.0.0.1  
port=6379  
timeout=2000  

3.2 性能优化策略

1. 合理使用缓存级别

• 一级缓存：默认开启，适合短期高频查询（如同一请求内多次查询相同数据）。
• 二级缓存：需显式配置，适合全局共享且读多写少的数据（如字典表、配置信息）。

2. 缓存参数调优

<!-- 高并发场景优化配置 -->  
<cache  
    eviction="LRU"  
    flushInterval="300000" <!-- 5分钟刷新一次 -->  
    size="2048"          <!-- 增大缓存容量 -->  
    readOnly="true"/>    <!-- 只读模式提升性能 -->  

3. 避免缓存穿透与雪崩

• 缓存穿透：
  查询不存在的数据导致每次都访问数据库，可通过布隆过滤器或缓存空值解决。
• 缓存雪崩：
  大量缓存同时失效导致瞬间数据库压力剧增，可通过设置随机过期时间避免。

四、面试高频问题深度解析

4.1 基础概念类问题

Q：MyBatis动态SQL与Hibernate Criteria API的区别？
A：

Q：MyBatis一级缓存与二级缓存的区别？
A：

4.2 实现原理类问题

Q：MyBatis如何实现动态SQL的条件判断？
A：

1. 通过OGNL表达式计算条件（如#{username} != null）。
2. 解析为对应的SqlNode实现类（如IfSqlNode）。
3. 在SQL执行时动态决定是否包含该SQL片段。

Q：二级缓存的嵌套查询会导致什么问题？如何解决？
A：

• 问题：嵌套查询默认不使用二级缓存，可能导致重复查询数据库。
• 解决方案：
  1. 设置useCache="true"和flushCache="false"。
  2. 使用<resultMap>的嵌套映射替代嵌套查询。

4.3 实战调优类问题

Q：如何解决MyBatis缓存与数据库一致性问题？
A：

1. 更新策略：
   • 增删改操作后强制刷新缓存（默认行为）。
   • 设置合理的缓存过期时间（如5分钟）。
2. 读写分离场景：
   • 主库写操作后立即刷新缓存。
   • 从库读操作使用缓存，通过数据库主从同步保证最终一致性。

Q：MyBatis动态SQL中<where>标签与<trim>标签的区别？
A：

• <where>：
  自动添加WHERE关键字，并剔除多余的AND/OR。
• <trim>：
  可自定义前缀、后缀处理，如：

  <trim prefix="WHERE" prefixOverrides="AND |OR ">  
      ...  
  </trim>  
  

  更灵活，可替代<where>标签。

总结：动态SQL与缓存的最佳实践

动态SQL设计原则

1. 简洁优先：避免过度复杂的动态SQL，优先使用<if>、<where>等基础标签。
2. 参数校验：在Java代码中进行参数校验，避免在动态SQL中处理复杂逻辑。
3. SQL片段复用：使用<sql>标签定义公共SQL片段，通过<include>复用。

缓存使用策略

1. 读多写少场景：启用二级缓存，如字典表、配置信息。
2. 写操作频繁场景：禁用二级缓存，避免频繁刷新影响性能。
3. 分布式环境：使用Redis等分布式缓存替代默认实现，保证跨节点缓存一致性。

通过系统化掌握MyBatis动态SQL与缓存机制的核心原理及最佳实践，面试者可在回答中精准匹配问题需求，例如分析“如何优化复杂查询性能”时，能结合动态SQL优化与缓存策略，展现对持久层技术的深度理解与工程实践能力。