Spring Cache

  • 스프링 3.1버전 이후부터 지원
  • 스프링 4.1 버전부터 JCache Annotations에 맞춰서 기능이 개선됨

Cache Abstraction

  • 자바 메소드에 캐싱 적용
    • 메소드를 실행하기 전에 캐시를 먼저 거치게 하여 메소드의 실행 횟수를 줄여줌
    • 주어진 argument를 기준으로 판단
      • 따라서 같은 input이 주어지면 언제나 같은 output이 나와야함
  • 캐시를 지우거나 수정할 수 있는 기능 제공
  • 추상체기 때문에 실제 캐시 저장소 구현체중 하나를 선택하여 사용해야 함
    • org.springframework.cache.Cache, org.springframework.cache.CacheManager 인터페이스를 사용해서 접근
  • 멀티 쓰레드, 멀티 프로세스 관련 처리는 캐시 구현체에서 처리해야 됨
    • 특히 멀티 프로세스의 경우 여러 노드에서 같은 데이터를 가질 수 있도록 처리해야 됨

Cache vs Buffer

  • Cache와 Buffer은 서로 바꿔 쓸 수 있는 단어
  • Buffer는 전통적으로 연산 속도가 서로 다른 객체 사이에 임시로 데이터를 저장하는 저장소 지칭
    • 연산 속도가 빠른 쪽이 불필요하게 대기하지 않도록 도와 성능 향상에 도움을 줌
    • 작은 데이터 조각들을 모아서 한번에 움직일 수 있게 도와줌
    • 적어도 한 객체는 버퍼의 존재를 알아야함
  • Cache는 보이지 않고 또한 두 객체 모두 그 존재를 알 필요가 없음
    • 같은 데이터를 여러 번 읽으려고 할 때 상대적으로 빠른 방법(느린 네트워크 요청 대신에 로컬 메모리에 저장된 것을 바로 돌려주는 등)을 제공하여 성능 향상에 도움을 줌

Annotation

@Cacheable

  • 메소드의 결과 값이 캐싱되고, 존재하는 키 요청은 캐시에서 찾아 반환하도록 만드는 어노테이션
    • 이 어노테이션이 붙어있는 메소드는 결과가 캐시에 저장됨
  • 캐시 이름은 여러 개를 동시에 입력할 수 있음
    • 최소한 하나 이상 hit가 있으면 캐시 값 반환

키 생성

기본 키 생성
  • KeyGenerator 사용
    • 패러미터가 없을 땐 SimpleKey.EMPTY
    • 패러미터가 한 개 있을 땐 패러미터 인스턴스 사용
    • 패러미터가 여러 개 있을 땐 모든 패러미터를 담은 SimpleKey 사용
  • 패러미터 객체에 적절한 hashCode(), equals() 구현이 있다면 수정할 필요 없음
  • 기본 키 생성 방식을 바꾸고 싶으면 org.springframework.cache.interceptor.KeyGenerator 인터페이스를 구현
  • 스프링 4.0 이전 버전에서는 org.springframework.cache.interceptor.DefaultKeyGenerator 사용
    • 여러 패러미터를 가진 키를 생성할 때 hashCode()만 사용하여 예기치 않은 키 충돌을 일으킴
    • 4.0 이후로는 SimpleKeyGenerator 사용
커스텀 키 생성
  • 메소드의 모든 패러미터를 써서 캐시 키를 만들기엔 적절하지 않을 때 사용
    • 일부만 캐시 키로 쓰고, 나머지는 메소드 내부 로직에만 사용하는 경우
  • SpEL을 사용해서 특정 패러미터, 혹은 그 패러미터의 프로퍼티를 지정
  • 코드 베이스가 확장됨에 따라 메소드의 패러미터도 복잡해지기 때문에 추천되는 방법
    • 기본 키 생성 전략이 모든 메소드에 적용되는 일은 드뭄
  • ex)
@Cacheable(cacheNames="testCache", key="#param")
public Object test(Object param, Object param2)
  • 정말 특별한 키 생성 알고리즘을 쓰거나 샤딩이 필요하면 keyGenerator에 별도의 bean 정의
    • key, keyGenerator 두개는 동시에 적용할 수 없음

캐시 탐색

기본 캐시 탐색
  • CacheResolver 에서 CacheManager 의 설정을 보고 캐시 탐색
    • 마찬가지로 기본 CacheResolver을 바꾸고 싶으면 org.springframework.cache.interceptor.CacheResolver 구현
커스텀 캐시 탐색
  • cacheManager 에 별도의 CacheManager bean을 정의하거나 아예 cacheResolver 에 CacheResolver bean을 정의해서 갈아끼워도 됨
    • 둘 중 하나만 선택

캐싱 동기화

  • 캐시 구현체가 thread safe 하지 않을 때, 자체적으로 캐시 접근에 동기화를 거는 방법
    • @Cacheable(..., sync="/* true or false */")

조건부 캐싱

  • 특별한 조건을 만족할 때만 캐싱하도록 제약을 거는 방법
condition
    • condition 패러미터에 SpEL 방식으로 작성
  • 연산 결과가 true일 때 캐싱
  • false일 땐 캐싱되지 않았을 때와 동일하게 동작
  • 현재 캐시 상태, 패러미터와 상관없이 항상 실행됨
  • ex) condition="#name.length < 32"
unless
    • unless 패러미터에 SpEL 방식으로 작성
  • 연산 결과가 false일 때 캐싱
  • condition 이랑 달리 메소드가 호출된 이후에 연산
  • 메소드 결과를 #result로 참고
  • java.util.Optional을 쓸 때도 #result는 Optional 래퍼 객체가 아니라 담고 있는 객체

@CacheEvict

  • 메소드가 호출될 때 캐시에 저장되어있는 데이터가 삭제되도록 만드는 어노테이션
  • 여러 개의 캐시 이름을 동시에 등록 가능
  • @Cacheable 에 있는 여러 설정 사용 가능
  • allEntries=/* true or false */ 옵션을 통해 한번에 모든 캐시 값을 지울 것인가 키에 해당하는 캐시만 지울 것인가 선택 가능
  • beforeInvocation=/* true or false */ 옵션을 통해 메소드가 실행되기 전에 날릴 것인가 실행 완료 이후에 날릴 것인가 선택 가능
    • 메소드 실행 도중 Exception 등 에러가 발생해서 실패했을 때 유용
  • void 리턴 메소드 사용 가능
    • 이 경우 Eviction trigger로 사용

@CachePut

  • 메소드 호출 완료 후 그 결과 값을 바탕으로 캐시 데이터를 수정하게 만드는 어노테이션
  • @Cacheable 에 있는 여러 설정 사용 가능
  • 언제나 메소드가 실행된 이후 캐시에 저장
  • @Cacheable과 같이 사용하지 말 것
    • 메소드 실행을 스킵하여 업데이트가 일어나지 않게 됨

@Cacheing

  • 조건이나 key가 다른 여러 어노테이션들을 한 메소드에 동시 적용하기 위해 사용하는 어노테이션
    • @Cacheable, @CachePut, @CacheEvict 중첩 사용 가능
@Caching(evict = { @CacheEvict("cache1"), @CacheEvict(cacheNames="cache2", key="#param1") })
public Object testFunc(String param, String param1)

@CacheConfig

  • 모든 메소드에서 공통되는 옵션을 설정하게 도와주는 클래스 레벨 어노테이션
    • 캐시 이름, KeyGenerator, CacheManager, CacheResolver 등 설정 가능

설정

Dependency 추가

<!-- pom.xml -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>

활성화

  • @Configuration 중 하나에 @EnableCaching 추가
@Configuration
@EnableCaching
public class AppConfig {
}

캐시 스토리지 설정

  • 스프링 자체적으로 지원하는 캐시들은 해당하는 CacheManager 구현체를 bean 등록
  • 그 외에는 CacheManager, Cache 직접 구현 필요
    • AbstractCacheManager 와 같은 추상 클래스들을 사용하여 보일러플레이트 줄이기 가능

JDK ConcurrentMap

  • cacheManager: org.springframework.cache.support.SimpleCacheManager

Ehcache

  • cacheManager: org.springframework.cache.ehcache.EhCacheCacheManager
  • ehcache: org.springframework.cache.ehcache.EhCacheManagerFactoryBean

Caffeine

  • cacheManager: org.springframework.cache.caffeine.CaffeineCacheManager

Guava

  • cacheManager: org.springframework.cache.guava.GuavaCacheManager

GemFire

JSR-107

  • cacheManager: org.springframework.cache.jcache.JCacheCacheManager

테스트

  • 테스트를 위해 캐시 어노테이션을 일일히 지우는 대신 더미 캐시 사용 가능
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.TestConfiguration;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.support.CompositeCacheManager;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Primary;

@TestConfiguration
public class TestConfig {
  @Autowired
  private CacheManager jdkCache; // 예시

  @Autowired
  private CacheManager guavaCache; // 예시

  @Bean
  @Primary
  public CacheManager cacheManager() {
    CompositeCacheManager manager = new CompositeCacheManager(jdkCache, guavaCache);

    // CompositeCacheManager에 포함된 CacheManager 외
    // 모든 캐시 요청을 NoOpCache로 보냄 (여기에선 jdkCache, guavaCache 외의 모든 캐시)
    // NoOpCache는 캐시가 없는 것과 동일하게 동작
    manager.setFallbackToNoOpCache(true);

    return manager;
  }
}

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