Alcácer abrió el marcador al minuto 8´, Sergio Ramos hizo el 2-0 de cabeza al 9´ y Alcácer repitió para poner el 3-0 al 29, antes de que Bartra hiciera el 4-0.
Sam Vokes hizo el gol del honor para Gales en el minuto 89.
'Ha sido un partido intenso, en el que me ha encantado mi equipo, su actitud, hemos ido a por el partido desde el inicio', dijo el seleccionador español, Luis Enrique Martínez, tras el partido.
El técnico español, tal y como había avisado, aprovechó en este encuentro para probar a nuevos jugadores, entre ellos, Alcácer que volvía a la selección dos años después de su última convocatoria en 2016.
Noche decepcionante
Los experimentos le salieron bien a Luis Enrique antes de enfrentarse el lunes a Inglaterra en partido de la Liga de Naciones.
Este jueves, en el Principality Stadium de Cardiff, Gales notó la falta de Gareth Bale, que sufre una fatiga muscular y al que el seleccionador Ryan Giggs prefirió reservar y ver si lo puede tener disponible para el crucial partido de Liga de Naciones contra Irlanda el martes.
'Ha sido una noche decepcionante, porque contra los mejores equipos si no haces las cosas bien te penalizan y es lo que ha pasado', dijo Giggs tras el partido.
Los Dragones rojos dejaron el balón a la Roja y se cerraron atrás buscando la salida al contraataque de inicio.
En un partido que comenzó con un minuto de silencio en homenaje a las víctimas por las inundaciones en Mallorca, Alcácer apareció pronto para aprovechar un balón en el pico del área y soltar un disparo que se coló por la escuadra de la portería de Wayne Hennessey (8´).
El gol sirvió de revulsivo a los galeses que intentaron presionar algo más la salida del balón de España, pero con escaso éxito, mientras que la Roja recuperaba pronto el esférico para seguir dominando.
Y en el 19´, Sergio Ramos aumentó la cuenta al rematar de cabeza un saque de falta.
Los españoles llegaban mejor al área local y a un cuarto de hora del descanso, Alcácer aprovechó un balón que caía en el área para rematar de primera a bocajarro y hacer el 3-0.
Habría que esperar al 74 para que Marc Bartra, que había entrado en el segundo tiempo por Sergio Ramos hiciera el 4-0.
El defensa del Betis se elevó para hacer de cabeza al saque de un córner el cuarto tanto de la Roja.
En los últimos diez minutos, España se relajó algo y Gales dio un último arreón para que Vokes hiciera de cabeza el gol de la honra galesa.