Hibernate：緩存機制的學(xué)習(xí)

Hibernate中會經(jīng)常用到set等集合來表示1-N的關(guān)系。比如，我有Customer和Order兩個對象。其中，在Customer中有一個Order的set集合，表示在一個顧客可以擁有多個Order，而在Order對象中存在了一個Customer的對象，表示這個Order是哪個顧客下的單。這個算是比較典型的雙向1-N關(guān)聯(lián)。

這給我們帶來了很大的好處，當我得到了Customer對象的時候，我們可以很方便的將與其相關(guān)聯(lián)的Order集合查詢出來，這也非常符合我們的實際業(yè)務(wù)，畢竟我們不可能給這個Cutomer對象別人的Order吧，這既不安全，而且對Customer的普通顧客來說，并無卵用。所以我們不得不說Hibernate的ORM做的很好，但凡事都有但是（要是沒有但是，也就沒有寫這篇文章的必要了）。

我們再對數(shù)據(jù)庫進行訪問的時候必須要考慮性能問題（通俗點講，就是用少發(fā)SQL語句），當我們設(shè)定了1-N這種關(guān)系后，查詢過程中就有可能出現(xiàn)N+1問題。

關(guān)于N+1問題，并不是本文的重點。但關(guān)于N+1問題，我們需要知道的是，這個問題會導(dǎo)致SQL語句的增加，也就是要與數(shù)據(jù)庫進行更多的交互，這無疑會給項目以及后臺數(shù)據(jù)庫帶來影響。

Hibernate緩存

Hibernate是一個持久化框架，經(jīng)常需要訪問數(shù)據(jù)庫。如果我們能夠降低應(yīng)用程序?qū)ξ锢頂?shù)據(jù)庫訪問的頻次，那會提供應(yīng)用程序的運行性能。緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)是對物理數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)的復(fù)制，應(yīng)用程序運行時先從緩存中讀寫數(shù)據(jù)。

緩存就是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的臨時容器，包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的臨時拷貝，它位于數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫訪問層中間。ORM在查詢數(shù)據(jù)時首先會根據(jù)自身的緩存管理策略，在緩存中查找相關(guān)數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)所需的數(shù)據(jù)，則直接將此數(shù)據(jù)作為結(jié)果加以利用，從而避免了數(shù)據(jù)庫調(diào)用性能的開銷。而相對內(nèi)存操作而言，數(shù)據(jù)庫調(diào)用是一個代價高昂的過程。

Hibernate緩存包括兩大類：一級緩存和二級緩存。

• Hibernate一級緩存又被成為“Session的緩存”。Session緩存是內(nèi)置的，不能被卸載，是事務(wù)范圍的緩存。在一級緩存中，持久化類的每個實例都具有唯一的OID。
• Hibernate二級緩存又被稱為“SessionFactory的緩存”。由于SessionFactory對象的生命周期和應(yīng)用程序的整個過程對應(yīng)，因此Hibernate二級緩存是進程范圍或者集群范圍的緩存，有可能出現(xiàn)并發(fā)問題，因此需要采用適當?shù)牟l(fā)訪問策略，該策略為被緩存的數(shù)據(jù)提供了事務(wù)隔離級別。第二級緩存是可選的，是一個可配置的插件，默認下SessionFactory不會啟用這個插件。

那么什么樣的數(shù)據(jù)適合放入到緩存中？

• 很少被修改的數(shù)據(jù) 　　
• 不是很重要的數(shù)據(jù)，允許出現(xiàn)偶爾并發(fā)的數(shù)據(jù) 　　
• 不會被并發(fā)訪問的數(shù)據(jù) 　　
• 常量數(shù)據(jù)

什么樣的數(shù)據(jù)不適合放入到緩存中？　

• 經(jīng)常被修改的數(shù)據(jù) 　　
• 絕對不允許出現(xiàn)并發(fā)訪問的數(shù)據(jù)，如財務(wù)數(shù)據(jù)，絕對不允許出現(xiàn)并發(fā) 　　
• 與其他應(yīng)用共享的數(shù)據(jù)

Hibernate一級緩存

Demo

首先看一個非常簡單的例子：

@Test
public void test() {
    Customer customer1 = (Customer) session.load(Customer.class, 1);
    System.out.println(customer1.getCustomerName());

    Customer customer2 = (Customer) session.load(Customer.class, 1);
    System.out.println(customer2.getCustomerName());
}

看一下控制臺的輸出：

Hibernate:
    select
        customer0_.CUSTOMER_ID as CUSTOMER1_0_0_,
        customer0_.CUSTOMER_NAME as CUSTOMER2_0_0_
    from
        CUSTOMERS customer0_
    where
        customer0_.CUSTOMER_ID=?
Customer1
Customer1

我們可以看到，雖然我們調(diào)用了兩次session的load方法，但實際上只發(fā)送了一條SQL語句。我們第一次調(diào)用load方法時候，得到了查詢結(jié)果，然后將結(jié)果放到了session的一級緩存中。此時，當我們再次調(diào)用load方法，會首先去看緩存中是否存在該對象，如果存在，則直接從緩存中取出，就不會在發(fā)送SQL語句了。

但是，我們看一下下面這個例子：

@Test
public void test() {
    Customer customer1 = (Customer) session.load(Customer.class, 1);
    System.out.println(customer1.getCustomerName());
    transaction.commit();
    session.close();
    session = sessionFactory.openSession();
    transaction = session.beginTransaction();
    Customer customer2 = (Customer) session.load(Customer.class, 1);
    System.out.println(customer2.getCustomerName());
}

我們解釋一下上面的代碼，在第5、6、7、8行，我們是先將session關(guān)閉，然后又重新打開了新的session，這個時候，我們再看一下控制臺的輸出結(jié)果：

Hibernate:
    select
        customer0_.CUSTOMER_ID as CUSTOMER1_0_0_,
        customer0_.CUSTOMER_NAME as CUSTOMER2_0_0_
    from
        CUSTOMERS customer0_
    where
        customer0_.CUSTOMER_ID=?
Customer1
Hibernate:
    select
        customer0_.CUSTOMER_ID as CUSTOMER1_0_0_,
        customer0_.CUSTOMER_NAME as CUSTOMER2_0_0_
    from
        CUSTOMERS customer0_
    where
        customer0_.CUSTOMER_ID=?
Customer1

我們可以看到，發(fā)送了兩條SQL語句。其原因是：Hibernate一級緩存是session級別的，所以如果session關(guān)閉后，緩存就沒了，當我們再次打開session的時候，緩存中是沒有了之前查詢的對象的，所以會再次發(fā)送SQL語句。

我們稍微對一級緩存的知識點進行總結(jié)一下，然后再開始討論關(guān)于二級緩存的內(nèi)容。

作用

Session的緩存有三大作用：

1. 減少訪問數(shù)據(jù)庫的頻率。應(yīng)用程序從緩存中讀取持久化對象的速度顯然比到數(shù)據(jù)中查詢數(shù)據(jù)的速度快多了，因此Session的緩存可以提高數(shù)據(jù)訪問的性能。
2. 當緩存中的持久化對象之間存在循環(huán)關(guān)聯(lián)關(guān)系時，Session會保證不出現(xiàn)訪問對象圖的死循環(huán)，以及由死循環(huán)引起的JVM堆棧溢出異常。
3. 保證數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)記錄與緩存中的相應(yīng)對象保持同步。

小結(jié)

• 一級緩存是事務(wù)級別的，每個事務(wù)(session)都有單獨的一級緩存。這一級別的緩存是由Hibernate進行管理，一般情況下無需進行干預(yù)。
• 每個事務(wù)都擁有單獨的一級緩存不會出現(xiàn)并發(fā)問題，因此無須提供并發(fā)訪問策略。
• 當應(yīng)用程序調(diào)用Session的save()、update()、saveOrUpdate()、get()或load()，以及調(diào)用查詢接口的 list()、iterate()(該方法會出現(xiàn)N+1問題，先查id)方法時，如果在Session緩存中還不存在相應(yīng)的對象，Hibernate就會把該對象加入到第一級緩存中。當清理緩存時，Hibernate會根據(jù)緩存中對象的狀態(tài)變化來同步更新數(shù)據(jù)庫。 Session為應(yīng)用程序提供了兩個管理緩存的方法： evict(Object obj)：從緩存中清除參數(shù)指定的持久化對象。 clear()：清空緩存中所有持久化對象,flush():使緩存與數(shù)據(jù)庫同步。
• 當查詢相應(yīng)的字段，而不是對象時，不支持緩存。我們可以很容易舉一個例子來說明，看一下下面的代碼。

@Test
public void test() {
    List<Customer> customers = session.createQuery("select c.customerName from Customer c").list();
    System.out.println(customers.size());
    Customer customer2 = (Customer) session.load(Customer.class, 1);
    System.out.println(customer2.getCustomerName());
}

我們首先是只取出Customer的name屬性，然后又嘗試著去Load一個Customer對象，看一下控制臺的輸出：

Hibernate:
    select
        customer0_.CUSTOMER_NAME as col_0_0_
    from
        CUSTOMERS customer0_
3
Hibernate:
    select
        customer0_.CUSTOMER_ID as CUSTOMER1_0_0_,
        customer0_.CUSTOMER_NAME as CUSTOMER2_0_0_
    from
        CUSTOMERS customer0_
    where
        customer0_.CUSTOMER_ID=?
Customer1

這一點其實很好理解，我本身就沒有查處Customer的所有屬性，那我又怎么能給你把所有屬性都緩存到這個對象中呢？

我們在講之前的例子中，提到我們關(guān)閉session再打開，這個時候一級緩存就不存在了，所以我們再次查詢的時候，會再次發(fā)送SQL語句。那么如果要解決這個問題，我們該怎么做？二級緩存可以幫我們解決這個問題。

Hibernate二級緩存

Hibernate中沒有自己去實現(xiàn)二級緩存，而是利用第三方的。簡單敘述一下配置過程，也作為自己以后用到的時候配置的一個參考。

1、我們需要加入額外的二級緩存包，例如EHcache，將其包導(dǎo)入。需要：ehcache-core-2.4.3.jar ， hibernate-ehcache-4.2.4.Final.jar ，slf4j-api-1.6.1.jar 2、在hibernate.cfg.xml配置文件中配置我們二級緩存的一些屬性（此處針對的是Hibernate4）：

<!-- 啟用二級緩存 -->
<property name="cache.use_second_level_cache">true</property>
<!-- 配置使用的二級緩存的產(chǎn)品 -->
<property name="hibernate.cache.region.factory_class">org.hibernate.cache.ehcache.EhCacheRegionFactory</property>

3、我們使用的是EHcache，所以我們需要創(chuàng)建一個ehcache.xml的配置文件，來配置我們的緩存信息，這個是EHcache要求的。該文件放到根目錄下。

<ehcache>
    <!--  
        指定一個目錄：當 EHCache 把數(shù)據(jù)寫到硬盤上時, 將把數(shù)據(jù)寫到這個目錄下.
    -->
    <diskStore path="d:\\tempDirectory"/>
    <!--Default Cache configuration. These will applied to caches programmatically created through
        the CacheManager.
        The following attributes are required for defaultCache:
        maxInMemory       - Sets the maximum number of objects that will be created in memory
        eternal           - Sets whether elements are eternal. If eternal,  timeouts are ignored and the element
                            is never expired.
        timeToIdleSeconds - Sets the time to idle for an element before it expires. Is only used
                            if the element is not eternal. Idle time is now - last accessed time
        timeToLiveSeconds - Sets the time to live for an element before it expires. Is only used
                            if the element is not eternal. TTL is now - creation time
        overflowToDisk    - Sets whether elements can overflow to disk when the in-memory cache
                            has reached the maxInMemory limit.
        -->
    <!--  
        設(shè)置緩存的默認數(shù)據(jù)過期策略
    -->
    <defaultCache
        maxElementsInMemory="10000"
        eternal="false"
        timeToIdleSeconds="120"
        timeToLiveSeconds="120"
        overflowToDisk="true"
        />
    <!--  
        設(shè)定具體的命名緩存的數(shù)據(jù)過期策略。每個命名緩存代表一個緩存區(qū)域
        緩存區(qū)域(region)：一個具有名稱的緩存塊，可以給每一個緩存塊設(shè)置不同的緩存策略。
        如果沒有設(shè)置任何的緩存區(qū)域，則所有被緩存的對象，都將使用默認的緩存策略。即：<defaultCache.../>
        Hibernate 在不同的緩存區(qū)域保存不同的類/集合。
            對于類而言，區(qū)域的名稱是類名。如:com.atguigu.domain.Customer
            對于集合而言，區(qū)域的名稱是類名加屬性名。如com.atguigu.domain.Customer.orders
    -->
    <!--  
        name: 設(shè)置緩存的名字,它的取值為類的全限定名或類的集合的名字
        maxElementsInMemory: 設(shè)置基于內(nèi)存的緩存中可存放的對象最大數(shù)目

        eternal: 設(shè)置對象是否為永久的, true表示永不過期,
        此時將忽略timeToIdleSeconds 和 timeToLiveSeconds屬性; 默認值是false
        timeToIdleSeconds:設(shè)置對象空閑最長時間,以秒為單位, 超過這個時間,對象過期。
        當對象過期時,EHCache會把它從緩存中清除。如果此值為0,表示對象可以無限期地處于空閑狀態(tài)。
        timeToLiveSeconds:設(shè)置對象生存最長時間,超過這個時間,對象過期。
        如果此值為0,表示對象可以無限期地存在于緩存中. 該屬性值必須大于或等于 timeToIdleSeconds 屬性值

        overflowToDisk:設(shè)置基于內(nèi)存的緩存中的對象數(shù)目達到上限后,是否把溢出的對象寫到基于硬盤的緩存中
    -->
    <cache name="com.atguigu.hibernate.entities.Employee"
        maxElementsInMemory="1"
        eternal="false"
        timeToIdleSeconds="300"
        timeToLiveSeconds="600"
        overflowToDisk="true"
        />

    <cache name="com.atguigu.hibernate.entities.Department.emps"
        maxElementsInMemory="1000"
        eternal="true"
        timeToIdleSeconds="0"
        timeToLiveSeconds="0"
        overflowToDisk="false"
        />

</ehcache>

在注釋中，有一些對變量的解釋。

4、開啟二級緩存。我們在這里使用的xml的配置方式，所以要在Customer.hbm.xml文件加一點配置信息：

<cache usage="read-only"/>

注意是在標簽內(nèi)。 如果是使用注解的方法，在要在Customer這個類中，加入@Cache(usage=CacheConcurrencyStrategy.READ_ONLY)這個注解。

5、下面我們再進行一下測試。還是上面的代碼：

@Test
public void test() {
    Customer customer1 = (Customer) session.load(Customer.class, 1);
    System.out.println(customer1.getCustomerName());
    transaction.commit();
    session.close();
  session = sessionFactory.openSession();
    transaction = session.beginTransaction();
    Customer customer2 = (Customer) session.load(Customer.class, 1);
    System.out.println(customer2.getCustomerName());
}

我們可以發(fā)現(xiàn)控制臺只發(fā)出了一條SQL語句。這是我們二級緩存的一個小Demo。

我們的二級緩存是sessionFactory級別的，所以當我們session關(guān)閉再打開之后，我們再去查詢對象的時候，此時Hibernate會先去二級緩存中查詢是否有該對象。

同樣，二級緩存緩存的是對象，如果我們查詢的是對象的一些屬性，則不會加入到緩存中。

我們通過二級緩存是可以解決之前提到的N+1問題。

已經(jīng)寫了這么多了，但好像我們關(guān)于緩存的內(nèi)容還沒有講完。不要著急，再堅持一下，我們的內(nèi)容不多了。我們還是通過一個例子來引出下一個話題。 我們說通過二級緩存可以緩存對象，那么我們看一下下面的代碼以及輸出結(jié)果：

@Test
public void test() {
    List<Customer> customers1 = session.createQuery("from Customer").list();
    System.out.println(customers1.size());
    tansaction.commit();
    session.close();
    session = sessionFactory.openSession();
    transaction = session.beginTransaction();
    List<Customer> customers2 = session.createQuery("from Customer").list();
    System.out.println(customers2.size());
}

控制臺的結(jié)果：

Hibernate:
    select
        customer0_.CUSTOMER_ID as CUSTOMER1_0_,
        customer0_.CUSTOMER_NAME as CUSTOMER2_0_
    from
        CUSTOMERS customer0_
3
Hibernate:
    select
        customer0_.CUSTOMER_ID as CUSTOMER1_0_,
        customer0_.CUSTOMER_NAME as CUSTOMER2_0_
    from
        CUSTOMERS customer0_
3

我們的緩存好像沒有起作用哎？這是為啥？當我們通過list()去查詢兩次對象的時候，二級緩存雖然會緩存插敘出來的對象，但不會緩存我們的hql查詢語句，要想解決這個問題，我們需要用到查詢緩存。

查詢緩存

在前文中也提到了，我們的一級二級緩存都是對整個實體進行緩存，它不會緩存普通屬性，如果想對普通屬性進行緩存，則可以考慮使用查詢緩存。

但需要注意的是，大部分情況下，查詢緩存并不能提高應(yīng)用程序的性能，甚至反而會降低應(yīng)用性能，因此實際項目中要謹慎的使用查詢緩存。

對于查詢緩存來說，它緩存的key就是查詢所用的HQL或者SQL語句，需要指出的是：查詢緩存不僅要求所使用的HQL、SQL語句相同，甚至要求所傳入的參數(shù)也相同，Hibernate才能直接從緩存中取得數(shù)據(jù)。只有經(jīng)常使用相同的查詢語句、并且使用相同查詢參數(shù)才能通過查詢緩存獲得好處，查詢緩存的生命周期直到屬性被修改了為止。

查詢緩存默認是關(guān)閉。要想使用查詢緩存，只需要在hibernate.cfg.xml中加入一條配置即可：

<property name="hibernate.cache.use_query_cache">true</property>

而且，我們在查詢hql語句時，要想使用查詢緩存，就需要在語句中設(shè)置這樣一個方法：setCacheable(true)。關(guān)于這個的demo我就不進行演示了，大家可以自己慢慢試著玩一下。

但需要注意的是，我們在開啟查詢緩存的時候，也應(yīng)該開啟二級緩存。因為如果不使用二級緩存，也有可能出現(xiàn)N+1的問題。

這是因為查詢緩存緩存的僅僅是對象的ID，所以首先會通過一條SQL將對象的ID都查詢出來，但是當我們后面要得到每個對象的信息的時候，此時又會發(fā)送SQL語句，所以如果我們使用查詢緩存，一定也要開啟二級緩存。

總結(jié)

這些就是自己今晚上研究的關(guān)于Hibernate緩存的一些問題，其出發(fā)點也是為了自己能夠?qū)ibernate緩存的知識有一定的總結(jié)。當然了，下一步還需要深入到緩存是如何實現(xiàn)的這個深度中。

另外PS一句，最近打球打的很累，都感覺自己打的有點乏力了。休息幾天再去玩。