Hibernate 緩存機制

原創 拔刀怒向猪头 2018-08-28 02:13

一、why（爲什麼要用Hibernate緩存？）

Hibernate是一個持久層框架，經常訪問物理數據庫。

爲了降低應用程序對物理數據源訪問的頻次，從而提高應用程序的運行性能。

緩存內的數據是對物理數據源中的數據的複製，應用程序在運行時從緩存讀寫數據，在特定的時刻或事件會同步緩存和物理數據源的數據。

 

二、what（Hibernate緩存原理是怎樣的？）Hibernate緩存包括兩大類：Hibernate一級緩存和Hibernate二級緩存。

1.Hibernate一級緩存又稱爲“Session的緩存”。

Session內置不能被卸載，Session的緩存是事務範圍的緩存（Session對象的生命週期通常對應一個數據庫事務或者一個應用事務）。

一級緩存中，持久化類的每個實例都具有唯一的OID。


2.Hibernate二級緩存又稱爲“SessionFactory的緩存”。

由於SessionFactory對象的生命週期和應用程序的整個過程對應，因此Hibernate二級緩存是進程範圍或者集羣範圍的緩存，有可能出現併發問題，因此需要採用適當的併發訪問策略，該策略爲被緩存的數據提供了事務隔離級別。

第二級緩存是可選的，是一個可配置的插件，默認下SessionFactory不會啓用這個插件。

Hibernate提供了org.hibernate.cache.CacheProvider接口,它充當緩存插件與Hibernate之間的適配器。

什麼樣的數據適合存放到第二級緩存中？ 　　
1) 很少被修改的數據 　　
2) 不是很重要的數據，允許出現偶爾併發的數據 　　
3) 不會被併發訪問的數據 　　
4) 常量數據 　　
不適合存放到第二級緩存的數據？ 　　
1) 經常被修改的數據 　　
2) 絕對不允許出現併發訪問的數據，如財務數據，絕對不允許出現併發 　　
3) 與其他應用共享的數據。

 

3.Session的延遲加載實現要解決兩個問題：正常關閉連接和確保請求中訪問的是同一個session。

Hibernate session就是java.sql.Connection的一層高級封裝，一個session對應了一個Connection。

http請求結束後正確的關閉session（過濾器實現了session的正常關閉）；延遲加載必須保證是同一個session（session綁定在ThreadLocal）。

 

4.Hibernate查找對象如何應用緩存？
當Hibernate根據ID訪問數據對象的時候，首先從Session一級緩存中查；

查不到，如果配置了二級緩存，那麼從二級緩存中查；

如果都查不到，再查詢數據庫，把結果按照ID放入到緩存刪除、更新、增加數據的時候，同時更新緩存。

 

5.一級緩存與二級緩存的對比圖。

 

一級緩存

二級緩存

存放數據的形式

相互關聯的持久化對象

對象的散裝數據

緩存的範圍

事務範圍，每個事務都擁有單獨的一級緩存

進程範圍或集羣範圍，緩存被同一個進程或集羣範圍內所有事務共享

併發訪問策略

由於每個事務都擁有單獨的一級緩存不會出現併發問題，因此無須提供併發訪問策略

由於多個事務會同時訪問二級緩存中的相同數據，因此必須提供適當的併發訪問策略，來保證特定的事務隔離級別

數據過期策略

處於一級緩存中的對象永遠不會過期，除非應用程序顯示清空或者清空特定對象

必須提供數據過期策略，如基於內存的緩存中對象的最大數目，允許對象處於緩存中的最長時間，以及允許對象處於緩存中的最長空閒時間

物理介質

內存

內存和硬盤，對象的散裝數據首先存放到基於內存的緩存中，當內存中對象的數目達到數據過期策略的maxElementsInMemory值，就會把其餘的對象寫入基於硬盤的緩存中

緩存軟件實現

在Hibernate的Session的實現中包含

由第三方提供，Hibernate僅提供了緩存適配器，用於把特定的緩存插件集成到Hibernate中

啓用緩存的方式

只要通過Session接口來執行保存，更新，刪除，加載，查詢，Hibernate就會啓用一級緩存，對於批量操作，如不希望啓用一級緩存，直接通過JDBCAPI來執行

用戶可以再單個類或類的單個集合的粒度上配置第二級緩存，如果類的實例被經常讀，但很少被修改，就可以考慮使用二級緩存，只有爲某個類或集合配置了二級緩存，Hibernate在運行時纔會把它的實例加入到二級緩存中

用戶管理緩存的方式

一級緩存的物理介質爲內存，由於內存的容量有限，必須通過恰當的檢索策略和檢索方式來限制加載對象的數目，Session的evit（）方法可以顯示的清空緩存中特定對象，但不推薦

二級緩存的物理介質可以使內存和硬盤，因此第二級緩存可以存放大容量的數據，數據過期策略的maxElementsInMemory屬性可以控制內存中的對象數目，管理二級緩存主要包括兩個方面：選擇需要使用第二級緩存的持久化類，設置合適的併發訪問策略；選擇緩存適配器，設置合適的數據過期策略。SessionFactory的evit（）方法也可以顯示的清空緩存中特定對象，但不推薦

 

三、how（Hibernate的緩存機制如何應用？）

1.  一級緩存的管理:

evit(Object obj)  將指定的持久化對象從一級緩存中清除,釋放對象所佔用的內存資源,指定對象從持久化狀態變爲脫管狀態,從而成爲遊離對象。

clear()  將一級緩存中的所有持久化對象清除,釋放其佔用的內存資源。

contains(Object obj) 判斷指定的對象是否存在於一級緩存中。

flush() 刷新一級緩存區的內容,使之與數據庫數據保持同步。

 

2.一級緩存應用： save()。當session對象調用save()方法保存一個對象後，該對象會被放入到session的緩存中。 get()和load()。當session對象調用get()或load()方法從數據庫取出一個對象後，該對象也會被放入到session的緩存中。 使用HQL和QBC等從數據庫中查詢數據。

public class Client
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Session session = HibernateUtil.getSessionFactory().openSession();
        Transaction tx = null;
        try
        {
            /*開啓一個事務*/
            tx = session.beginTransaction();
            /*從數據庫中獲取id="402881e534fa5a440134fa5a45340002"的Customer對象*/
            Customer customer1 = (Customer)session.get(Customer.class, "402881e534fa5a440134fa5a45340002");
            System.out.println("customer.getUsername is"+customer1.getUsername());
            /*事務提交*/
            tx.commit();
            
            System.out.println("-------------------------------------");
            
            /*開啓一個新事務*/
            tx = session.beginTransaction();
            /*從數據庫中獲取id="402881e534fa5a440134fa5a45340002"的Customer對象*/
            Customer customer2 = (Customer)session.get(Customer.class, "402881e534fa5a440134fa5a45340002");
            System.out.println("customer2.getUsername is"+customer2.getUsername());
            /*事務提交*/
            tx.commit();
            
            System.out.println("-------------------------------------");
            
            /*比較兩個get()方法獲取的對象是否是同一個對象*/
            System.out.println("customer1 == customer2 result is "+(customer1==customer2));
        }
        catch (Exception e)
        {
            if(tx!=null)
            {
                tx.rollback();
            }
        }
        finally
        {
            session.close();
        }
    }
}

結果
Hibernate: 
    select
        customer0_.id as id0_0_,
        customer0_.username as username0_0_,
        customer0_.balance as balance0_0_ 
    from
        customer customer0_ 
    where
        customer0_.id=?
customer.getUsername islisi
-------------------------------------
customer2.getUsername islisi
-------------------------------------
customer1 == customer2 result is true

輸出結果中只包含了一條SELECT SQL語句，而且customer1 == customer2 result is true說明兩個取出來的對象是同一個對象。其原理是：第一次調用get()方法， Hibernate先檢索緩存中是否有該查找對象，發現沒有，Hibernate發送SELECT語句到數據庫中取出相應的對象，然後將該對象放入緩存中，以便下次使用，第二次調用get()方法，Hibernate先檢索緩存中是否有該查找對象，發現正好有該查找對象，就從緩存中取出來，不再去數據庫中檢索。

 

3.二級緩存的管理：

evict(Class arg0, Serializable arg1)將某個類的指定ID的持久化對象從二級緩存中清除,釋放對象所佔用的資源。

sessionFactory.evict(Customer.class, new Integer(1));

evict(Class arg0)  將指定類的所有持久化對象從二級緩存中清除,釋放其佔用的內存資源。

sessionFactory.evict(Customer.class);

evictCollection(String arg0)  將指定類的所有持久化對象的指定集合從二級緩存中清除,釋放其佔用的內存資源。

sessionFactory.evictCollection("Customer.orders");

 

4.二級緩存的配置

常用的二級緩存插件

EHCache  org.hibernate.cache.EhCacheProvider

OSCache  org.hibernate.cache.OSCacheProvider

SwarmCahe  org.hibernate.cache.SwarmCacheProvider

JBossCache  org.hibernate.cache.TreeCacheProvider


<!-- EHCache的配置,hibernate.cfg.xml --> 
<hibernate-configuration>
    <session-factory>
       <!-- 設置二級緩存插件EHCache的Provider類-->
       <property name="hibernate.cache.provider_class">
          org.hibernate.cache.EhCacheProvider
       </property>
       <!-- 啓動"查詢緩存" -->
       <property name="hibernate.cache.use_query_cache">
          true
       </property>
    </session-factory>
  </hibernate-configuration>


<!-- ehcache.xml -->
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ehcache>
    <!--
        緩存到硬盤的路徑
    -->
    <diskStore path="d:/ehcache"></diskStore>
    <!--
        默認設置
        maxElementsInMemory : 在內存中最大緩存的對象數量。
        eternal : 緩存的對象是否永遠不變。
        timeToIdleSeconds ：可以操作對象的時間。
        timeToLiveSeconds ：緩存中對象的生命週期，時間到後查詢數據會從數據庫中讀取。
        overflowToDisk ：內存滿了，是否要緩存到硬盤。
    -->
    <defaultCache maxElementsInMemory="200" eternal="false" 
        timeToIdleSeconds="50" timeToLiveSeconds="60" overflowToDisk="true"></defaultCache>
    <!--
        指定緩存的對象。
        下面出現的的屬性覆蓋上面出現的，沒出現的繼承上面的。
    -->
    <cache name="com.suxiaolei.hibernate.pojos.Order" maxElementsInMemory="200" eternal="false" 
        timeToIdleSeconds="50" timeToLiveSeconds="60" overflowToDisk="true"></cache>
</ehcache>


<!-- *.hbm.xml -->
<?xml version="1.0" encoding='UTF-8'?>
<!DOCTYPE hibernate-mapping PUBLIC
 "-//Hibernate/Hibernate Mapping DTD 3.0//EN"
 "http://hibernate.sourceforge.net/hibernate-mapping-3.0.dtd" >
<hibernate-mapping>
   <class>
       <!-- 設置該持久化類的二級緩存併發訪問策略 read-only read-write nonstrict-read-write transactional-->
       <cache usage="read-write"/>    
   </class>
</hibernate-mapping>

若存在一對多的關係，想要在在獲取一方的時候將關聯的多方緩存起來，需要在集合屬性下添加<cache>子標籤，這裏需要將關聯的對象的hbm文件中必須在存在<class>標籤下也添加<cache>標籤，不然Hibernate只會緩存OID。


<hibernate-mapping>
        <class name="com.suxiaolei.hibernate.pojos.Customer" table="customer">
            <!-- 主鍵設置 -->
            <id name="id" type="string">
                <column name="id"></column>
                <generator class="uuid"></generator>
            </id>
            
            <!-- 屬性設置 -->
            <property name="username" column="username" type="string"></property>
            <property name="balance" column="balance" type="integer"></property>
            
            <set name="orders" inverse="true" cascade="all" lazy="false" fetch="join">
                <cache usage="read-only"/>
                <key column="customer_id" ></key>
                <one-to-many class="com.suxiaolei.hibernate.pojos.Order"/>
            </set>
            
        </class>
    </hibernate-mapping>

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