Hibernate入门之主键生成策略详解

前言

上一节我们讲解了Hibernate命名策略，从本节我们开始陆续讲解属性、关系等映射，本节我们来讲讲主键的生成策略。

主键生成策略

JPA规范支持4种不同的主键生成策略（AUTO、IDENTITY、SEQUENCE、TABLE），这些策略以编程方式生成主键值或使用数据库功能（例如自动递增或序列），我们只需将@GeneratedValue注解添加到主键属性上并选择对应的生成策略。

GenerationType.AUTO

它是默认的生成策略，并允许持久性提供程序选择生成策略，如果使用Hibernate作为持久性框架，它将基于数据库特定的Dialect选择生成策略，对于大多数流行的关系数据库，它会选择GenerationType.SEQUENCE生成策略。

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private int id;
}

此时将生成默认名称为hibernate_sequence的序列表，该序列表只有名为next_val的一列，该列存储的是下一个主键值。也就是说当在对应表中计划添加第一行数据时，此时会向序列表中插入一行数据即next_val等于1，为了数据一致性，然后查询出该next_val值并添加排他锁即（for update），同时更新该next_val等于2，最后向对应表中的主键设置设置为查询出来的next_val值。整个过程生成的SQL语句如下：

insert into hibernate_sequence values ( 1 )

select next_val as id_val from hibernate_sequence for update

update hibernate_sequence set next_val= ? where next_val=?

insert into Student (email, firstName, lastName, id) values (?, ?, ?, ?)

GenerationType.SEQUENCE

它是使用数据库序列生成唯一值的方法，它需要其他select语句才能从数据库序列中获取下一个值，但这对大多数应用程序没有性能影响。如果应用程序必须保留大量的新实体，则可以使用某些特定于Hibernate的优化来减少语句的数量。

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE)
    private int id;
}

通过上述我们知道默认生成的序列表名称为hibernate_sequence，当我们打开会话插入5条数据时，此时序列表中的next_val为6，也就说序列表中的序列Id和表中主键自增的顺序一致，如下：

针对主键通过序列号生成的策略还有一个注解@SequenceGenerator，我们进行如下配置后，此时将生成名为student_seq的序列表。

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE, generator = "student_generator")
    @SequenceGenerator(name = "student_generator", sequenceName = "student_seq")
    private int id;
}

针对@GenerateValue注解，我们知道在默认情况下将会生成名为的hibernate_sequence的序列表且此时对应表的主键自增和序列表中列next_val一致，同时上述我们添加对生成序列号的注解@SequenceGenerator后，此时next_val将为101，这是因为在该注解上有一个名为allocationSize的属性且默认值为50（可修改为负数）。但是若我们去掉该注解，在注解@GeneratedValue上有一个名为generator的属性，我们进行如下显式配置，结果将和上述使用注解@SequenceGenerator后的结果一致。

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE, generator = "student_seq")

    private int id;
}

注解@SequenceGenerator上的allocationSize = N表示：每N个持久调用中一次从数据库中获取下一个值，在此之间将值局部增加1。具体是什么意思呢？通过对allocationSize属性的显式设置，此数字之后将再次进行数据库查询以获取下一个数据库序列值，默认情况下初始化值从1开始，且实体的主键始终将增加1，除非我们达到了该分配大小限制，一旦达到allocationSize后，将再次从数据库序列中检索下一个ID， 所以提高了性能。我们来举一个例子来说明，如下：

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE, generator = "student_generator")
    @SequenceGenerator(name = "student_generator",sequenceName = "student_seq", allocationSize = 10)
    private int id;
}

我们将上述allocationSize设置为10，当进行第一个持久调用时，将从数据库中获取student_seq.next_val，随后的持久调用将不会进入到数据库，而是将在本地返回最后一个值+1，也就是说一直在内存中进行，直到该值达到限制10，这样就可以节省9次数据库读取，若有两个实体管理器试图做同一件事怎么办？当第一个实体管理器调用student_seq.next_val时，它将获得1，第二个实体将得到的主键值为11，因此，第一个实体管理器将继续像1、2、3... 10，第二个实体管理器将继续像11、 12、13 ... 20，然后提取下一个student_seq.next_val。此时通过控制台所对序列表所生成的SQL语句如下：

insert into student_seq values ( 1 )

select next_val as id_val from student_seq for update

update student_seq set next_val= ? where next_val=?

select next_val as id_val from student_seq for update

update student_seq set next_val= ? where next_val=?

我们看到上述对序列表的更新只执行了两次SQL操作，第一次则是插入1，然后更新为next_val = 11，第二次则是next_val = 21，具体如何计算想必不用再多讲。如上述所讲，通过设置此属性的大小可减少与数据库序列表的操作，从而提高性能，但是这将引来序列表Id和插入表的主键值Id不一致的问题，比如我们使用纯JDBC，那么获取插入行的下一个ID将是个问题。若将该属性设置为1，虽然解决了这个问题，但是，每次都会执行查询，如果数据库被其他应用程序访问，那么如果另一个应用程序同时使用相同的ID则会产生问题，如此看来，将该属性设置为1并没有什么很大的问题。序列ID的生成始终都是下一次而分配，通过默认值将其保留为50，这很显然太高了，如果我们将在一个会话中保留近50条记录，这些记录将不会持久保存，并且将使用此特定会话和转换来持久保存，那么它也将有所帮助，因此，在使用SequenceGenerator注解时，应始终使用allocationSize = 1， 对于大多数流行的关系数据库而言，序列始终以1递增为最佳。

到这里为止我们详细讨论了序列号策略生成主键的各种配置。默认情况下，生成hibernate_sequence的序列表且该序列表中的next_val和对应表中的主键增长一致，若我们显式配置generator属性，此时将更改序列表名称且此时序列表中的next_val将具有跳跃性，因为这种情况和通过添加注解@SequenceGenerator结果一致（默认allocationSize为50）,若需要更改在内存中进行一次持久调用获取下一次序列号Id时，则需要添加注解@SequenceGenerator并显式配置allocationSize大小。那么问题来了，Hibernate针对序列号的生成器又有哪几种方式呢？在Hibernate 5之前针对序列号的生成器策略应该只有两种（具体未考证）：SequenceGenerator、SequenceHiLoGenerator，在Hibernate 5中这两种生成器已被弃用，现在只有名为SequenceStyleGenerator一种生成器策略，在该生成器策略下有5种优化器：HILO、LEGACY_HILO、POOLED、POOED_LO、POOED_LOTL，具体请参看包【org.hibernate.id.enhanced】下的枚举StandardOptimizerDescriptor，截图如下：

如下，当我们只是配置了主键的生成为序列号生成策略时，此时为上述枚举none，不会选择任何优化器即此时序列号表的next_val和表主键自增长一致。

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE)

    private int id;
}

当我们针对上述注解@GeneratedValue，如下显式配置generator属性或通过注解@SequenceGenerator显式配置allocationSizes时，此时将采用pooled【池化】优化器来解释allocationSize，换句话说：从Hibernate 5开始，当JPA实体标识符使用的分配大小大于1时，池优化器是Hibernate使用的默认基于序列的策略。

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE, generator = "student_seq")

}

或者

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE, generator = "student_generator")
    @SequenceGenerator(name = "student_generator",sequenceName = "student_seq",allocationSize = 3)
}

我们添加5条数据，此时在序列表中的next_val将为10，next_val值生成示意图如下：

若我们需要修改基于池优化器的序列策略，比如将优化器修改成hilo（高低优化器），这个优化器主要是针对高低算法的实现，我们可通过注解@GenericGenerator来指定，如下：

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE, generator = "student_seq")
    @GenericGenerator(
            name = "student_seq",
            strategy = "sequence",
            parameters = {
                    @Parameter(name = "sequence_name",  value = "student_seq"),
                    @Parameter(name = "initial_value",  value = "1"),
                    @Parameter(name = "increment_size",  value = "3"),
                    @Parameter(name = "optimizer", value = "hilo")
            }
    )

    private int id;
}

注意：在注解@GeneratedValue上通过属性generator显式指定序列表名称时，尽量不要使用英文标点中的句号即【.】，因为Hibernate内置对此符号做了处理。

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.SEQUENCE, generator = "student.seq")

    private int id;
}

如上将生成名为seq的序列表，若在上述基础上继续添加【.】，例如修改为student.seq1.seq2，此时将抛出如下异常：

GenerationType.IDENTITY

该策略是最容易使用的，但从性能角度来看却不是最佳的。它依靠自动递增的数据库列，并允许数据库在每次插入操作时生成一个新值，从数据库的角度来看非常有效，因为对自动增量列进行了高度优化，并且不需要任何其他语句。但是则此方法有一个很大的缺点，Hibernate需要每个管理实体的主键值，因此必须立即执行insert语句，这样阻止了它使用其他优化技术（例如JDBC批处理）。

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)

    private int id;
}

GenerationType.TABLE

针对该主键生成策略很少使用，所以就不多讲了，它通过在数据库表中存储和更新其当前值来模拟序列，这需要使用悲观锁，该悲观锁将所有事务按顺序排列，这会减慢应用程序的速度，因此，如果数据库支持大多数流行的数据库所支持的序列，则应首选基于序列号的主键生成策略。

@Entity
public class Student {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.TABLE,generator = "student_generator")
    @TableGenerator(name="student_generator", table="id_generator")

    private int id;
}

总结

本节我们详细介绍了Hibernate 5.x中关于主键生成的策略，当然我们若不指定注解@GenerateValue，那么主键则需要显式指定，针对IDNENTITY和SEQUENCE策略，即使我们显式指定了主键，此时会被忽略而不会抛出异常，我们重点介绍了基于序列的主键生成策略，同时我们也推荐使用基于序列的策略来自动生成主键。好了，本文到此结束，我们下节见。