hibernate中的缓存机制

一、为什么要用Hibernate缓存？

Hibernate是一个持久层框架，经常访问物理数据库。

为了降低应用程序对物理数据源访问的频次，从而提高应用程序的运行性能。

缓存内的数据是对物理数据源中的数据的复制，应用程序在运行时从缓存读写数据，在特定的时刻或事件会同步缓存和物理数据源的数据。

二、Hibernate缓存原理是怎样的？Hibernate缓存包括两大类：Hibernate一级缓存和Hibernate二级缓存。

1.Hibernate一级缓存又称为“Session的缓存”。

Session内置不能被卸载，Session的缓存是事务范围的缓存（Session对象的生命周期通常对应一个数据库事务或者一个应用事务）。

一级缓存中，持久化类的每个实例都具有唯一的OID。

2.Hibernate二级缓存又称为“SessionFactory的缓存”。

由于SessionFactory对象的生命周期和应用程序的整个过程对应，因此Hibernate二级缓存是进程范围或者集群范围的缓存，有可能出现并发问题，因此需要采用适当的并发访问策略，该策略为被缓存的数据提供了事务隔离级别。

第二级缓存是可选的，是一个可配置的插件，默认下SessionFactory不会启用这个插件。

Hibernate提供了org.hibernate.cache.CacheProvider接口,它充当缓存插件与Hibernate之间的适配器。

什么样的数据适合存放到第二级缓存中？ 　　

1) 很少被修改的数据 　　

2) 不是很重要的数据，允许出现偶尔并发的数据 　　

3) 不会被并发访问的数据 　　

4) 常量数据 　　

不适合存放到第二级缓存的数据？ 　　

1) 经常被修改的数据 　

　 2) 绝对不允许出现并发访问的数据，如财务数据，绝对不允许出现并发 　

　 3) 与其他应用共享的数据。

3.Hibernate查找对象如何应用缓存？ 当Hibernate根据ID访问数据对象的时候，首先从Session一级缓存中查；

查不到，如果配置了二级缓存，那么从二级缓存中查；

如果都查不到，再查询数据库，把结果按照ID放入到缓存删除、更新、增加数据的时候，同时更新缓存。

三、Hibernate的缓存机制如何应用？

1.  一级缓存的管理:

evit(Object obj)  将指定的持久化对象从一级缓存中清除,释放对象所占用的内存资源,指定对象从持久化状态变为脱管状态,从而成为游离对象。

clear()  将一级缓存中的所有持久化对象清除,释放其占用的内存资源。

contains(Object obj) 判断指定的对象是否存在于一级缓存中。

flush() 刷新一级缓存区的内容,使之与数据库数据保持同步。

2.一级缓存应用： save()。当session对象调用save()方法保存一个对象后，该对象会被放入到session的缓存中。 get()和load()。当session对象调用get()或load()方法从数据库取出一个对象后，该对象也会被放入到session的缓存中。 使用HQL和QBC等从数据库中查询数据。

public class Client
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Session session = HibernateUtil.getSessionFactory().openSession();
        Transaction tx = null;
        try
        {
            /*开启一个事务*/
            tx = session.beginTransaction();
            /*从数据库中获取id="402881e534fa5a440134fa5a45340002"的Customer对象*/
            Customer customer1 = (Customer)session.get(Customer.class, "402881e534fa5a440134fa5a45340002");
            System.out.println("customer.getUsername is"+customer1.getUsername());
            /*事务提交*/
            tx.commit();

            System.out.println("-------------------------------------");

            /*开启一个新事务*/
            tx = session.beginTransaction();
            /*从数据库中获取id="402881e534fa5a440134fa5a45340002"的Customer对象*/
            Customer customer2 = (Customer)session.get(Customer.class, "402881e534fa5a440134fa5a45340002");
            System.out.println("customer2.getUsername is"+customer2.getUsername());
            /*事务提交*/
            tx.commit();

            System.out.println("-------------------------------------");

            /*比较两个get()方法获取的对象是否是同一个对象*/
            System.out.println("customer1 == customer2 result is "+(customer1==customer2));
        }
        catch (Exception e)
        {
            if(tx!=null)
            {
                tx.rollback();
            }
        }
        finally
        {
            session.close();
        }
    }
}

结果
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

输出结果中只包含了一条SELECT SQL语句，而且customer1 == customer2 result is true说明两个取出来的对象是同一个对象。其原理是：第一次调用get()方法， Hibernate先检索缓存中是否有该查找对象，发现没有，Hibernate发送SELECT语句到数据库中取出相应的对象，然后将该对象放入缓存中，以便下次使用，第二次调用get()方法，Hibernate先检索缓存中是否有该查找对象，发现正好有该查找对象，就从缓存中取出来，不再去数据库中检索。

4.二级缓存的配置

常用的二级缓存插件

         ◆EhCache：可作为进程范围的缓存，存放数据的物理介质可以是内存或硬盘，对Hibernate的查询缓存提供了支持。

         ◆OSCache：可作为进程范围的缓存，存放数据的物理介质可以是内存或硬盘，提供了丰富的缓存数据过期策略，对Hibernate的查询缓存提供了支持。

         ◆SwarmCache：可作为群集范围内的缓存，但不支持Hibernate的查询缓存。

         ◆JBossCache：可作为群集范围内的缓存，支持事务型并发访问策略，对Hibernate的查询缓存提供了支持。

二级缓存相关属性：

hibernate.cache.provider_class:该属性设置二级缓存CacheProvider类名

hibernate.cache.use_minimal_puts：以频繁的读操作为代价，优化二级缓存以实现最小化写的操作。

hibernate.cache.use_query_cache：设置是否允许查询缓存。

hibernate.cache.use_second_level_cache：设置是否启用二级缓存；

hibernate.cache.query_cache_factory：设置查询缓存工厂的类名；

hibernate.cache.region_prefix：设置二级缓存区的名称的前缀

hibernate.cache.use_structured_entries:用于设置是否强制hunernate以更好的格式讲缓存

<!-- EHCache的配置,hibernate.cfg.xml -->
<hibernate-configuration>
    <session-factory>
       <!-- 设置二级缓存插件EHCache的Provider类-->
       <property name="hibernate.cache.provider_class">
          org.hibernate.cache.EhCacheProvider
       </property>
       <!-- 启动"查询缓存" -->
       <property name="hibernate.cache.use_query_cache">
          true
       </property>
    </session-factory>
  </hibernate-configuration>

<!-- ehcache.xml -->
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <ehcache>     
<!--  缓存到硬盘的路径  -->    
 <diskStore path="d:/ehcache"></diskStore>   
  <!--         默认设置         
      maxElementsInMemory : 在內存中最大緩存的对象数量。   
      eternal : 缓存的对象是否永远不变。        
      timeToIdleSeconds ：可以操作对象的时间。     
      timeToLiveSeconds ：缓存中对象的生命周期，时间到后查询数据会从数据库中读取。    
      overflowToDisk ：内存满了，是否要缓存到硬盘。     --> 

    <defaultCache maxElementsInMemory="200" eternal="false"    
      timeToIdleSeconds="50" timeToLiveSeconds="60" overflowToDisk="true"></defaultCache>   
  <!--   指定缓存的对象。下面出现的的属性覆盖上面出现的，没出现的继承上面的。  -->   
  <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>
       <!-- 设置该持久化类的二级缓存并发访问策略 read-only read-write nonstrict-read-write transactional-->
       <cache usage="read-write"/>
   </class>
</hibernate-mapping>

下面有一些细节位置注意的：

1.若存在一对多的关系，想要在在获取一方的时候将关联的多方缓存起来，需要在集合属性下添加<cache>子标签，这里需要将关联的对象的hbm文件中必须在存在<class>标签下也添加<cache>标签，不然Hibernate只会缓存OID。

<hibernate-mapping>
        <class name="com.suxiaolei.hibernate.pojos.Customer" table="customer">
            <!-- 主键设置 -->
            <id name="id" type="string">
                <column name="id"></column>
                <generator class="uuid"></generator>
            </id>

            <!-- 属性设置 -->
            <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>

2.如果使用annotation配置，我们需要在Student这个类上加上这样一个注解：

@Entity
@Table(name="t_student")
@Cache(usage=CacheConcurrencyStrategy.READ_ONLY)　　//　　表示开启二级缓存，并使用read-only策略
public class Student
{
    private int id;
    private String name;
    private String sex;
    private Classroom room;
    .......
}

3.二级缓存缓存的仅仅是对象，如果查询出来的是对象的一些属性，则不会被加到缓存中去

TestCase2：

　　@Test
    public void testCache2()
    {
        Session session = null;
        try
        {
            session = HibernateUtil.openSession();

            /**
             * 注意：二级缓存中缓存的仅仅是对象，而下面这里只保存了姓名和性别两个字段，所以 不会被加载到二级缓存里面
             */
            List<Object[]> ls = (List<Object[]>) session
                    .createQuery("select stu.name, stu.sex from Student stu")
                    .setFirstResult(0).setMaxResults(30).list();
        }
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        finally
        {
            HibernateUtil.close(session);
        }
        try
        {
            /**
             * 由于二级缓存缓存的是对象，所以此时会发出两条sql
             */
            session = HibernateUtil.openSession();
            Student stu = (Student) session.load(Student.class, 1);
            System.out.println(stu);
        }
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }

Hibernate: select student0_.name as col_0_0_, student0_.sex as col_1_0_ from t_student student0_ limit ?
Hibernate: select student0_.id as id2_2_, student0_.name as name2_2_, student0_.sex as sex2_2_, student0_.rid as rid2_2_, classroom1_.id as id1_0_, classroom1_.name as name1_0_, classroom1_.sid as sid1_0_, special2_.id as id0_1_, special2_.name as name0_1_, special2_.type as type0_1_ from t_student student0_ left outer join t_classroom classroom1_ on student0_.rid=classroom1_.id left outer join t_special special2_ on classroom1_.sid=special2_.id where student0_.id=?

我们看到这个测试用例，如果我们只是取出对象的一些属性的话，则不会将其保存到二级缓存中去，因为二级缓存缓存的仅仅是对象。

4.二级缓存会缓存 hql 语句吗？

TestCase4：

　　@Test
    public void testCache4()
    {
        Session session = null;
        try
        {
            session = HibernateUtil.openSession();
            List<Student> ls = session.createQuery("from Student")
                    .setFirstResult(0).setMaxResults(50).list();
        }
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        finally
        {
            HibernateUtil.close(session);
        }
        try
        {
            /**
             * 使用List会发出两条一模一样的sql，此时如果希望不发sql就需要使用查询缓存
             */
            session = HibernateUtil.openSession();
            List<Student> ls = session.createQuery("from Student")
                    .setFirstResult(0).setMaxResults(50).list();
            Iterator<Student> stu = ls.iterator();
            for(;stu.hasNext();)
            {
                Student student = stu.next();
                System.out.println(student.getName());
            }
        }
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        finally
        {
            HibernateUtil.close(session);
        }
    }

Hibernate: select student0_.id as id2_, student0_.name as name2_, student0_.sex as sex2_, student0_.rid as rid2_ from t_student student0_ limit ?
Hibernate: select student0_.id as id2_, student0_.name as name2_, student0_.sex as sex2_, student0_.rid as rid2_ from t_student student0_ limit ?

我们看到，当我们如果通过 list() 去查询两次对象时，二级缓存虽然会缓存查询出来的对象，但是我们看到发出了两条相同的查询语句，这是因为二级缓存不会缓存我们的hql查询语句，要想解决这个问题，我们就要配置我们的查询缓存了

四、查询缓存(sessionFactory级别)

我们如果要配置查询缓存，只需要在hibernate.cfg.xml中加入一条配置即可：

　　　　　<!-- 开启查询缓存 -->
        <property name="hibernate.cache.use_query_cache">true</property>

然后我们如果在查询hql语句时要使用查询缓存，就需要在查询语句后面设置这样一个方法:

List<Student> ls = session.createQuery("from Student where name like ?")
                    .setCacheable(true)　　//开启查询缓存，查询缓存也是SessionFactory级别的缓存
                    .setParameter(0, "%王%")
                    .setFirstResult(0).setMaxResults(50).list();

如果是在annotation中，我们还需要在这个类上加上这样一个注解：@Cacheable

因为查询缓存缓存的也仅仅是对象的id，所以第一条 sql 也是将对象的id都查询出来，但是当我们后面如果要得到每个对象的信息的时候，此时又会发sql语句去查询，所以，如果要使用查询缓存，我们一定也要开启我们的二级缓存，这样就不会出现 N+1 问题了。

最后附加一级缓存与二级缓存的对比图。

	一级缓存	二级缓存
存放数据的形式	相互关联的持久化对象	对象的散装数据
缓存的范围	事务范围，每个事务都拥有单独的一级缓存	进程范围或集群范围，缓存被同一个进程或集群范围内所有事务共享
并发访问策略	由于每个事务都拥有单独的一级缓存不会出现并发问题，因此无须提供并发访问策略	由于多个事务会同时访问二级缓存中的相同数据，因此必须提供适当的并发访问策略，来保证特定的事务隔离级别
数据过期策略	处于一级缓存中的对象永远不会过期，除非应用程序显示清空或者清空特定对象	必须提供数据过期策略，如基于内存的缓存中对象的最大数目，允许对象处于缓存中的最长时间，以及允许对象处于缓存中的最长空闲时间
物理介质	内存	内存和硬盘，对象的散装数据首先存放到基于内存的缓存中，当内存中对象的数目达到数据过期策略的maxElementsInMemory值，就会把其余的对象写入基于硬盘的缓存中
缓存软件实现	在Hibernate的Session的实现中包含	由第三方提供，Hibernate仅提供了缓存适配器，用于把特定的缓存插件集成到Hibernate中
启用缓存的方式	只要通过Session接口来执行保存，更新，删除，加载，查询，Hibernate就会启用一级缓存，对于批量操作，如不希望启用一级缓存，直接通过JDBCAPI来执行	用户可以再单个类或类的单个集合的粒度上配置第二级缓存，如果类的实例被经常读，但很少被修改，就可以考虑使用二级缓存，只有为某个类或集合配置了二级缓存，Hibernate在运行时才会把它的实例加入到二级缓存中
用户管理缓存的方式	一级缓存的物理介质为内存，由于内存的容量有限，必须通过恰当的检索策略和检索方式来限制加载对象的数目，Session的evit（）方法可以显示的清空缓存中特定对象，但不推荐	二级缓存的物理介质可以使内存和硬盘，因此第二级缓存可以存放大容量的数据，数据过期策略的maxElementsInMemory属性可以控制内存中的对象数目，管理二级缓存主要包括两个方面：选择需要使用第二级缓存的持久化类，设置合适的并发访问策略；选择缓存适配器，设置合适的数据过期策略。SessionFactory的evit（）方法也可以显示的清空缓存中特定对象，但不推荐