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Hibernate数据缓存策略

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(一)hibernate数据缓存策略

     缓存是数据库数据在内存中的临时容器,它包含了库表数据在内存中的拷贝,位于数据库与数据访问层之间。对于查询操作相当频繁的系统(论坛,新闻发布等),良好的缓存机制显得尤为重要。

    ORM在进行数据读取时,首先在缓存中查询,避免了数据库调用的性能开销。

ORM的数据缓存应包含下面几个层次:
1)事务级缓存    2)应用级缓存   3)分布式缓存

具体针对Hibernate而言,采用两级缓存策略,其过程描述:
(1)条件查询的时候,总是发出一条select * from table_name where …. 这样的SQL语句查询数据库,一次获得所有的数据对象。
(2) 把获得的所有数据对象根据ID放入到第二级缓存中。
(3) 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;查不到,再查询数据库,把结果按照ID放入到缓存。
(4) 删除、更新、增加数据的时候,同时更新缓存。

1. 一级缓存(session level)-数据库事务级缓存

     1)根据主键id加载数据时。 Session.load(), Session.iterate()方法

      2)延迟加载时

       Session内部维护一个数据对象集合,包括了本Session内选取的、操作的数据对象。这称为Session内部缓存,是Hibernate的第一级最快缓存,属于Hibernate的既定行为,不需要进行配置(也没有办法配置 :-)。

       内部缓存正常情况下由hibernate自动维护,但也可人工干预:
                  1) Session.evict (): 将某个特定对象从内部缓存中清除
                   2)Session.clear(): 清空内部缓存

2.二级缓存(SessionFactory level)-应用级缓存

       二级缓存由SessionFactory的所有session实例共享。

3. 第三方缓存实现

      EHCache, OSCahe

hibernate批量查询引起的内存溢出问题

      批量查询基本不适合使用现有的持久层技术来做,如CMP或hibernate,IBatis倒是可以.

      因为每次调用Session.save()方法时,当前session都会将对象纳入到自身的内部缓存中。内部缓存不同于二级缓存,我们可以在二级缓存的配置中指定其最大容量。

解决方案:

1)在批处理情况下,关闭Hibernate缓存,如果关闭Hibernate缓存,那么和直接使用JDBC就没有区别。

  2) 每隔一段时间清空Session内部缓存

     Session实现了异步write-behind,它允许Hibernate显式地写操作的批处理。 这里,我给出Hibernate如何实现批量插入的方法: 首先,我们设置一个合理的JDBC批处理大小,hibernate.jdbc.batch_size 20。 然后在一定间隔对Session进行flush()和clear()。

Session session = sessionFactory.openSession();
Transaction tx = session.beginTransaction();
for ( int i=0; i<100000; i++ ) {
Customer customer = new Customer(.....);
session.save(customer);
if ( i % 20 == 0 ) {
//flush 插入数据和释放内存:
session.flush(); session.clear(); }
}
tx.commit();
session.close();

     为了优化性能,可执行批量操作。在传统的JDBC编程中,批量操作方式如下,将数个SQL操作批量提交:

PrepareStatement  ps=conn.prepareStatement("insert into users(name) values(?)"); 
for(int i=0;i<100000;i++){
     ps.setString(1, "user"+i);
     ps.addBatch();
}
int[] counts=ps.executeBatch

  在Hibernate中,可以设置hibernate.jdbc.batch_size 参数来指定每次提交的sql数量。

hibernate2和hibernate3数据批量删除机制分析

1.hibernate2

        Transaction tx=session.beginTransaction();
        session.delete("from users");
        tx.commit();

     观察日志输出:

select ... from users
Hibernate:delete from users where id=?
Hibernate:delete from users where id=?
Hibernate:delete from users where id=?
...

       hibernate2版本会首先从数据库中查询出所有符合条件的记录,再对此记录循环删除。如果记录量过大,势必引起内存溢出和删除效率问题。ORM为什么要这么做呢?因为ORM为了自动维护内存状态,必须知道用户到底对哪些数据进行了操作。问题的解决方法:

1)内存消耗

       批量删除前首先从数据库中查询出所有符合条件的记录,如果数据量过大,就会导致 OutOfMemoryError.

        可以采用Session .iterate或Query.iterate方法逐条获取记录,再执行delete操作。另外,hibernate2.16后的版本提供了基于游标的数据遍历操作:

Transaction tx=session.beginTransaction();

String hql="from users";
Query query=session.createQrery(hql);
ScrollableResults sr=query.scroll();
while(sr.next()){
  TUser user=(TUser)sr.get(0);
  session.delete();
}

tx.commit();

2)循环删除的效率问题

     由于hibernate在批量删除操作过程中,需要反复调用delete SQL,存在性能问题。我们仍然可以通过调整hibernate.jdbc.batch_size参数来解决。

2.hibernate3

    hibernate3 HQL中引入了 bulk delete/update操作, 即通过一条独立的sql语句来完成数据的批量操作。

Transaction tx=session.beginTransaction();

String hql="delete TUser";
Query query=session.createQrery(hql);
int count=query.executeUpdate();

tx.commit();

观察日志输出:

Hibernate:delete from TUser

(二)ibatis数据缓存

    相对Hibernate 等封装较为严密的ORM 实现而言(因为对数据对象的操作实现了较为严密的封装,可以保证其作用范围内的缓存同步,而ibatis 提供的是半封闭的封装实现,因此对缓存的操作难以做到完全的自动化同步)。    ibatis 的缓存机制使用必须特别谨慎。特别是flushOnExecute 的设定(见“ibatis配置”一节中的相关内容),需要考虑到所有可能引起实际数据与缓存数据不符的操作。如本模块中其他Statement对数据的更新,其他模块对数据的更新,甚至第三方系统对数据的更新。否则,脏数据的出现将为系统的正常运行造成极大隐患。如果不能完全确定数据更新操作的波及范围,建议避免Cache的盲目使用。
1.iBatis cache设置
sqlmap-config.xml在<sqlMapConfig>里面加入
<settings

   cacheModelsEnabled="true"

   enhancementEnabled="true"

    lazyLoadingEnabled="true" />

maps.xml在<sqlMap>里面加入

<cacheModel   id="userCache"   type="LRU"   readonly="true"   serialize="false">

       <flushInterval hours="24"/>

      <flushOnExecute statement="insertTest"/>

      <property name="size" value="1000" />

</cacheModel>

可以看到,Cache有如下几个比较重要的属性:readOnly,serialize,type

readOnly
     readOnly值的是缓存中的数据对象是否只读。这里的只读并不是意味着数据对象一
旦放入缓存中就无法再对数据进行修改。而是当数据对象发生变化的时候,如数据对
象的某个属性发生了变化,则此数据对象就将被从缓存中废除,下次需要重新从数据
库读取数据,构造新的数据对象。

serialize
   如果需要全局的数据缓存,CacheModel的serialize属性必须被设为true。否则数据缓存只对当前Session(可简单理解为当前线程)有效,局部缓存对系统的整体性能提升有限。

Cache Type:
    与hibernate类似,ibatis通过缓冲接口的插件式实现,提供了多种Cache的实现机制可供选择:
1. MEMORY
2. LRU
3. FIFO
4. OSCACHE

MEMORY类型Cache与WeakReference
        MEMORY 类型的Cache 实现,实际上是通过Java 对象引用进行。ibatis 中,其实现类
为com.ibatis.db.sqlmap.cache.memory.MemoryCacheController,MemoryCacheController 内部,
使用一个HashMap来保存当前需要缓存的数据对象的引用。

LRU型Cache
        当Cache达到预先设定的最大容量时,ibatis会按照“最少使用”原则将使用频率最少
的对象从缓冲中清除。可配置的参数有:
flushInterval:指定了多长时间清除缓存,上例中指定每24小时强行清空缓存区的所有内容。
size

FIFO型Cache
先进先出型缓存,最先放入Cache中的数据将被最先废除。

OSCache

(三)开源数据缓存策略OSCache

可以解决的问题:

1)信息系统中需要处理的基础数据的内容短时间内是不会发生变化的,但是在一个相对长一些的时间里,它却可能是动态增加或者减少的。

2)统计报表是一个周期性的工作,可能是半个月、一个月或者更长的时间才会需要更新一次,然而统计报表通常是图形显示或者是生成pdf、word、excel等格式的文件,这些图形内容、文件的生成通常需要消耗很多的系统资源,给系统运行造成很大的负担。

        OSCache是OpenSymphony组织提供的一个J2EE架构中Web应用层的缓存技术实现组件。OSCache支持对部分页面内容或者对页面级的响应内容进行缓存,编程者可以根据不同的需求、不同的环境选择不同的缓存级别。可以使用内存、硬盘空间、同时使用内存和硬盘或者提供自己的其他资源(需要自己提供适配器)作为缓存区。

使用步骤:

1. 下载、解压缩OSCache

请到OSCache的主页http://www.opensymphony.com/oscache/download.html下载Oscache的最新版本,作者下载的是OSCache的最新稳定版本2.0。

将下载后的。Zip文件解压缩到c:\oscache(后面的章节中将使用%OSCache_Home%来表示这个目录)目录下

2. 新建立一个web应用

3. 将主要组件%OSCache_Home%\oscache.jar放入WEB-INF\lib目录

4. commons-logging.jar、commons-collections.jar的处理

OSCache组件用Jakarta Commons Logging来处理日志信息,所以需要commons-logging.jar的支持,请将%OSCache_Home%\lib\core\commons-logging.jar放入classpath(通常意味着将这个文件放入WEB-INF\lib目录)
如果使用JDK1.3,请将%OSCache_Home%\lib\core\commons-collections.jar放入classpath,如果使用JDK1.4或者以上版本,则不需要了
5. 将oscache.properties、oscache.tld放入WEB-INF\class目录

%OSCache_Home%\oscache.properties包含了对OSCache运行特征值的设置信息
%OSCache_Home%\oscache.tld包含了OSCache提供的标签库的定义内容
6. 修改web.xml文件

在web.xml文件中增加下面的内容,增加对OSCache提供的taglib的支持:

<taglib>
<taglib-uri>oscache</taglib-uri>
<taglib-location>/WEB-INF/classes/oscache.tld</taglib-location>
</taglib>

7.最简单的cache标签用法

使用默认的关键字来标识cache内容,超时时间是默认的3600秒

<cache:cache>
<%
//自己的JSP代码内容
%>
</cache:cache>

8. 缓存单个文件

         在OSCache组件中提供了一个CacheFilter用于实现页面级的缓存,主要用于对web应用中的某些动态页面进行缓存,尤其是那些需要生成pdf格式文件/报表、图片文件等的页面,不仅减少了数据库的交互、减少数据库服务器的压力,而且对于减少web服务器的性能消耗有很显著的效果。

修改web.xml,增加如下内容,确定对/testContent.jsp页面进行缓存。

<filter>
      <filter-name>CacheFilter</filter-name>
<filter-class>com.opensymphony.oscache.web.filter.CacheFilter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>CacheFilter</filter-name>
<!-对/testContent.jsp页面内容进行缓存-->
      <url-pattern>/testContent.jsp</url-pattern>
</filter-mapping>
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