hibernate中的一级缓存和二级缓存

hibernate中的核心就是缓存，以前对一级缓存和二级缓存了解不是很深入，最近又系统的学习了下，整理了几篇文章，可以很好的帮助理解。
hibernate 一级缓存与二级缓存的问题


http://www.phome.asia/forum/thread/22757.html

  缓存是介于应用程序和物理数据源之间，其作用是为了降低应用程序对物理数据源访问的频次，从而提高了应用的运行性能。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。
　　缓存的介质一般是内存，所以读写速度很快。但如果缓存中存放的数据量非常大时，也会用硬盘作为缓存介质。缓存的实现不仅仅要考虑存储的介质，还要考虑到管理缓存的并发访问和缓存数据的生命周期。
　　Hibernate的缓存包括Session的缓存和SessionFactory的缓存，其中SessionFactory的缓存又可以分为 两类：内置缓存和外置缓存。Session的缓存是内置的，不能被卸载，也被称为Hibernate的第一级缓存。SessionFactory的内置缓 存和Session的缓存在实现方式上比较相似，前者是SessionFactory对象的一些集合属性包含的数据，后者是指Session的一些集合属 性包含的数据。SessionFactory的内置缓存中存放了映射元数据和预定义SQL语句，映射元数据是映射文件中数据的拷贝，而预定义SQL语句是 在Hibernate初始化阶段根据映射元数据推导出来，SessionFactory的内置缓存是只读的，应用程序不能修改缓存中的映射元数据和预定义 SQL语句，因此SessionFactory不需要进行内置缓存与映射文件的同步。SessionFactory的外置缓存是一个可配置的插件。在默认 情况下，SessionFactory不会启用这个插件。外置缓存的数据是数据库数据的拷贝，外置缓存的介质可以是内存或者硬盘。 SessionFactory的外置缓存也被称为Hibernate的第二级缓存。
　　Hibernate的这两级缓存都位于持久化层，存放的都是数据库数据的拷贝，那么它们之间的区别是什么呢？为了理解二者的区别，需要深入理解持久化层的缓存的两个特性：缓存的范围和缓存的并发访问策略。
　　持久化层的缓存的范围
　　缓存的范围决定了缓存的生命周期以及可以被谁访问。缓存的范围分为三类。
　　1 事务范围：缓存只能被当前事务访问。缓存的生命周期依赖于事务的生命周期，当事务结束时，缓存也就结束生命周期。在此范围下，缓存的介质是内存。事务可以是数据库事务或者应用事务，每个事务都有独自的缓存，缓存内的数据通常采用相互关联的的对象形式。
　　2 进程范围：缓存被进程内的所有事务共享。这些事务有可能是并发访问缓存，因此必须对缓存采取必要的事务隔离机制。缓存的生命周期依赖于进程的生命周期，进 程结束时，缓存也就结束了生命周期。进程范围的缓存可能会存放大量的数据，所以存放的介质可以是内存或硬盘。缓存内的数据既可以是相互关联的对象形式也可 以是对象的松散数据形式。松散的对象数据形式有点类似于对象的序列化数据，但是对象分解为松散的算法比对象序列化的算法要求更快。
　　3 集群范围：在集群环境中，缓存被一个机器或者多个机器的进程共享。缓存中的数据被复制到集群环境中的每个进程节点，进程间通过远程通信来保证缓存中的数据的一致性，缓存中的数据通常采用对象的松散数据形式。
　　对大多数应用来说，应该慎重地考虑是否需要使用集群范围的缓存，因为访问的速度不一定会比直接访问数据库数据的速度快多少。
　　持久化层可以提供多种范围的缓存。如果在事务范围的缓存中没有查到相应的数据，还可以到进程范围或集群范围的缓存内查询，如果还是没有查到，那 么只有到数据库中查询。事务范围的缓存是持久化层的第一级缓存，通常它是必需的；进程范围或集群范围的缓存是持久化层的第二级缓存，通常是可选的。
　　持久化层的缓存的并发访问策略
　　当多个并发的事务同时访问持久化层的缓存的相同数据时，会引起并发问题，必须采用必要的事务隔离措施。
　　在进程范围或集群范围的缓存，即第二级缓存，会出现并发问题。因此可以设定以下四种类型的并发访问策略，每一种策略对应一种事务隔离级别。
　　事务型：仅仅在受管理环境中适用。它提供了Repeatable Read事务隔离级别。对于经常被读但很少修改的数据，可以采用这种隔离类型，因为它可以防止脏读和不可重复读这类的并发问题。
　　读写型：提供了Read Committed事务隔离级别。仅仅在非集群的环境中适用。对于经常被读但很少修改的数据，可以采用这种隔离类型，因为它可以防止脏读这类的并发问题。
　　非严格读写型：不保证缓存与数据库中数据的一致性。如果存在两个事务同时访问缓存中相同数据的可能，必须为该数据配置一个很短的数据过期时间， 从而尽量避免脏读。对于极少被修改，并且允许偶尔脏读的数据，可以采用这种并发访问策略。 　　只读型：对于从来不会修改的数据，如参考数据，可以使用这种并发访问策略。
　　事务型并发访问策略是事务隔离级别最高，只读型的隔离级别最低。事务隔离级别越高，并发性能就越低。
　　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、参考数据
　　不适合存放到第二级缓存的数据？
　　1、经常被修改的数据
　　2、财务数据，绝对不允许出现并发
　　3、与其他应用共享的数据。
　　Hibernate的二级缓存
　　如前所述，Hibernate提供了两级缓存，第一级是Session的缓存。由于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，因此它的缓存是事务范围的缓存。第一级缓存是必需的，不允许而且事实上也无法比卸除。在第一级缓存中，持久化类的每个实例都具有唯一的 OID。
　　第二级缓存是一个可插拔的的缓存插件，它是由SessionFactory负责管理。由于SessionFactory对象的生命周期和应用程 序的整个过程对应，因此第二级缓存是进程范围或者集群范围的缓存。这个缓存中存放的对象的松散数据。第二级对象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。缓存适配器用于把具体的缓存实现软件与Hibernate集成。第二级缓存是可选的，可以在每个类 或每个集合的粒度上配置第二级缓存。
　　Hibernate的二级缓存策略的一般过程如下：
　　1) 条件查询的时候，总是发出一条select * from table_name where …. （选择所有字段）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。
　　Hibernate的二级缓存策略，是针对于ID查询的缓存策略，对于条件查询则毫无作用。为此，Hibernate提供了针对条件查询的Query缓存。
　　Hibernate的Query缓存策略的过程如下：
　　1) Hibernate首先根据这些信息组成一个Query Key，Query Key包括条件查询的请求一般信息：SQL, SQL需要的参数，记录范围（起始位置rowStart，最大记录个数maxRows)，等。
　　2) Hibernate根据这个Query Key到Query缓存中查找对应的结果列表。如果存在，那么返回这个结果列表；如果不存在，查询数据库，获取结果列表，把整个结果列表根据Query Key放入到Query缓存中。
　　3) Query Key中的SQL涉及到一些表名，如果这些表的任何数据发生修改、删除、增加等操作，这些相关的Query Key都要从缓存中清空。

参考以下文章

http://www.iteye.com/topic/249465
http://www.iteye.com/topic/504050


缓存是位于应用程序与物理数据源之间，用于临时存放复制数据的内存区域，目的是为了减少应用程序对物理数据源访问的次数，从而提高应用程序的运行性能.
  Hibernate在查询数据时，首先到缓存中去查找，如果找到就直接使用，找不到的时候就会从物理数据源中检索，所以，把频繁使用的数据加载到缓存区后，就可以大大减少应用程序对物理数据源的访问，使得程序的运行性能明显的提升.
 
Hibernate缓存分类：

Session缓存，一级缓存.

SessionFactory的缓存分为内置缓存和外置缓存.内置缓存中存放的是SessionFactory对象的一些集合属性包含的数据(映射元素据及预定义SQL语句等),对于应用程序来说,它是只读的.外置缓存中存放的是数据库数据的副本,其作用和一级缓存类似.二级缓存除了以内存作为存储介质外,还可以选用硬盘等外部存储设备.

Hibernate的缓存范围

Hibernate的一级缓存和二级缓存都位于均位于持久层,且均用于存放数据库数据的副本,最大的区别就是缓存的范围各不一样.

缓存的范围分为3类:

1.事务范围
   事务范围的缓存只能被当前事务访问,每个事务都有各自的缓存,缓存内的数据通常采用相互关联的对象形式.缓存的生命周期依赖于事务的生命周期,只有当事务结束时,缓存的生命周期才会结束.事务范围的缓存使用内存作为存储介质,一级缓存就属于事务范围.
2.应用范围
   应用程序的缓存可以被应用范围内的所有事务共享访问.缓存的生命周期依赖于应用的生命周期,只有当应用结束时,缓存的生命周期才会结束.应用范围的缓存可以使用内存或硬盘作为存储介质,二级缓存就属于应用范围.
3.集群范围
   在集群环境中,缓存被一个机器或多个机器的进程共享,缓存中的数据被复制到集群环境中的每个进程节点,进程间通过远程通信来保证缓存中的数据的一致,缓存中的数据通常采用对象的松散数据形式.

  Hibernate的缓存管理

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.

  二级缓存的管理:
  
   evict(Class arg0, Serializable arg1)  将某个类的指定ID的持久化对象从二级缓存中清除,释放对象所占用的资源.
   Java代码
sessionFactory.evict(Customer.class, new Integer(1)); 

sessionFactory.evict(Customer.class, new Integer(1));
   evict(Class arg0)  将指定类的所有持久化对象从二级缓存中清除,释放其占用的内存资源.
   Java代码
sessionFactory.evict(Customer.class); 

sessionFactory.evict(Customer.class);
   evictCollection(String arg0)  将指定类的所有持久化对象的指定集合从二级缓存中清除,释放其占用的内存资源.
   Java代码
sessionFactory.evictCollection("Customer.orders"); 

sessionFactory.evictCollection("Customer.orders");

Hibernate的二级缓存的配置

首先,不是所有的数据都适合放在二级缓存中,看一下,什么样的数据适合放在二级缓存中来?什么样的数据不适合放在二级缓存中来?
  下面这几种情况就不适合加载到二级缓存中:
  1.经常被修改的数据
  2.绝对不允许出现并发访问的数据
  3.与其他应用共享的数据
  下面这己种情况合适加载到二级缓存中:
  1.数据更新频率低
  2.允许偶尔出现并发问题的非重要数据
  3.不会被并发访问的数据
  4.常量数据
  5.不会被第三方修改的数据

Hibernate的二级缓存功能是靠配置二级缓存插件来实现的,Hibernate为了集成这些插件,Hibernate提供了org.hibernate.cache.CacheProvider借口,它充当缓存插件与Hibernate之间的适配器 .

常用的二级缓存插件
EHCache  org.hibernate.cache.EhCacheProvider
OSCache  org.hibernate.cache.OSCacheProvider
SwarmCahe  org.hibernate.cache.SwarmCacheProvider
JBossCache  org.hibernate.cache.TreeCacheProvider

简单介绍一下EHCache的配置
hibernate.cfg.xml
Xml代码
<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> 

<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代码
<ehcache> 
  <!-- maxElementsInMemory为缓存对象的最大数目, eternal设置是否永远不过期,timeToIdleSeconds对象处于空闲状态的最多秒数,timeToLiveSeconds对象处于缓存状态的最多秒数 --> 
  <diskStore path="java.io.tmpdir"/> 
    <defaultCache maxElementsInMemory="10000" eternal="false"  timeToIdleSeconds="300" timeToLiveSeconds="600" overflowToDisk="true"/> 
</ehcache> 

<ehcache>
  <!-- maxElementsInMemory为缓存对象的最大数目, eternal设置是否永远不过期,timeToIdleSeconds对象处于空闲状态的最多秒数,timeToLiveSeconds对象处于缓存状态的最多秒数 -->
  <diskStore path="java.io.tmpdir"/>
    <defaultCache maxElementsInMemory="10000" eternal="false"  timeToIdleSeconds="300" timeToLiveSeconds="600" overflowToDisk="true"/>
</ehcache>


****.hbm.xml

Xml代码
<?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>