Hibernate 所有缓存机制详解

Hibernate缓存的作用：
    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
Hibernate缓存分类：
  Hibernate缓存包括两大类：Hibernate一级缓存和Hibernate二级缓存
Hibernate一级缓存又称为“Session的缓存”，它是内置的，不能被卸载（不能被卸载的意思就是这种缓存不具有可选性，必须有的功能，不可以取消session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。
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，在默认情况下，SessionFactory不会启用这个插件。

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。

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

Hibernate管理缓存实例
无论何时，我们在管理Hibernate缓存（Managing the caches）时，当你给save()、update()或saveOrUpdate()方法传递一个对象时，或使用load()、 get()、list()、iterate() 或scroll()方法获得一个对象时, 该对象都将被加入到Session的内部缓存中。
当随后flush()方法被调用时，对象的状态会和数据库取得同步。 如果你不希望此同步操作发生，或者你正处理大量对象、需要对有效管理内存时，你可以调用evict() 方法，从一级缓存中去掉这些对象及其集合。

 

 

 

hibernate提供的一级缓存

hibernate是一个线程对应一个session，一个线程可以看成一个用户。也就是说session级缓存(一级缓存)只能给一个线程用，别的线程用不了，一级缓存就是和线程绑定了。

 

hibernate一级缓存生命周期很短，和session生命周期一样，一级缓存也称session级的缓存或事务级缓存。如果tb事务提交或回滚了，我们称session就关闭了，生命周期结束了。

 

缓存和连接池的区别：缓存和池都是放在内存里，实现是一样的，都是为了提高性能的。但有细微的差别，池是重量级的，里面的数据是一样的，比如一个池里放100个Connection连接对象，这个100个都是一样的。缓存里的数据，每个都不一样。比如读取100条数据库记录放到缓存里，这100条记录都不一样。

缓存主要是用于查询

 

//同一个session中，发出两次load方法查询

Student student = (Student)session.load(Student.class, 1);

System.out.println("student.name=" + student.getName());

 

//不会发出查询语句，load使用缓存

student = (Student)session.load(Student.class, 1);

System.out.println("student.name=" + student.getName());

第二次查询第一次相同的数据，第二次load方法就是从缓存里取数据，不会发出sql语句到数据库里查询。

 

//同一个session，发出两次get方法查询

Student student = (Student)session.get(Student.class, 1);

System.out.println("student.name=" + student.getName());

 

//不会发出查询语句，get使用缓存

student = (Student)session.get(Student.class, 1);

System.out.println("student.name=" + student.getName());

第二次查询第一次相同的数据，第二次不会发出sql语句查询数据库，而是到缓存里取数据。

 

//同一个session，发出两次iterate查询实体对象

Iterator iter = session.createQuery

("from Student s where s.id<5").iterate();

while (iter.hasNext()) {

Student student = (Student)iter.next();

System.out.println(student.getName());

}

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

//它会发出查询id的语句，但不会发出根据id查询学生的语句，因为iterate使用缓存

iter = session.createQuery("from Student s where s.id<5").iterate();

while (iter.hasNext()) {

Student student = (Student)iter.next();

System.out.println(student.getName());

}

一说到iterater查询就要立刻想起：iterater查询在没有缓存的情况下会有N+1的问题。

执行上面代码查看控制台的sql语句，第一次iterate查询会发出N+1条sql语句，第一条sql语句查询所有的id，然后根据id查询实体对象，有N个id就发出N条语句查询实体。

第二次iterate查询，却只发一条sql语句，查询所有的id，然后根据id到缓存里取实体对象，不再发sql语句到数据库里查询了。

//同一个session，发出两次iterate查询,查询普通属性

Iterator iter = session.createQuery(

"select s.name from Student s where s.id<5").iterate();

while (iter.hasNext()) {

String name = (String)iter.next();

System.out.println(name);

}

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

 

//iterate查询普通属性，一级缓存不会缓存，所以发出查询语句

//一级缓存是缓存实体对象的

iter = session.createQuery

("select s.name from Student s where s.id<5").iterate();

while (iter.hasNext()) {

String name = (String)iter.next();

System.out.println(name);

}

执行代码看控制台sql语句，第一次发出N+1条sql语句，第二次还是发出了N+1条sql语句。因为一级缓存只缓存实体对象，tb不会缓存普通属性，所以第二次还是发出sql查询语句。

 

//两个session，每个session发出一个load方法查询实体对象

try {

session = HibernateUtils.getSession();

session.beginTransaction();

Student student = (Student)session.load(Student.class, 1);

System.out.println("student.name=" + student.getName());

session.getTransaction().commit();

}catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

session.getTransaction().rollback();

}finally {

HibernateUtils.closeSession(session);

}

第二个session调用load方法

try {

session = HibernateUtils.getSession();

session.beginTransaction();

Student student = (Student)session.load(Student.class, 1);

//会发出查询语句，session间不能共享一级缓存数据

//因为他会伴随着session的消亡而消亡

System.out.println("student.name=" + student.getName());

session.getTransaction().commit();

}catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

session.getTransaction().rollback();

}finally {

HibernateUtils.closeSession(session);

}

第一个session的load方法会发出sql语句查询实体对象，第二个session的load方法也会发出sql语句查询实体对象。因为session间不能共享一级缓存的数据，所以第二个session的load方法查询相同的数据还是要到数据库中查询，因为它找不到第一个session里缓存的数据。

 

//同一个session，先调用save方法再调用load方法查询刚刚save的数据

Student student = new Student();

student.setName("张三");

//save方法返回实体对象的id

Serializable id = session.save(student);

student = (Student)session.load(Student.class, id);

//不会发出查询语句，因为save支持缓存

System.out.println("student.name=" + student.getName());

先save保存实体对象，再用load方法查询刚刚save的实体对象，则load方法不会发出sql语句到数据库查询的，而是到缓存里取数据，因为save方法也支持缓存。当然前提是同一个session。

 

//大批量的数据添加

for (int i=0; i<100; i++) {

Student student = new Student();

student.setName("张三" + i);

session.save(student);

//每20条更新一次

if (i % 20 == 0) {

session.flush();

//清除缓存的内容

session.clear();

}

}

大批量数据添加时，会造成内存溢出的，因为save方法支持缓存，每save一个对象就往缓存里放，如果对象足够多内存肯定要溢出。一般的做法是先判断一下save了多少个对象，如果save了20个对象就对缓存手动的清理缓存，这样就不会造成内存溢出。

注意：清理缓存前，要手动调用flush方法同步到数据库，否则save的对象就没有保存到数据库里。

 

注意：大批量数据的添加还是不要使用hibernate，这是hibernate弱项。可以使用jdbc(速度也不会太快，只是比hibernate好一点)，或者使用工具产品来实现，比如oracle的Oracle SQL Loader，导入数据特别快。 

Hibernate 二级缓存

二级缓存需要sessionFactory来管理，它是进初级的缓存，所有人都可以使用，它是共享的。

二级缓存比较复杂，一般用第三方产品。hibernate提供了一个简单实现，用Hashtable做的，只能作为我们的测试使用，商用还是需要第三方产品。

使用缓存，肯定是长时间不改变的数据，如果经常变化的数据放到缓存里就没有太大意义了。因为经常变化，还是需要经常到数据库里查询，那就没有必要用缓存了。

hibernate做了一些优化，和一些第三方的缓存产品做了集成。老师采用EHCache缓存产品。

 

和EHCache二级缓存产品集成：EHCache的jar文件在hibernate的lib里，我们还需要设置一系列的缓存使用策略，需要一个配置文件ehcache.xml来配置。这个文件放在类路径下。

//默认配置，所有的类都遵循这个配置

<defaultCache

        //缓存里可以放10000个对象

        maxElementsInMemory="10000"

        //过不过期，如果是true就是永远不过期

        eternal="false"

        //一个对象被访问后多长时间还没有访问就失效(120秒还没有再次访问就失效)

        timeToIdleSeconds="120"

        //对象存活时间(120秒)，如果设置永不过期，这个就没有必要设了

        timeToLiveSeconds="120"

        //溢出的问题，如果设成true，缓存里超过10000个对象就保存到磁盘里

        overflowToDisk="true"

        />

 

我们也可以对某个对象单独配置：

<cache name="com.bjpowernode.hibernate.Student"

        maxElementsInMemory="100"

        eternal="false"

        timeToIdleSeconds="10000"

        timeToLiveSeconds="10000"

        overflowToDisk="true"

        />

 

还需要在hibernate.cfg.xml配置文件配置缓存，让hibernate知道我们使用的是那个二级缓存。

<!-- 配置缓存提供商 -->

<property name="hibernate.cache.provider_class">

org.hibernate.cache.EhCacheProvider</property>

 

<!-- 启用二级缓存，这也是它的默认配置 -->

<property name="hibernate.cache.use_second_level_cache">

true</property>

启用二级缓存的配置可以不写的，因为默认就是true开启二级缓存。

 

必须还手动指定那些实体类的对象放到缓存里在hibernate.cfg.xml里：

//在<sessionfactory>标签里，在<mapping>标签后配置

<class-cache class="com.bjpowernode.hibernate.Student"

usage="read-only"/>

或者在实体类映射文件里：

//在<class>标签里，<id>标签前配置

<cache usage="read-only"/>

usage属性表示使用缓存的策略，一般优先使用read-only，表示如果这个数据放到缓存里了，则不允许修改，如果修改就会报错。这就要注意我们放入缓存的数据不允许修改。因为放缓存里的数据经常修改，也就没有必要放到缓存里。

使用read-only策略效率好，因为不能改缓存。但是可能会出现脏数据的问题，这个问题解决方法只能依赖缓存的超时，比如上面我们设置了超时为120秒，120后就可以对缓存里对象进行修改，而在120秒之内访问这个对象可能会查询脏数据的问题，因为我们修改对象后数据库里改变了，而缓存却不能改变，这样造成数据不同步，也就是脏数据的问题。

 

第二种缓存策略read-write，当持久对象发生变化，缓存里就会跟着变化，数据库中也改变了。这种方式需要加解锁，效率要比第一种慢。

还有两种策略，请看hibernate文档，最常用还是第一二种策略。

 

二级缓存测试代码演示：注意上面我们讲的两个session分别调用load方法查询相同的数据，第二个session的load方法还是发了sql语句到数据库查询数据，这是因为一级缓存只在当前session中共享，也就是说一级缓存不能跨session访问。

//开启二级缓存，二级缓存是进程级的缓存，可以共享

//两个session分别调用load方法查询相同的实体对象

try {

session = HibernateUtils.getSession();

session.beginTransaction();

Student student = (Student)session.load(Student.class, 1);

System.out.println("student.name=" + student.getName());

session.getTransaction().commit();

}catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

session.getTransaction().rollback();

}finally {

HibernateUtils.closeSession(session);

}

 

try {

session = HibernateUtils.getSession();

session.beginTransaction();

Student student = (Student)session.load(Student.class, 1);

 

//不会发出查询语句，因为配置二级缓存，session可以共享二级缓存中的数据

//二级缓存是进程级的缓存

System.out.println("student.name=" + student.getName());

session.getTransaction().commit();

}catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

session.getTransaction().rollback();

}finally {

HibernateUtils.closeSession(session);

}

如果开启了二级缓存，那么第二个session调用的load方法查询第一次查询的数据，是不会发出sql语句查询数据库的，而是去二级缓存中取数据。

 

//开启二级缓存

//两个session分别调用get方法查询相同的实体对象

try {

session = HibernateUtils.getSession();

session.beginTransaction();

Student student = (Student)session.get(Student.class, 1);

System.out.println("student.name=" + student.getName());

session.getTransaction().commit();

}catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

session.getTransaction().rollback();

}finally {

HibernateUtils.closeSession(session);

}

 

try {

session = HibernateUtils.getSession();

session.beginTransaction();

Student student = (Student)session.get(Student.class, 1);

 

//不会发出查询语句，因为配置二级缓存，session可以共享二级缓存中的数据

//二级缓存是进程级的缓存

System.out.println("student.name=" + student.getName());

session.getTransaction().commit();

}catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

session.getTransaction().rollback();

}finally {

HibernateUtils.closeSession(session);

}

 

注意：二级缓存必须让sessionfactory管理，让sessionfactory来清除二级缓存。sessionFactory.evict(Student.class);//清除二级缓存中所有student对象，sessionFactory.evict(Student.class,1);//清除二级缓存中id为1的student对象。

 

如果在第一个session调用load或get方法查询数据后，把二级缓存清除了，那么第二个session调用load或get方法查询相同的数据时，还是会发出sql语句查询数据库的，因为缓存里没有数据只能到数据库里查询。

 

我们查询数据后会默认自动的放到二级和一级缓存里，如果我们想查询的数据不放到缓存里，也是可以的。也就是说我们可以控制一级缓存和二级缓存的交换。

session.setCacheMode(CacheMode.IGNORE);禁止将一级缓存中的数据往二级缓存里放。

 

还是用上面代码测试，在第一个session调用load方法前，执行session.setCacheMode(CacheMode.IGNORE);这样load方法查询的数据不会放到二级缓存里。那么第二个session执行load方法查询相同的数据，会发出sql语句到数据库中查询，因为二级缓存里没有数据，一级缓存因为不同的session不能共享，所以只能到数据库里查询。

 

上面我们讲过大批量的数据添加时可能会出现溢出，解决办法是每当天就20个对象后就清理一次一级缓存。如果我们使用了二级缓存，光清理一级缓存是不够的，还要禁止一二级缓存交互，在save方法前调用session.setCacheMode(CacheMode.IGNORE)。

 

二级缓存也不会存放普通属性的查询数据，这和一级缓存是一样的，只存放实体对象。session级的缓存对性能的提高没有太大的意义，因为生命周期太短了。

 

Hibernate 查询缓存

一级缓存和二级缓存都只是存放实体对象的，如果查询实体对象的普通属性的数据，只能放到查询缓存里，查询缓存还存放查询实体对象的id。

 

查询缓存的生命周期不确定，当它关联的表发生修改，查询缓存的生命周期就结束。这里表的修改指的是通过hibernate修改，并不是通过数据库客户端软件登陆到数据库上修改。

 

hibernate的查询缓存默认是关闭的，如果要使用就要到hibernate.cfg.xml文件里配置：

<property name="hibernate.cache.use_query_cache">true</property>

并且必须在程序中手动启用查询缓存，在query接口中的setCacheable(true)方法来启用。

 

//关闭二级缓存，没有开启查询缓存，采用list方法查询普通属性

//同一个sessin，查询两次

List names = session.createQuery("select s.name from Student s")

.list();

for (int i=0; i<names.size(); i++) {

String name = (String)names.get(i);

System.out.println(name);

}

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

//会发出sql语句

names = session.createQuery("select s.name from Student s")

.setCacheable(true)

.list();

for (int i=0; i<names.size(); i++) {

String name = (String)names.get(i);

System.out.println(name);

}

上面代码运行，由于没有使用查询缓存，而一、二级缓存不会缓存普通属性，所以第二次查询还是会发出sql语句到数据库中查询。

 

现在开启查询缓存，关闭二级缓存，并且在第一次的list方法前调用setCacheable(true)，并且第二次list查询前也调用这句代码，可以写出下面这样：

List names = session.createQuery("select s.name from Student s")

.setCacheable(true)

.list();

其它代码不变，运行代码后发现第二次list查询普通属性没有发出sql语句，也就是说没有到数据库中查询，而是到查询缓存中取数据。

 

//开启查询缓存，关闭二级缓存，采用list方法查询普通属性

//在两个session中调用list方法

try {

session = HibernateUtils.getSession();

session.beginTransaction();

List names = session.createQuery("select s.name from Student s")

.setCacheable(true)

.list();

for (int i=0; i<names.size(); i++) {

String name = (String)names.get(i);

System.out.println(name);

}

session.getTransaction().commit();

}catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

session.getTransaction().rollback();

}finally {

HibernateUtils.closeSession(session);

}

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

try {

session = HibernateUtils.getSession();

session.beginTransaction();

//不会发出查询语句，因为查询缓存和session的生命周期没有关系

List names = session.createQuery("select s.name from Student s")

.setCacheable(true)

.list();

for (int i=0; i<names.size(); i++) {

String name = (String)names.get(i);

System.out.println(name);

}

session.getTransaction().commit();

}catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

session.getTransaction().rollback();

}finally {

HibernateUtils.closeSession(session);

}

运行结果是第二个session发出的list方法查询普通属性，没有发出sql语句到数据库中查询，而是到查询缓存里取数据，这说明查询缓存和session生命周期没有关系。

 

//开启缓存，关闭二级缓存，采用iterate方法查询普通属性

//在两个session中调用iterate方法查询

运行结果是第二个session的iterate方法还是发出了sql语句查询数据库，这说明iterate迭代查询普通属性不支持查询缓存。

 

//关闭查询缓存，关闭二级缓存，采用list方法查询实体对象

//在两个session中调用list方法查询

运行结果第一个session调用list方法查询实体对象会发出sql语句查询数据，因为关闭了二级缓存，所以第二个session调用list方法查询实体对象，还是会发出sql语句到数据库中查询。

 

//开启查询缓存，关闭二级缓存

//在两个session中调用list方法查询实体对象

运行结果第一个session调用list方法查询实体对象会发出sql语句查询数据库的。第二个session调用list方法查询实体对象，却发出了很多sql语句查询数据库，这跟N+1的问题是一样的，发出了N+1条sql语句。为什么会出现这样的情况呢？这是因为我们现在查询的是实体对象，查询缓存会把第一次查询的实体对象的id放到缓存里，当第二个session再次调用list方法时，它会到查询缓存里把id一个一个的拿出来，然后到相应的缓存里找(先找一级缓存找不到再找二级缓存)，如果找到了就返回，如果还是没有找到，则会根据一个一个的id到数据库中查询，所以一个id就会有一条sql语句。

注意：如果配置了二级缓存，则第一次查询实体对象后，会往一级缓存和二级缓存里都存放。如果没有二级缓存，则只在一级缓存里存放。(一级缓存不能跨session共享)

 

//开启查询缓存，开启二级缓存

//在两个session中调用list方法查询实体对象

运行结果是第一个session调用list方法会发出sql语句到数据库里查询实体对象，因为配置了二级缓存，则实体对象会放到二级缓存里，因为配置了查询缓存，则实体对象所有的id放到了查询缓存里。第二个session调用list方法不会发出sql语句，而是到二级缓存里取数据。

 

查询缓存意义不大，查询缓存说白了就是存放由list方法或iterate方法查询的数据。我们在查询时很少出现完全相同条件的查询，这也就是命中率低，这样缓存里的数据总是变化的，所以说意义不大。除非是多次查询都是查询相同条件的数据，也就是说返回的结果总是一样，这样配置查询缓存才有意义。