Hibernate---在Hibernate中获取数据方式与缓存使用

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Hibernate获取数据的方式有不同的几种，其与缓存结合使用的效果也不尽相同，而Hibernate中具体怎么使用缓存其实是我们很关心的一个问题，直接涉及到性能方面。  

缓存在Hibernate中主要有三个方面：一级缓存、二级缓存和查询缓存 

①一级缓存在Hibernate中对应的为session范围的缓存，也就是当session关闭时缓存即被清除，一级缓存在Hibernate中是不可配置的

②二级缓存在Hibernate中对应的为SessionFactory范围的缓存，通常来讲SessionFactory的生命周期和应用的生命周期相同，所以可以看成是进程缓存或集群缓存，二级缓存在Hibernate中是可以配置的，可以通过class-cache配置类粒度级别的缓存(class-cache在class中数据发生任何变化的情况下自动更新)，同时也可通过collection-cache配置集合粒度级别的缓存(collection-cache仅在collection中增加了元素或者删除了元素的情况下才自动更新，也就是当collection中元素发生值的变化的情况下它是不会自动更新的)，跨session的缓存自然会带来并发的访问题，这个时候相应的就要根据应用来设置缓存所采用的事务隔离级别，和数据库的事务隔离级别概念基本一样，没什么多介绍的

③查询缓存在Hibernate同样是可配置的，默认是关闭的，可以通过设置cache.use_ query_cache为true来打开查询缓存。

根据缓存的通常实现策略，我们可以来理解Hibernate的这三种缓存，缓存的实现通过是通过key/value的Map方式来实现，在Hibernate的一级、二级和查询缓存也同样如此。一级、二级缓存使用的key均为po的主键ID，value即为po实例对象，查询缓存使用的则为查询的条件(hql转化而成的sql语句)、查询的参数、查询的页数，value有两种情况，如果采用的是select po.property这样的方式那么value为整个结果集，如采用的是from这样的方式那么value为获取的结果集中各po对象的主键ID，这样的作用很明显，节省内存。 

简单介绍完Hibernate的缓存后，再结合Hibernate的获取数据方式来说明缓存的具体使用方式，在Hibernate中获取数据常用的方式主要有四种：Session.load、Session.get、Query.list、Query.iterator。

1、Session.load

在执行session.load时，Hibernate首先从当前session的一级缓存中获取id对应的值，在获取不到的情况下，将根据该对象是否配置了二级缓存来做相应的处理，如配置了二级缓存，则从二级缓存中获取id对应的值，如仍然获取不到则还需要根据是否配置了延迟加载来决定如何执行，如未配置延迟加载则从数据库中直接获取，在从数据库获取到数据的情况下，Hibernate会相应的填充一级缓存和二级缓存，如配置了延迟加载则直接返回一个代理类，只有在触发代理类的调用时才进行数据库查询的操作。 

备注 load方法过程：一级缓存 ---> 二级缓存 ----> DB访问 ---> 填充一级缓存[、二级缓存] / 返回一个代理类

在这样的情况下我们就可以看到，在session一直打开的情况下，要注意在适当的时候对一级缓存进行刷新操作，通常是在该对象具有单向关联维护的时候，在Hibernate中可以使用象session.clear、session.evict的方式来强制刷新一级缓存。 二级缓存则在数据发生任何变化(新增、更新、删除)的情况下都会自动的被更新。 

备注：由于一级缓存是位于物理内存空间的，毕竟大小有限。过多的对象缓存在这里会造成较大的压力。适当的时候刷新缓存除了可以保证数据库和内存的状态同步外，还可以移除不再用的对象，腾出空间来给后面的对象缓存使用。

2、Session.get

在执行Session.get时，和Session.load不同的就是在当从缓存中获取不到时，直接从数据库中获取id对应的值。 

备注：load和get方法的另外一个区别就是：当对象在DB中找不到时，load会抛出异常，而get仅仅返回null

3、Query.list

在执行Query.list时，Hibernate的做法是首先检查是否配置了查询缓存，如配置了则从查询缓存中查找key为查询语句+查询参数+分页条件的值，如获取不到则从数据库中进行获取，从数据库获取到后Hibernate将会相应的填充一级、二级和查询缓存，如获取到的为直接的结果集，则直接返回，如获取到的为一堆id的值，则再根据id获取相应的值(Session.load)，最后形成结果集返回，可以看到，在这样的情况下，list也是有可能造成N次的查询的。 

查询缓存在数据发生任何变化的情况下都会被自动的清空。

备注：list()方法的SQL成本
 ①没有配置查询缓存或者缓存匹配不到时，发出一次SQL查询
 ②缓存的值为一组对象ID，则每个ID执行一次Session.load操作。视乎缓存对象是否还在会再发出0~N次SQL查询
 ③缓存的值为一组集合对象，则直接返回。此时不需要发出SQL查询

由此可见list()方法的SQL成本从0~N次不等，具体的次数和一、二级缓存的对象生命周期时间设置、SQL语句写法有关。如果采用select po.value写法，那么SQL成本最低(0)，如果采用from po写法，那么SQL成本从0~N不等。

虽然表明看采用select po.value的写法好像会更加高效，但是考虑到对象的大小，但一次性读入时会造成大量的内存空间浪费。但是缓存ID又可能带来N次额外的查询消耗，应该怎么办呢？最好的方法就是设置一、二级缓存的对象生命周期时间比查询缓存的生命周期长，这样不至于在Hibernate对每个ID执行Session.load方法时实体缓存都过期而被清空了。

另外一个要注意的是：如果查询缓存引用的表在查询后被修改了，那么不管缓存的数据是否有变，该查询都会被清空而重新获取。因为Hibernate是靠比较每个表的修改时间和查询缓存的填入时间来判断表是否被修改了，它不会去判断具体的内容

4、Query.iterator

在执行Query.iterator时，和Query.list的不同的在于从数据库获取的处理上，Query.iterator向数据库发起的是select id from这样的语句，也就是它是先获取符合查询条件的id，之后在进行iterator.next调用时才再次发起session.load的调用获取实际的数据。

可见，在拥有二级缓存并且查询参数多变的情况下，Query.iterator会比Query.list更为高效。

备注：iterator的SQL成本
 ①最佳情况下，只有一次SQL查询(ID查询)，其它的通过一、二级缓存可以得到
 ②最坏情况下，变成1+N次查询(ID查询 + 实体查询)

这四种获取数据的方式都各有适用的场合，要根据实际情况做相应的决定，最好的方式无疑就是打开show_sql选项看看执行的情况来做分析，系统结构上只用保证这种调整是容易实现的就好了，在cache这个方面的调整自然是非常的容易，只需要调整配置文件里的设置，而查询的方式则可对外部进行屏蔽，这样要根据实际情况调整也非常容易。

备注：关于list()和iterator()的查询成本比较

※没有配置查询缓存，或者缓存中没有对应的key ：

   list()：执行一次SQL查询全部取出
   iterator()：执行一次SQL语句先取出符合条件的所有对象ID，在迭代期间通过Session.load方法查询(额外的0~N次查询)

※缓存值是一组对象ID：

   list()：执行Session.load方法查询(额外的0~N次查询)

   iterator()：执行Session.load方法查询(额外的0~N次查询)

※缓存值是一组集合：
   list()：直接返回，没有SQL查询
   iterator()：直接返回，没有SQL查询

可见最大的区别在于从数据库读取数据的地方，list虽然只有1次SQL查询，但它是直接从物理数据文件中读取。而iterator虽然是1+N次查询，但后面的N次可能是从缓存中拿数据，所以SQL语句次数相同，兼之iterator只取id，在缓存配置得当的情况下，iterator确实高效。但是如果缓存配置不当，那么iterator的后续next操作将不得不发出一次又一次的SQL查询，反而大大比不上list。

从分页查询的情况来看，用iterator()的效率反而不及list()：因为每页的对象的id都是不同的。iterator()使用Session.load时总是读取不到实体缓存(一级、二级缓存)的值，只能再发出一次SQL查询。