Hibernate缓存总结

浏览数：52 / 时间：2015年06月20日

一、缓存

1、什么是缓存

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。

2、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

3、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：仅仅在托管环境中适用。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

二、Hibernate的缓存机制

Hibernate提供了两级缓存，第一级是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。

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。

SessionFactory的缓存又可以分为两类：内置缓存和外置缓存。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。

1、 Hibernate一级缓存管理

当应用程序调用Session的save()、update()、saveOrUpdate()、get()或load()，以及调用查询接口的 list()、iterate()或filter()方法时，如果在Session缓存中还不存在相应的对象，Hibernate就会把该对象加入到第一级缓存中。当清理缓存时，Hibernate会根据缓存中对象的状态变化来同步更新数据库。 Session为应用程序提供了的管理缓存方法：

evict(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()：清空缓存中所有持久化对象。

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。

其他注意点：

1) 一级缓存的数据结构是Map，用于存储查询实体。Map的key存放实体的Id，Map的value存放实体本身。所以一级缓存无法存储查询的属性。

2).一级缓存的生命周期与Session有关，Session产生一级缓存创建，Session关闭一级缓存销毁

3).Get，Load，Iterator方法读写一级缓存，List方法只写不读一级缓存

4).一级缓存不能禁用，但可以通过Session的clear方法（清除所有）和evict方法（指定类清除）清理一级缓存，从而达到禁止写缓存的效果

5).Session的save方法会写（一级）缓存，在批量插入数据时要注意对一级缓存做定时清理。Hibernate的批量处理效率不高，建议使用Session.connection()或得Jdbc连接后使用Jdbc的相关API做批处理操作

2、Hibernate二级缓存管理

.二级缓存也称进程级的缓存或SessionFactory级的缓存，二级缓存可以被所有的session共享。二级缓存的生命周期和SessionFactory的生命周期一致，SessionFactory可以管理二级缓存。Hibernate默认情况下是打开的，提供一个Hashtable存储二级缓存，但只适用于研发，开发中为第三方缓存组件提供了接入接口，我们可以根据不同情况选择不同的实现。二级缓存也只能缓存实体对象，不缓存属性。可以通过session.setCacheMode()

CacheMode.PUTCacheMode.GETCacheMode.NORMAL来设置二级缓存。

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。

适合存放到第二级缓存中的数据:

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

ehcache二级缓存的配置和使用：

1) 将echcache.xml文件拷贝到src下

2) 开启二级缓存，修改hibernate.cfg.xml文件

<propertyname="hibernate.cache.use_second_level_cache">true</property>

3) 指定缓存产品提供商，修改hibernate.cfg.xml文件

<propertyname="hibernate.cache.provider_class">org.hibernate.cache.EhCacheProvider</property>

4) 指定那些实体类使用二级缓存（两种方法）: 在映射文件中采用<cache>标签、在hibernate.cfg.xml文件中，采用<class-cache>标签

3、查询缓存

查询缓存是专门针对各种查询操作进行缓存。查询缓存会在整个SessionFactory的生命周期中起作用，存储的方式也是采用key-value的形式来进行存储的。

查询缓存中的key是根据查询的语句、查询的条件、查询的参数和查询的页数等信息组成的。而数据的存储则会使用两种方式，使用SELECT语句只查询实体对象的某些列或者某些实体对象列的组合时，会直接缓存整个结果集。而对于查询结果为某个实体对象集合的情况则只会缓存实体对象的ID值，以达到缓存空间可以共用，节省空间的目的

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。

注意事项：

1) 查询缓存是针对普通属性结果集的缓存，对实体对象的结果集只缓存id。

2) 查询缓存的生命周期为当前关联的表发生修改，那么查询缓存生命周期结束。

3) 查询缓存的配置和使用：

在hibernate.cfg.xml文件中启用查询缓存，如：

指定缓存产品提供商，修改hibernate.cfg.xml文件

<propertyname="hibernate.cache.provider_class">org.hibernate.cache.EhCacheProvider</property>

在程序中必须手动启用查询缓存，如： query.setCacheable(true);