详解Hibernate缓存与性能优化

缓存概念

缓存 介于应用程序和永久性数据源（文件，数据库等）之间，作用就是降低应用程序直接读取数据源的频率，从而提高应用程序的运行性能。缓存中的数据就是数据源中数据的复制，应用程序在运行时直接读取缓存中的数据。

缓存的物理介质通常是内存，而永久性数据存储源的物理介质通常是硬盘或磁盘，应用程序读写内存的速度显然比读写硬盘的速度快。如果缓存存放的数据非常大，也会用硬盘作为缓存的物理介质。

Hibernate缓存分类

在hibernate中提供了二种缓存机制：一级缓存、二级缓存，因为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 Cache（查询缓存）

1、一级缓存。session缓存就是一级缓存。由于session对象的生命周期通常对应一个数据库事物，因此他的缓存范围是事物范围的缓存。一级缓存是必需的，在一级缓存中，持久化类的每个实例都具有唯一的OID；

2、二级缓存。sessionFactory分为内置缓存和外置缓存。

内置缓存是hibernate自带的，不可拆卸，是只读缓存，用来存放映射元数据和预定义SQL语句。

外置缓存是一个可配置的缓存插件，默认sessionFactory不会启用这个缓存插件，外置缓存中的数据就是数据库数据的复制。SessionFactory的外置缓存称为hibernate的二级缓存

二级缓存由sessionFactory负责管理，SessionFactory的生命周期和应用程序的整个进程对应。二级缓存是可选的，可以在每个类或者每个集合的粒度上配置

3、查询缓存 它是Hibernate为查询结果提供的，依赖于二级缓存。

缓存的作用范围

1. 事物范围 每个事物都有自己的缓存，缓存内数据不会被多个事物并发访问。例如，Hibernate的一级缓存，事物是不能跨多个Session的，Session内数据只能被当前事物访问，因此它属于事物范围内的缓存。
2. 进程范围 进程内的所有事物共享缓存，进程结束，缓存结束生命周期。例如，Hibernate的二级缓存，SessionFactory对象的生命周期对应应用程序的整个进程，因此它属于进程范围的缓存。
3. 集群范围 缓存被一个或多个机器上的进程共享。hibernate的二级缓存也可以作为集群范围的缓存。

Hibernate 一级缓存

Session内的缓存即一级缓存。位于缓存中的对象称为持久化对象，它和数据库中的相关记录对应。Session能够在某些时间点(session.flush(); ,tx.commit(); )，按照缓存中对象的变化来执行相关的SQL语句，从而同步更新数据库，这一过程称为刷新缓存。

当应用程序调用 session的 ‘save() ,update() ,saveOrUpdate() ,load() ,get()'等方法，以及调用Query查询接口的' getResultList()'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缓存中，在刷新缓存时，Hibernate会根据缓存中对象的状态变化来同步更新数据库。

综上所述，Session缓存有两大作用：

1. 减少访问数据库的频率
2. 保证数据库中的相关记录和缓存中的相应对象同步

session缓存管理方法

1. evict(); 从session缓存中清除某个对象
2. clear(); 清空session缓存

ps: flush()强制进行从缓存到数据库的同步

Hibernate 二级缓存

二级缓存是进程或集群范围内的缓存，可以被所有的Session共享，其生命周期和SessionFactory一样。

二级缓存是可配置的插件，Hibernate打包了一些开源缓存实现，提供对他们的内置支持

为了把上边的缓存插件集成到Hibernate中，Hibernate提供了CacheProvider接口，它是缓存插件与Hibernate之间的适配器。

表格中的实现类是CacheProvider接口的不同实现。

配置二级缓存的步骤如下：

1. 选择合适的缓存插件，配置其自带的配置文件
2. 选择需要使用二级缓存的持久化类，设置它的二级缓存的并发访问策略。

以EHCache配置为例，步骤如下

1、将ehcache.xml文件添加到类路径下

在路径'hibernate-release-5.2.6.Final\project\etc\'下复制'ehcache.xml'

标签为每个需要二级缓存的类和集合设定缓存的数据过期策略，配置如下

<cache name="sampleCache1"  -- 缓存的名称，取值为类的完整名称或类的集合名称
 maxElementsInMemory="10000" -- 基于缓存可存放的对象的最大数目
 eternal="false"   -- 如果为true，表示对象永不过期，默认为false
 timeToIdleSeconds="300"  -- 设置允许对象处于空闲状态的最长时间，单位是秒
 timeToLiveSeconds="600"  -- 设置对象允许存在于缓存中最长时间，单位是秒
 overflowToDisk="true"  -- 是否将溢出的对象写到基于硬盘的缓存中
 />

2、开启二级缓存，在hibernate.cfg.xml配置

<!-- 开启二级缓存 -->
<property name="hibernate.cache.use_second_level_cache">true</property>

3、指定缓存产品提供商

<!-- 指定缓存产品提供商 -->
<property name="hibernate.cache.provider_class">
 <!-- net.sf.ehcache.hibernate.EhCacheProvider -->
 org.hibernate.cache.EhCacheProvider
</property>
<property name="cache.region.factory_class">org.hibernate.cache.EhCacheRegionFactory</property>

4、指定使用二级缓存的持久化类。修改持久化类的映射文件，为元素添加元素，配置如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE hibernate-mapping PUBLIC
 "-//Hibernate/Hibernate Mapping DTD 3.0//EN"
 "http://www.hibernate.org/dtd/hibernate-mapping-3.0.dtd">
 <hibernate-mapping>
 <class name= "com.ytzl.demo.entity.Dept" table ="dept" dynamic-update="true" >
 <cache usage="read-write"/>
 <id name="id" column="d_id" type="java.lang.Integer">
 <generator class="increment"></generator>
 </id>
 <property name="name" column="d_name" type="java.lang.String"></property>
 </class>
 </hibernate-mapping>

cache 的属性

• usage 是必须的，指定并发访问策略，取值为 transactional(事物缓存)，read-write(读/写缓存)，nonstrict-read-wirte(非严格读/写缓存)，或read-only(只读缓存)。
• region 可选，默认为类或集合的名字
• include 可选，取值为non-lazy(当缓存一个对象时，不会缓存它的映射为延迟加载的属性)、all，默认值为all

或者在 hibernate.cfg.xml 的mapping元素后面统一配置 (推荐)

<class-cache usage="read-write" class="com.ytzl.demo.entity.Dept"/>

关闭二级缓存交互

有时候考虑到内存开销问题，需要关闭与二级缓存的交互，可以调用session的' setCacheMode(CacheMode.IGNORE)方法关闭与二级缓存的交互；

CacheMode.IGNORE参数的意思是当前session和二级缓存不再相互作用

二级缓存使用场景

二级缓存并非适合所有场景，使用不当，反而会降低性能。符合如下条件就适合放入二级缓存

1. 很少修改的数据
2. 不是很关键的数据，能容忍短时间内督导过期数据
3. 应用参考的常量数据。它的实例数目有限，实例会被许多其他类的实例引用，实例极少或从来不被修改

二级缓存不适用场景

1. 经常修改的数据
2. 财务数据，绝对不允许读到过期数据
3. 与其他应用共享的数据。如果其他应用修改了数据库中的数据，Hibernate无法自动保证二级缓存的数据与数据库一致

如果不设置“查询缓存”，那么hibernate只会缓存单个持久化对象，如果想缓存使用 findall() 、list() 、Iterator() 、createCriteria() 、createQuery()等方法获得的数据结果集的话， 就需要在配置文件中设置 hibernate.cache.use_query_cache true 才行

Hibernate查询缓存

上面说到的二级查询，只有在基于id查找对象时才会用到，对于查询则毫无用处。为此，Hibernate提供了针对的查询的查询缓存。

查询缓存依赖于二级缓存，因此使用查询缓存之前要按步骤配置好二级缓存

使用查询缓存的步骤如下

1、在hibernate.cfg.xml中开启查询缓存

<!-- 查询缓存 -->
<property name="hibernate.cache.use_query_cache">true</property>

2、在程序中启用查询缓存

query.setCacheable(true);

查询缓存的使用场景

1. 经常使用的查询语句
2. 对于查询的数据很少有插入、删除或者更新操作

Hibernate性能优化

Hibernate主要从一下几个方面来优化查询性能

1. 使用迫切左外链接或迫切内链接查询策略、查询缓存等方式，减少select语句的数目，降低访问数据库的频率
2. 使用延迟加载查询策略等方式避免加载多余的不需要访问的数据
3. 使用Query接口的iterate()方法减少select语句中的字段，从而降低访问数据库的数据量

HQL优化

HQL优化hibernate程序性能优化的一个方面，HQL的语法和SQL非常类似。HQL是基于SQL的，只是增加了面向对象的封装，如果抛开HQL通Hibernate本身一些缓存机制的关联，HQL的优化技巧通SQL的优化技巧一样，在编写HQL时，需要主要以下几个原则

1. 避免 or操作的使用不当。如果where子句中有多个条件，并且其中某个条件没有索引，使用or，将导致全表扫描。
2. 避免使用 not 。如果where子句的条件包含not关键字，那么执行时该字段的索引失效。这些需要分成不同情况区别对待，对于 不大于（不多于）、不小于（不少于）建议使用运算符来替代not
3. 避免like的特殊形式。某些情况下，会在where子句条件中使用用like。如果like以一个“%”或“_”开始即前模糊，则该字段的索引不起作用。目前没有什么解决 办法。
4. 避免 having子句。在分组查询中，可在两个位置指定条件，一是where子句中，二是having子句中。尽可能的在where子句而不是在having子句中指定条件。having是在检索出所有记录后对结果集进行过滤。这个处理需要一定的开销，而where子句限制记录数目，能减少这方面的开销
5. 避免使用 distinct 。指定distinct会导致在结果中删除重复的行，这会对处理时间造成一定的影响。
6. 索引在以下情况失效，应注意使用

只要对字段使用函数，该字段的索引将不起作用。

只要对该字段进行计算，该字段的索引将不起作用。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对我们的支持。