詳解Hibernate緩存與性能優(yōu)化

緩存概念

緩存 介于應(yīng)用程序和永久性數(shù)據(jù)源（文件，數(shù)據(jù)庫等）之間，作用就是降低應(yīng)用程序直接讀取數(shù)據(jù)源的頻率，從而提高應(yīng)用程序的運行性能。緩存中的數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)源中數(shù)據(jù)的復(fù)制，應(yīng)用程序在運行時直接讀取緩存中的數(shù)據(jù)。

緩存的物理介質(zhì)通常是內(nèi)存，而永久性數(shù)據(jù)存儲源的物理介質(zhì)通常是硬盤或磁盤，應(yīng)用程序讀寫內(nèi)存的速度顯然比讀寫硬盤的速度快。如果緩存存放的數(shù)據(jù)非常大，也會用硬盤作為緩存的物理介質(zhì)。

Hibernate緩存分類

在hibernate中提供了二種緩存機(jī)制：一級緩存、二級緩存，因為二級緩存策略是針對于ID查詢的緩存策略，對于條件查詢則毫無作用，為此，Hibernate提供了針對條件查詢的Query Cache（查詢緩存）

1、一級緩存。session緩存就是一級緩存。由于session對象的生命周期通常對應(yīng)一個數(shù)據(jù)庫事物，因此他的緩存范圍是事物范圍的緩存。一級緩存是必需的，在一級緩存中，持久化類的每個實例都具有唯一的OID；

2、二級緩存。sessionFactory分為內(nèi)置緩存和外置緩存。

     內(nèi)置緩存是hibernate自帶的，不可拆卸，是只讀緩存，用來存放映射元數(shù)據(jù)和預(yù)定義SQL語句。

     外置緩存是一個可配置的緩存插件，默認(rèn)sessionFactory不會啟用這個緩存插件，外置緩存中的數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的復(fù)制。SessionFactory的外置緩存稱為hibernate的二級緩存

     二級緩存由sessionFactory負(fù)責(zé)管理，SessionFactory的生命周期和應(yīng)用程序的整個進(jìn)程對應(yīng)。二級緩存是可選的，可以在每個類或者每個集合的粒度上配置

3、查詢緩存 它是Hibernate為查詢結(jié)果提供的，依賴于二級緩存。

緩存的作用范圍

1. 事物范圍 每個事物都有自己的緩存，緩存內(nèi)數(shù)據(jù)不會被多個事物并發(fā)訪問。例如，Hibernate的一級緩存，事物是不能跨多個Session的，Session內(nèi)數(shù)據(jù)只能被當(dāng)前事物訪問，因此它屬于事物范圍內(nèi)的緩存。
2. 進(jìn)程范圍 進(jìn)程內(nèi)的所有事物共享緩存，進(jìn)程結(jié)束，緩存結(jié)束生命周期。例如，Hibernate的二級緩存，SessionFactory對象的生命周期對應(yīng)應(yīng)用程序的整個進(jìn)程，因此它屬于進(jìn)程范圍的緩存。
3. 集群范圍 緩存被一個或多個機(jī)器上的進(jìn)程共享。hibernate的二級緩存也可以作為集群范圍的緩存。

Hibernate 一級緩存

Session內(nèi)的緩存即一級緩存。位于緩存中的對象稱為持久化對象，它和數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)記錄對應(yīng)。Session能夠在某些時間點(session.flush(); ,tx.commit(); )，按照緩存中對象的變化來執(zhí)行相關(guān)的SQL語句，從而同步更新數(shù)據(jù)庫，這一過程稱為刷新緩存。

當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用 session的 ‘save() ,update() ,saveOrUpdate() ,load() ,get()'等方法，以及調(diào)用Query查詢接口的' getResultList()'時，如果在'Session'緩存中還不存在相應(yīng)的對象，Hibernate就會把該對象加入到緩存中，在刷新緩存時，Hibernate會根據(jù)緩存中對象的狀態(tài)變化來同步更新數(shù)據(jù)庫。

綜上所述，Session緩存有兩大作用：

1. 減少訪問數(shù)據(jù)庫的頻率
2. 保證數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)記錄和緩存中的相應(yīng)對象同步
   

session緩存管理方法

1. evict(); 從session緩存中清除某個對象
2. clear(); 清空session緩存
   

ps: flush()強(qiáng)制進(jìn)行從緩存到數(shù)據(jù)庫的同步

Hibernate 二級緩存

二級緩存是進(jìn)程或集群范圍內(nèi)的緩存，可以被所有的Session共享，其生命周期和SessionFactory一樣。

二級緩存是可配置的插件，Hibernate打包了一些開源緩存實現(xiàn)，提供對他們的內(nèi)置支持

為了把上邊的緩存插件集成到Hibernate中，Hibernate提供了CacheProvider接口，它是緩存插件與Hibernate之間的適配器。

表格中的實現(xiàn)類是CacheProvider接口的不同實現(xiàn)。

配置二級緩存的步驟如下：

1. 選擇合適的緩存插件，配置其自帶的配置文件
2. 選擇需要使用二級緩存的持久化類，設(shè)置它的二級緩存的并發(fā)訪問策略。

以EHCache配置為例，步驟如下

1、將ehcache.xml文件添加到類路徑下

     在路徑'hibernate-release-5.2.6.Final\project\etc\'下復(fù)制'ehcache.xml'

     標(biāo)簽為每個需要二級緩存的類和集合設(shè)定緩存的數(shù)據(jù)過期策略，配置如下

<cache name="sampleCache1"  -- 緩存的名稱，取值為類的完整名稱或類的集合名稱
 maxElementsInMemory="10000" -- 基于緩存可存放的對象的最大數(shù)目
 eternal="false"   -- 如果為true，表示對象永不過期，默認(rèn)為false 
 timeToIdleSeconds="300"  -- 設(shè)置允許對象處于空閑狀態(tài)的最長時間，單位是秒
 timeToLiveSeconds="600"  -- 設(shè)置對象允許存在于緩存中最長時間，單位是秒
 overflowToDisk="true"  -- 是否將溢出的對象寫到基于硬盤的緩存中
 />

2、開啟二級緩存，在hibernate.cfg.xml配置

<!-- 開啟二級緩存 -->
<property name="hibernate.cache.use_second_level_cache">true</property>

3、指定緩存產(chǎn)品提供商

<!-- 指定緩存產(chǎn)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、指定使用二級緩存的持久化類。修改持久化類的映射文件，為元素添加元素，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 的屬性

• usage 是必須的，指定并發(fā)訪問策略，取值為 transactional(事物緩存)，read-write(讀/寫緩存)，nonstrict-read-wirte(非嚴(yán)格讀/寫緩存)，或read-only(只讀緩存)。
• region 可選，默認(rèn)為類或集合的名字
• include 可選，取值為non-lazy(當(dāng)緩存一個對象時，不會緩存它的映射為延遲加載的屬性)、all，默認(rèn)值為all

或者在 hibernate.cfg.xml 的mapping元素后面統(tǒng)一配置 (推薦)

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

關(guān)閉二級緩存交互

有時候考慮到內(nèi)存開銷問題，需要關(guān)閉與二級緩存的交互，可以調(diào)用session的' setCacheMode(CacheMode.IGNORE)方法關(guān)閉與二級緩存的交互；

CacheMode.IGNORE參數(shù)的意思是當(dāng)前session和二級緩存不再相互作用

二級緩存使用場景

二級緩存并非適合所有場景，使用不當(dāng)，反而會降低性能。符合如下條件就適合放入二級緩存

1. 很少修改的數(shù)據(jù)
2. 不是很關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，能容忍短時間內(nèi)督導(dǎo)過期數(shù)據(jù)
3. 應(yīng)用參考的常量數(shù)據(jù)。它的實例數(shù)目有限，實例會被許多其他類的實例引用，實例極少或從來不被修改

二級緩存不適用場景

1. 經(jīng)常修改的數(shù)據(jù)
2. 財務(wù)數(shù)據(jù)，絕對不允許讀到過期數(shù)據(jù)
3. 與其他應(yīng)用共享的數(shù)據(jù)。如果其他應(yīng)用修改了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，Hibernate無法自動保證二級緩存的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫一致
   

如果不設(shè)置“查詢緩存”，那么hibernate只會緩存單個持久化對象，如果想緩存使用 findall() 、list() 、Iterator() 、createCriteria() 、createQuery()等方法獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果集的話， 就需要在配置文件中設(shè)置 hibernate.cache.use_query_cache true 才行

Hibernate查詢緩存

上面說到的二級查詢，只有在基于id查找對象時才會用到，對于查詢則毫無用處。為此，Hibernate提供了針對的查詢的查詢緩存。

查詢緩存依賴于二級緩存，因此使用查詢緩存之前要按步驟配置好二級緩存

使用查詢緩存的步驟如下

1、在hibernate.cfg.xml中開啟查詢緩存

<!-- 查詢緩存 -->
<property name="hibernate.cache.use_query_cache">true</property>

2、在程序中啟用查詢緩存

query.setCacheable(true);

查詢緩存的使用場景

1. 經(jīng)常使用的查詢語句
2. 對于查詢的數(shù)據(jù)很少有插入、刪除或者更新操作

Hibernate性能優(yōu)化

Hibernate主要從一下幾個方面來優(yōu)化查詢性能

1. 使用迫切左外鏈接或迫切內(nèi)鏈接查詢策略、查詢緩存等方式，減少select語句的數(shù)目，降低訪問數(shù)據(jù)庫的頻率
2. 使用延遲加載查詢策略等方式避免加載多余的不需要訪問的數(shù)據(jù)
3. 使用Query接口的iterate()方法減少select語句中的字段，從而降低訪問數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量
   

HQL優(yōu)化

HQL優(yōu)化hibernate程序性能優(yōu)化的一個方面，HQL的語法和SQL非常類似。HQL是基于SQL的，只是增加了面向?qū)ο蟮姆庋b，如果拋開HQL通Hibernate本身一些緩存機(jī)制的關(guān)聯(lián)，HQL的優(yōu)化技巧通SQL的優(yōu)化技巧一樣，在編寫HQL時，需要主要以下幾個原則

1. 避免 or操作的使用不當(dāng)。如果where子句中有多個條件，并且其中某個條件沒有索引，使用or，將導(dǎo)致全表掃描。
2. 避免使用 not 。如果where子句的條件包含not關(guān)鍵字，那么執(zhí)行時該字段的索引失效。這些需要分成不同情況區(qū)別對待，對于 不大于（不多于）、不小于（不少于）建議使用運算符來替代not
3. 避免like的特殊形式。某些情況下，會在where子句條件中使用用like。如果like以一個“%”或“_”開始即前模糊，則該字段的索引不起作用。目前沒有什么解決 辦法。
4. 避免 having子句。在分組查詢中，可在兩個位置指定條件，一是where子句中，二是having子句中。盡可能的在where子句而不是在having子句中指定條件。having是在檢索出所有記錄后對結(jié)果集進(jìn)行過濾。這個處理需要一定的開銷，而where子句限制記錄數(shù)目，能減少這方面的開銷
5. 避免使用 distinct 。指定distinct會導(dǎo)致在結(jié)果中刪除重復(fù)的行，這會對處理時間造成一定的影響。
6. 索引在以下情況失效，應(yīng)注意使用
   

       只要對字段使用函數(shù)，該字段的索引將不起作用。

       只要對該字段進(jìn)行計算，該字段的索引將不起作用。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對億速云的支持。