Hibernate缓存

概述

Hibernate Cache 对于提高应用的性能是非常有用的。缓存的目标就是减少数据库的查询，从而减少应用的吞吐时间。Hibernate提供如下几种缓存类型

• 一级缓存（First Level Cache）： Hibernate一级缓存是和Session对象紧密关联的。Hibernate一级缓存是默认可用的，并且不能关闭它。但是Hibernate提供了可以删除指定object的方法。任何一个在一个session钟缓存的对象在其他session中是不可见的，当session关闭后所有缓存的对象也会丢失。

一级缓存

• 二级缓存（Second Level Cache）： 一级缓存的作用域是Session，而二级缓存的作用域是SessionFactory,这就意味着缓存可以被同一个Session Factory的不同 Session 是可以同时共享缓存实例的。当一个二级缓存被设定，将会发生如下：
  • 如果一个是你实例已经出现在了一级缓存中，则直接返回该实例
  • 如果一个实例在一级缓存中并没有出现，但是相应的实例状态（instace state）被缓存在了二级缓存中，数据将从二级缓存中得到，实例将会被组装和返回。

二级缓存

• 查询缓存： 将常用的、变化不频繁的查询结果缓存起来。

一级缓存

Session session = sessionFactory.openSession();

//第一次查询数据库
session.get(Employee.class, 1L);

Thread.sleep(2000);

//第二次不查询数据库
session.get(Employee.class, 1L);

session.close();

在同一个session中当对象的实例存在时将会直接返回实例，并不会再次执行查询数据库操作。但是hibernate提供了清除缓对象实例的方法，它们是：

• clear() : 该方法会清除session一级缓存的所有对象实例
• evict(Object object) ：该方法清除一级缓存的指定对象

Session session = sessionFactory.openSession();

//第一次查询数据库
session.get(Employee.class, 1L);

Thread.sleep(2000);
        
//清除一级缓存
session.clear();
// or session.evict(employee);

//第二次查询数据库，因为一级缓存已经被清除
session.get(Employee.class, 1L);
session.close();

二级缓存

二级缓存的作用域是 Session Factory

一个事务产生的二级缓存可以在两一个事务中直接访问到。现在做如下测试（设置缓存策略为只读）:

Session session = sessionFactory.openSession();
Session otherSession = sessionFactory.openSession();

Statistics statistics = sessionFactory.getStatistics();
statistics.setStatisticsEnabled(true);


//开启第一个事务
Transaction transaction = session.beginTransaction();

//第一次查询数据库
Employee employee= session.get(Employee.class, 1L);
print("第一次从数据库中查询",statistics);

//第二次从一级缓冲中查询
session.get(Employee.class, 1L);
print("第二次从一级缓冲中查询",statistics);

//清除一级缓存
session.evict(employee);

/从二级缓存中查询
session.get(Employee.class, 1L);
print("从二级缓存中查询",statistics);

//提交第一个事务
transaction.commit();
session.close();

        

//第二个事务
Transaction otherTransaction = otherSession.beginTransaction();

otherSession.get(Employee.class, 1L);
print("另一个事务",statistics);

otherSession.get(Employee.class, 2L);
print("查询另一条记录",statistics);

//提交第二个事务
otherTransaction.commit();
otherSession.close();

最终结果为：

执行结果

• 第一次get的时候缓存中没有，那么从数据库中读一条记录；
• 第二次get的时候是从一级中读取（不读数据库）；
• 当调用evict释放查出的数据后在get会从二级缓存中查（不读数据库）；
• 当开启另一个事务再get时依旧是从二级缓存中读取（二级缓存跨事务）；
• 当查询另一条记录时一、二级缓存中都没有，所以直接在数据库中查询。

Region Factory

Hibernate的二级缓存是对真实的缓存提供者（cache provider）透明的，org.hibernate.cache.spi.RegionFactory接口囊括了缓存提供者应该实现的各种细节，该接口其实是Hibernate和缓存提供者的一个桥梁。比较知名的缓存提供者有：

• Ehcache ： 成熟、使用范围广，本地缓存，单节点
• Hazelcast ：分布式、多节点
• Infinispan ： 分布式、多节点
• Hibernate Redis ： Redis实现的Hibernate二级缓存框架

Hibernate二级缓存策略

• 只读（READ_ONLY）： 当实体数据从来不会改变的时候使用（当尝试更新该实体对象时会抛出异常），该策略比较简单，但性能最佳，适用于那些不需要改动的静态数据。

• 不严格读写（ONSTRICT_READ_WRITE）： 当事务提交后受影响的数据发生变化后缓存才会被更新，因此策略无法保证强一致性，存在一个短暂的窗口期，在这个期间可能从缓存中获取的数据已经是脏数据了。如果应用知识偶尔需要更新数据，并且不需要严格的事务隔离，可以考虑使用该种策略。缓存实例没有被加锁，如果两个事务同时修改数据，我们不知道我们到底拿到了什么数据，这种策略不能保证缓存中的数据和数据库中的数据一致。最好设置缓存的有效期。

• 读写（READ_WRITE）: 这种策略通过加锁保持了数据的强一致性，当一个被缓存的实体数据发生变化，锁将会被添加到缓存中，直到事务被提交才释放该锁，此时当事务访问加锁的实体数据时将会直接访问数据库。

• 事务（TRANSACTIONAL）： 这种策略应用于JTA环境中

缓存管理

如果没有设置缓存过期（expiration）和缓存释放（eviction）策略，缓存将会一致增加直到耗尽所有内存。通常情况下Hibernate将缓存管理的职责转交给缓存提供者（Cache Provider）。

集合的缓存

默认情况下集合是不会被缓存的，只有明确地标注为可缓存，该集合对象才能被缓存。

缓存状态内部的内部表征

实体并没有缓存实体的对象实例到二级缓存中，而是拆散（disassembled）的状态，返回缓存的时候需要重新组装（assembly）。

• 二级缓存中没有保存ID（主键），主键被以cache key的身份保存。
• 被@Transient修饰的属性不会被缓存
• 集合没有被缓存
• 没有关联关系的属性会被以他原来的形式缓存
• 在多对一、 一对一的关联关系的只有外键会缓存

这种设计只是反映了潜在的对应关系，这样提高了空间利用率，同时也方便关联的实体类的协调。

集合缓存的内部表征

在一对多，多对多的集合需要显式地指出才会被缓存。其实Hibernate将每一个集合的缓存放在其他的缓存域中，而不是该实体对象所在的缓存域中，集合缓存域的名称由类名+集合的属性名组成，通过域的名字可以查看到缓存的数据。

还有需要指出的是，只有集合中各个对象的主键会被缓存，然后通过这些主键再去查找对象的其他属性，因此最好把集合中的实体类也设置成可被缓存。

查询缓存

可以HQL 的查询结果也缓存起来，当要经常查询很少发生变大的数据集时做查询缓存是很有用的。要启动查询缓存只要设置hibernate.cache.use_query_cache属性为true即可。

查询缓存的最佳实践

• 进行查询缓存的时候只有实体的主键会被缓存，所以强烈推荐使用二级缓存。

• Hibernate会为每一个查询参数设置一个缓存，因此如果一个查询有很多的查询参数组合，那么这个查询不适合做查询缓存。

• 如果实体对应的数据库的数据会经常发生变动，那么该查询不适合做查询缓存，因为当数据库中的数据发生变化，缓存将会无效，不管已经发生变化的实例是否已经缓存。

• 所有的查询缓存被缓存在rg.hibernate.cache.internal.StandardQueryCache缓存域下。当实体或者集合将要被缓存的时候，可以根据需要自定义缓存参数。可以为每个查询缓存设置域名称，以便为不同的查询缓存提供不同的设置。

• Hibernate在域org.hibernate.cache.spi.UpdateTimestampsCache保存着数据库的最后一个更新的时间戳。当在使用查询缓存的时候这个作用域非常重要，因为Hibernate通过这个来判断缓存的实体是否已经过期。在该缓存域中的属于不应该被释放或者过期处理，因为这里的缓存的数据是为了和在表中数据查询做协调的。最好为这个缓存域设置关闭自动释放和过期处理，因为它也消耗不了太多空间。

参考资料

• http://www.baeldung.com/hibernate-second-level-cache

• https://www.journaldev.com/2969/hibernate-caching-first-level-cache

• https://www.journaldev.com/2980/hibernate-ehcache-hibernate-second-level-cache

最后

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