Hibernate简介

http://www.redsaga.com/hibernate-ref/3.x/zh-cn/html/index.html

http://hi.baidu.com/hitscs/blog/item/b53a3fd3fb8f3b023bf3cfc9.html

使用Hibernate就是将对象模型的数据存放到关系模型的数据库中。实体的类对应关系上的一张表。实体中的属性对应关系数据库中表中的列。实体中的一个实例，对应关系数据库中的一条记录。Hibernate是O-R映射框架，把对象数据映射存储到一张关系表中，另外他还做了一些缓存处理。

Hibernate简介：

一 历史与背景

1 应用程序的分层体系结构

    随着计算机应用软件的发展，应用程序逐渐由单层体系结构发展为多层体系结构。其中，三层结构是目前典型的一种应用软件结构，如图1左。

表述层：提供与用户交互的界面，如GUI（图形用户界面），web页面等；

业务逻辑层：负责各种业务逻辑，直接访问数据库，提供对业务数据的保存、更新、删除和查询操作；

数据库层：负责存放管理应用的持久性业务数据

 

三层结构的特点是：所有下层向上层提供调用的接口，具体实现细节对上层透明。层与层之间存在自上而下的依赖关系，即上层会访问下层的API，但下层不依赖于上层。

2   持久化层（如图1右）

（1）什么叫持久化？

在图1右中，分离出的持久化层封装了数据访问细节，为业务逻辑层提供了面向对象的API。

持久（Persistence），即把数据（如内存中的对象）保存到可永久保存的存储设备中（如磁盘）。持久化的主要应用是将内存中的数据存储在关系型的数据库中，当然也可以存储在磁盘文件中、XML数据文件中等等。

（2）什么叫持久层？

持久层（Persistence Layer），即专注于实现数据持久化应用领域的某个特定系统的一个逻辑层面，将数据使用者和数据实体相关联。

（3）为什么要持久化？增加持久层的作用是什么？

数据库的读写是一个很耗费时间和资源的操作，当大量用户同时直接访问数据库的时候，效率将非常低，如果将数据持久化就不需要每次从数据库读取数据，直接在内存中对数据进行操作，这样就节约了数据库资源，而且加快了系统的反映速度。

增加持久化层提高了开发的效率，使软件的体系结构更加清晰，在代码编写和系统维护方面变得更容易。特别是在大型的应用里边，会更有利。同时，持久化层作为单独的一层，人们可以为这一层独立的开发一个软件包，让其实现将各种应用数据的持久化，并为上层提供服务。从而使得各个企业里做应用开发的开发人员，不必再来做数据持久化的底层实现工作，而是可以直接调用持久化层提供的API。

（4）目前在持久化层领域，实现模式有以下几种：

A 业务逻辑和数据访问耦合

B 主动域对象模式

C ORM模式

D JDO模式

E CMP模式

3 ORM介绍

ORM（Object Relational Mapping），即对象关系映射。

指以O/R原理设计的持久化框架（Framework），包括 O/R机制、SQL自生成、事务处理和Cache管理等。

ORM的实现思想就是将关系数据库中表的数据映射成为对象，以对象的形式展现，这样开发人员就可以把对数据库的操作转化为对这些对象的操作。因此它的目的是为了方便开发人员以面向对象的思想来实现对数据库的操作。

常用的ORM中间件有：

Apache OJB （http://db.apache.org/ojb/）

Cayenne （http://objectstyle.org/cayenne/）

Jaxor （http://jaxor.sourceforge.net）

Hibernate （http://www.hibernate.org）

iBatis （http://www.ibatis.com）

jRelationalFramework （http://ijf.sourceforge.net）

mirage （http://itor.cq2.org/en/oss/mirage/toon）

SMYLE （http://www.drjava.de/smyle）

TopLink （http://otn.oracle.com/products/ias/toplink/index.html）

其中 Hibernate 的轻量级 ORM 模型逐步确立了在 Java ORM 架构中领导地位，甚至取代复杂而又繁琐的 EJB 模型而成为事实上的 Java ORM 工业标准。而且其中的许多设计均被 J2EE 标准组织吸纳而成为最新 EJB 3.0 规范的标准。

二 Hibernate定义

Hibernate是一种Java语言下的对象关系映射解决方案。 它是一种自由、开源的软件。它用来把对象模型表示的对象映射到基于SQL 的关系模型结构中去，为面向对象的领域模型到传统的关系型数据库的映射，提供了一个使用方便的框架。

三 Hibernate的作用

Hibernate 不仅管理Java 类到数据库表的映射（包括从Java数据类型到SQL数据类型的映射），还提供数据查询和获取数据的方法，可以大幅度减少开发时人工使用SQL 和JDBC 处理数据的时间。

它的设计目标是将软件开发人员从大量相同的数据持久层相关编程工作中解放出来。无论是从设计草案还是从一个遗留数据库开始，开发人员都可以采用Hibernate。

四 Hibernate的应用

Hibernate对JDBC进行了非常轻量级的对象封装，使得Java程序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操纵数据库。 Hibernate可以应用在任何使用JDBC的场合，它既可以在Java的客户端程序使用，也可以在Servlet/JSP的Web应用中使用。最具革命意义的是，Hibernate可以在应用EJB（Enterprise JavaBeans是Java应用于企业计算的框架）的J2EE架构中取代CMP，完成数据持久化的重任。

五 Hibernate API简介

1 Hibernate API中的接口可以分为以下几类：

（1） 提供访问数据库的操作的接口，包括session、Transaction、Query接口；

（2） 用于配置Hibernate的接口，Configuration；

（3） 间接接口，使应用程序接受Hibernate内部发生的事件，并作出相关的回应，包括：Interceptor、Lifecycle、Validatable；

（4） 用于扩展Hibernate功能的接口，如UserType、CompositeUserType、IdentifierGenerator接口。

Hibernate内部还封装了JDBC、JTA（Java Transaction API）和JNDI（Java Naming And Directory Interface）。其中，JDBC提供底层的数据访问操作，只要用户提供了相应的JDBC驱动程序，Hibernate可以访问任何一个数据库系统。JTA和JNDI使Hibernate能够和J2EE应用服务器集成。

2       Hibernate的核心接口框图

六   Hibernate的优缺点

（1）优点：
    a.Hibernate 使用 Java 反射机制 而不是字节码增强程序来实现透明性。
    b.Hibernate 的性能非常好，因为它是个轻量级框架。映射的灵活性很出色。
    c. 它支持各种关系数据库，从一对一到多对多的各种复杂关系。

     d.使我们的开发更对象化。

（2）缺点：

    Hibernate限制您所使用的对象模型。例如，一个持久性类不能映射到多个表。

 

 

Hibernate是一个开放源代码的对象关系映射框架，它对JDBC进行了非常轻量级的对象封装，使得Java程序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操纵数据库。 Hibernate可以应用在任何使用JDBC的场合，既可以在Java的客户端程序使用，也可以在Servlet/JSP的Web应用中使用，最具革命意义的是，Hibernate可以在应用EJB的J2EE架构中取代CMP，完成数据持久化的重任。
　　Hibernate的核心接口一共有5个，分别为:Session、SessionFactory、Transaction、Query和Configuration。这5个核心接口在任何开发中都会用到。通过这些接口，不仅可以对持久化对象进行存取，还能够进行事务控制。下面对这五的核心接口分别加以介绍。
　　·Session接口:Session接口负责执行被持久化对象的CRUD操作(CRUD的任务是完成与数据库的交流，包含了很多常见的SQL语句。)。但需要注意的是Session对象是非线程安全的。同时，Hibernate的session不同于JSP应用中的HttpSession。这里当使用session这个术语时，其实指的是Hibernate中的session，而以后会将HttpSesion对象称为用户session。
　　·SessionFactory接口:SessionFactroy接口负责初始化Hibernate。它充当数据存储源的代理，并负责创建Session对象。这里用到了工厂模式。需要注意的是SessionFactory并不是轻量级的，因为一般情况下，一个项目通常只需要一个SessionFactory就够，当需要操作多个数据库时，可以为每个数据库指定一个SessionFactory。
　　·Configuration接口:Configuration接口负责配置并启动Hibernate，创建SessionFactory对象。在Hibernate的启动的过程中，Configuration类的实例首先定位映射文档位置、读取配置，然后创建SessionFactory对象。
　　·Transaction接口:Transaction接口负责事务相关的操作。它是可选的，开发人员也可以设计编写自己的底层事务处理代码。
　　·Query和Criteria接口:Query和Criteria接口负责执行各种数据库查询。它可以使用HQL语言或SQL语句两种表达方式。

Hibernate主键介绍　　

Assigned

　　Assigned方式由程序生成主键值，并且要在save()之前指定否则会抛出异常

　　特点：主键的生成值完全由用户决定，与底层数据库无关。用户需要维护主键值，在调用session.save()之前要指定主键值。

　　Hilo

　　Hilo使用高低位算法生成主键，高低位算法使用一个高位值和一个低位值，然后把算法得到的两个值拼接起来作为数据库中的唯一主键。Hilo方式需要额外的数据库表和字段提供高位值来源。默认请况下使用的表是

　　hibernate_unique_key，默认字段叫作next_hi。next_hi必须有一条记录否则会出现错误。

　　特点：需要额外的数据库表的支持，能保证同一个数据库中主键的唯一性，但不能保证多个数据库之间主键的唯一性。Hilo主键生成方式由Hibernate 维护，所以Hilo方式与底层数据库无关，但不应该手动修改hi/lo算法使用的表的值，否则会引起主键重复的异常。

　　Increment

　　Increment方式对主键值采取自动增长的方式生成新的主键值，但要求底层数据库的支持Sequence。如Oracle，DB2等。需要在映射文件xxx.hbm.xml中加入Increment标志符的设置。

　　特点：由Hibernate本身维护，适用于所有的数据库，不适合多进程并发更新数据库，适合单一进程访问数据库。不能用于群集环境。

　　Identity

　　Identity当时根据底层数据库，来支持自动增长，不同的数据库用不同的主键增长方式。

　　特点：与底层数据库有关，要求数据库支持Identity，如MySQl中是auto_increment, SQL Server 中是Identity，支持的数据库有MySql、SQL Server、DB2、Sybase和HypersonicSQL。 Identity无需Hibernate和用户的干涉，使用较为方便，但不便于在不同的数据库之间移植程序。

　　Sequence

　　Sequence需要底层数据库支持Sequence方式，例如Oracle数据库等

　　特点：需要底层数据库的支持序列，支持序列的数据库有DB2、PostgreSql、Qracle、SAPDb等在不同数据库之间移植程序，特别从支持序列的数据库移植到不支持序列的数据库需要修改配置文件

　　Native

　　Native主键生成方式会根据不同的底层数据库自动选择Identity、Sequence、Hilo主键生成方式

　　特点：根据不同的底层数据库采用不同的主键生成方式。由于Hibernate会根据底层数据库采用不同的映射方式，因此便于程序移植，项目中如果用到多个数据库时，可以使用这种方式。

　　UUID

　　UUID使用128位UUID算法生成主键，能够保证网络环境下的主键唯一性，也就能够保证在不同数据库及不同服务器下主键的唯一性。

　　特点;能够保证数据库中的主键唯一性，生成的主键占用比较多的存贮空间

　　Foreign GUID

　　Foreign用于一对一关系中。GUID主键生成方式使用了一种特殊算法，保证生成主键的唯一性，支持SQL Server和MySQL

Hibernate源码中几个包的作用简要介绍

　　net.sf.hibernate.* 　

　　该包的类基本上都是接口类和异常类

　　net.sf.hibernate.cache.* 　

　　JCS的实现类

　　net.sf.hibernate.cfg.* 　

　　配置文件读取类

　　net.sf.hibernate.collection.* 　

　　Hibernate集合接口实现类，例如List，Set，Bag等等，Hibernate之所以要自行编写集合接口实现类是为了支持lazy loading

　　net.sf.hibernate.connection.* 　

　　几个数据库连接池的Provider

　　net.sf.hibernate.dialect.* 　

　　支持多种数据库特性，每个Dialect实现类代表一种数据库，描述了该数据库支持的数据类型和其它特点，例如是否有AutoIncrement，是否有Sequence，是否有分页sql等等

　　net.sf.hibernate.eg.* 　

　　Hibernate文档中用到的例子

　　net.sf.hibernate.engine.* 　

　　这个包的类作用比较散

　　net.sf.hibernate.expression.* 　

　　HQL支持的表达式

　　net.sf.hibernate.hq.* 　

　　HQL实现

　　net.sf.hibernate.id.* 　

　　ID生成器

　　net.sf.hibernate.impl.* 　

　　最核心的包，一些重要接口的实现类，如果Session，SessionFactory，Query等

　　net.sf.hibernate.jca.* 　

　　JCA支持，把Session包装为支持JCA的接口实现类

　　net.sf.hibernate.jmx.* 　

　　我不懂JMX，只知道JMX是用来编写App Server的管理程序的，大概是JMX部分接口的实现，使得App Server可以通过JMX接口管理Hibernate

　　net.sf.hibernate.loader.* 　

　　也是很核心的包，主要是生成sql语句的

　　net.sf.hibernate.lob.* 　

　　Blob和Clob支持

　　net.sf.hibernate.mapping.* 　

　　hbm文件的属性实现

　　net.sf.hibernate.metadata.* 　

　　PO的Meta实现

　　net.sf.hibernate.odmg.* 　

　　ODMG是一个ORM标准，这个包是ODMG标准的实现类

　　net.sf.hibernate.persister.* 　

　　核心包，实现持久对象和表之间的映射

　　net.sf.hibernate.proxy.* 　

　　Proxy和Lazy Loading支持

　　net.sf.hibernate.ps.* 　

　　该包是PreparedStatment Cache

　　net.sf.hibernate.sql.* 　

　　生成JDBC sql语句的包

　　net.sf.hibernate.test.* 　

　　测试类，你可以用junit来测试Hibernate

　　net.sf.hibernate.tool.hbm2ddl.* 　

　　用hbm配置文件生成DDL

　　net.sf.hibernate.transaction.* 　

　　Hibernate Transaction实现类

　　net.sf.hibernate.type.* 　

　　Hibernate中定义的持久对象的属性的数据类型

　　net.sf.hibernate.util.* 　

　　一些工具类，作用比较散

　　net.sf.hibernate.xml.* 　

　　XML数据绑定

缓存管理

　　Hibernate 中提供了两级Cache，第一级别的缓存是Session级别的缓存，它是属于事务范围的缓存。这一级别的缓存由hibernate管理的，一般情况下无需进行干预；第二级别的缓存是SessionFactory级别的缓存，它是属于进程范围或群集范围的缓存。这一级别的缓存可以进行配置和更改，并且可以动态加载和卸载。 Hibernate还为查询结果提供了一个查询缓存，它依赖于第二级缓存。

　　1. 一级缓存和二级缓存的比较：第一级缓存 第二级缓存 存放数据的形式 相互关联的持久化对象 对象的散装数据 缓存的范围 事务范围，每个事务都有单独的第一级缓存进程范围或集群范围，缓存被同一个进程或集群范围内的所有事务共享 并发访问策略由于每个事务都拥有单独的第一级缓存，不会出现并发问题，无需提供并发访问策略由于多个事务会同时访问第二级缓存中相同数据，因此必须提供适当的并发访问策略，来保证特定的事务隔离级别 数据过期策略没有提供数据过期策略。处于一级缓存中的对象永远不会过期，除非应用程序显式清空缓存或者清除特定的对象必须提供数据过期策略，如基于内存的缓存中的对象的最大数目，允许对象处于缓存中的最长时间，以及允许对象处于缓存中的最长空闲时间 物理存储介质内存内存和硬盘。对象的散装数据首先存放在基于内在的缓存中，当内存中对象的数目达到数据过期策略中指定上限时，就会把其余的对象写入基于硬盘的缓存中。缓存的软件实现 在Hibernate的Session的实现中包含了缓存的实现由第三方提供，Hibernate仅提供了缓存适配器(CacheProvider)。用于把特定的缓存插件集成到Hibernate中。启用缓存的方式只要应用程序通过Session接口来执行保存、更新、删除、加载和查询数据库数据的操作，Hibernate就会启用第一级缓存，把数据库中的数据以对象的形式拷贝到缓存中，对于批量更新和批量删除操作，如果不希望启用第一级缓存，可以绕过Hibernate API，直接通过JDBC　API来执行指操作。用户可以在单个类或类的单个集合的粒度上配置第二级缓存。如果类的实例被经常读但很少被修改，就可以考虑使用第二级缓存。只有为某个类或集合配置了第二级缓存，Hibernate在运行时才会把它的实例加入到第二级缓存中。 用户管理缓存的方式第一级缓存的物理介质为内存，由于内存容量有限，必须通过恰当的检索策略和检索方式来限制加载对象的数目。Session的evit()方法可以显式清空缓存中特定对象，但这种方法不值得推荐。 第二级缓存的物理介质可以是内存和硬盘，因此第二级缓存可以存放大量的数据，数据过期策略的maxElementsInMemory属性值可以控制内存中的对象数目。管理第二级缓存主要包括两个方面：选择需要使用第二级缓存的持久类，设置合适的并发访问策略：选择缓存适配器，设置合适的数据过期策略。

　　2. 一级缓存的管理： 当应用程序调用Session的save()、update()、savaeOrUpdate()、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为应用程序提供了两个管理缓存的方法： evict(Object obj)：从缓存中清除参数指定的持久化对象。 clear()：清空缓存中所有持久化对象。

　　3. 二级缓存的管理：

　　3.1. 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。

　　Hibernate的二级缓存策略，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。

　　3.2. 什么样的数据适合存放到第二级缓存中？ 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,指的是供应用参考的常量数据，它的实例数目有限，它的实例会被许多其他类的实例引用，实例极少或者从来不会被修改。

　　3.3. 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。

　　3.4. 常用的缓存插件 Hibernater 的二级缓存是一个插件，下面是几种常用的缓存插件：

　　l EhCache：可作为进程范围的缓存，存放数据的物理介质可以是内存或硬盘，对Hibernate的查询缓存提供了支持。

　　l OSCache：可作为进程范围的缓存，存放数据的物理介质可以是内存或硬盘，提供了丰富的缓存数据过期策略，对Hibernate的查询缓存提供了支持。

　　l SwarmCache：可作为群集范围内的缓存，但不支持Hibernate的查询缓存。

　　l JBossCache：可作为群集范围内的缓存，支持事务型并发访问策略，对Hibernate的查询缓存提供了支持。

　　3.5. 配置二级缓存的主要步骤：

　　1) 选择需要使用二级缓存的持久化类，设置它的命名缓存的并发访问策略。这是最值得认真考虑的步骤。

　　2) 选择合适的缓存插件，然后编辑该插件的配置文件。

 

 

学习方法：

学习Hibernate主要不是在学习Hibernat怎么配置，用工具怎么生成hbm文件，如果你把重点放在这里，基本上等于白学了Hibernate。Hibernate的精华在于无与伦比的灵巧的对象持久层设计，这些持久层设计经验不会因为你不用 Hibernate而丧失掉，我自己学习Hibernate，已经明显感觉到对持久层设计能力已经长了很多经验值了，这些经验甚至不光可以用在Java 上，用在.net上也是一样。

不管JDO也好，Hibernate也好，TopLink也好，CocoBase也好，还是 Castor，还是什么Torque，OJB，软件的使用和配置方法可以各异，但本质上都是ORM，都是对JDBC的对象持久层封装，所以万变不离其宗。学习Hibernate也不要舍本逐末的去学各种五花八门的工具，重点掌握它的对象持久层设计理念。