Hibernate：二级缓存

缓存(Cache)：计算机领域非常通用的概念。它介于应用程序和永久性数据存储源(如硬盘上的文件或者数据库)之间，其作用是降低应用程序直接读写永久性数据存储源的频率，从而提高应用的运行性能。缓存中的数据是数据存储源中数据的拷贝。缓存的物理介质通常是内存。

Hibernate中提供了两个级别的缓存：

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。

第二级别的缓存是 SessionFactory 级别的缓存，它是属于进程范围的缓存。

1，一级缓存和二级缓存

Session级别的是一级缓存不需要开发者关心，默认总是有效的，当应用保存持久化实体、修改持久化实体时，Sessioin并不会立即把这种改变flush到数据库，而是缓存在当前Session的一级缓存中，除非程序显式调用Session的flush()方法，或程序关闭Session时才会把这些改变一次性的flush到底层数据库——通过这种缓存，可以减少与数据库交互，从而提高数据库访问性能。

在 Session 接口的实现中包含一系列的 Java 集合，这些 Java 集合构成了 Session 缓存。只要 Session 实例没有结束生命周期，且没有清理缓存，则存放在它缓存中的对象也不会结束生命周期。

Session缓存的操作

flush：Session 按照缓存中对象的属性变化来同步更新数据库。

默认情况下 Session 在以下时间点刷新缓存：

显式调用 Session 的 flush() 方法。

当应用程序调用 Transaction 的 commit（）方法的时, 该方法先 flush ，然后在向数据库提交事务。

当应用程序执行一些查询(HQL, Criteria)操作时，如果缓存中持久化对象的属性已经发生了变化，会先 flush 缓存，以保证查询结果能够反映持久化对象的最新状态。

flush 缓存的例外情况：如果对象使用 native 生成器生成 OID，那么当调用 Session 的 save() 方法保存对象时, 会立即执行向数据库插入该实体的 insert 语句。

commit () 和 flush() 方法的区别：flush 执行一系列 sql 语句，但不提交事务；commit 方法先调用flush() 方法，然后提交事务，意味着提交事务意味着对数据库操作永久保存下来。

SessionFactory级别的二级缓存时全局性的，应用的所有Session都共享这个二级缓存。不过，SessionFactory级别的二级缓存默认是关闭的，必须由程序显式开启。一旦在应用中开启了二级缓存，当Session需要抓取数据时，Session将会先查找一级缓存，再查找二级缓存，只有当一级缓存和二级缓存中都没有需要抓取的数据时，才会去查找底层数据库。在适当情况下，合理地设置Hibernate的二级缓存也可以很好地提高应用的数据库访问性能。

SessionFactory 的缓存可以分为两类：

内置缓存: Hibernate 自带的, 不可卸载。通常在 Hibernate 的初始化阶段，Hibernate 会把映射元数据和预定义的 SQL 语句放到 SessionFactory 的缓存中，映射元数据是映射文件中数据（.hbm.xml 文件中的数据）的复制。该内置缓存是只读的。

外置缓存(二级缓存)：一个可配置的缓存插件。在默认情况下, SessionFactory 不会启用这个缓存插件。外置缓存中的数据是数据库数据的复制，外置缓存的物理介质可以是内存或硬盘。

适合放入二级缓存中的数据：

很少被修改。

不是很重要的数据, 允许出现偶尔的并发问题。

不适合放入二级缓存中的数据：

经常被修改。

财务数据, 绝对不允许出现并发问题。

与其他应用程序共享的数据。

2，开启二级缓存

为了开启Hibernate二级缓存，需要在hibernate.cfg.xml文件中设置如下属性：
<property name="hibernate.cache.use_second_level_cache">true</property>
一旦开启了二级缓存，并且设置了对某个持久化实体类启用缓存，SessionFactory就会缓存应用访问过的该实体类的每个对象，除非缓存的数据超出缓存空间。

实际应用一般不需要开发者自己实现缓存，直接使用第三方提供的开源缓存实现即可。因此，在hibernate.cfg.xml文件中设置开启缓存后，还需要设置使用哪种二级缓存实现类。
<property name="hibernate.cache.region.factory_class">org.hibernate.cache.ehcache.internal.EhcacheRegionFactory</property>
二级缓存是可配置的的插件, Hibernate 允许选用以下类型的缓存：

缓存 缓存实现类 类型 集群安全 查询缓存支持

ConcurrentHashMap org.hibernate.testing.cache.CachingRegionFactory 内存

EhCache org.hibernate.ache.echache.EhCacheRegionFactory 内存、缓存、事务性、支持集群是是

Infinispan org.hibernate.cache.infinispan.InfinispanRegionFactory 事务性，支持集群是是

开启二级缓存

（1）在hibernate.cfg.xml中开启二级缓存。需要做两件事：设置启用二级缓存&设置二级缓存的实现类。
<property name="hibernate.cache.use_second_level_cache">true</property>
<property name="hibernate.cache.region.factory_class">org.hibernate.cache.ehcache.internal.EhcacheRegionFactory</property>
（2）将二级缓存的JAR包添加到项目中：将Hibernate目录下的lib/optional\下的对应缓存的JAR包复制到应用的类加载路径中，另外还需要另外两个JAR包。

（3）将缓存实现所需要的配置文件添加到系统的类加载路径中。对于EhCache缓存，它需要一个ehcache.xml配置文件
<?xml version="1.0" encoding="GBK" ?>
<ehcache><diskStore path="java.io.tmpdir"/><defaultCachemaxElementsInMemory="10000"eternal="false"timeToIdleSeconds="120"timeToLiveSeconds="120"maxElementsOnDisk="10000000"diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"memoryStoreEvictionPolicy="LRU"/>
</ehcache>
（4）设置对哪些实体类、实体的那些集合启用二级缓存。这一步有两种方式：

修改要使用缓存的持久化类文件，使用Hibernate提供的@Cache注解修饰该持久化类，或使用该注解修饰集合属性。

在hibernate.cfg.xml文件中使用<class-cache.../>或<collection-cache.../>元素对指定的持久化类、集合属性启用二级缓存。

上面两种设置方式只是存在形式不同，本质完全相同。通常来说，推荐采用第一种方式，在这种方式下，不同实体的缓存策略放在不同的持久化类中管理，更符合软件工程中分而治之的策略。
@Cache(usage = CacheConcurrencyStrategy.READ_ONLY)
public class Animal {private int id;private String name;public Animal() {}//省略get()和set()方法
}
二级缓存的并发访问策略：两个并发的事务同时访问持久层的缓存的相同数据时，也有可能出现各类并发问题。二级缓存可以设定以下 4 种类型的并发访问策略，每一种访问策略对应一种事务隔离级别。

非严格读写(Nonstrict-read-write)：不保证缓存与数据库中数据的一致性。提供 Read Uncommited 事务隔离级别，对于极少被修改，而且允许脏读的数据，可以采用这种策略。

读写型(Read-write)：提供 Read Commited 数据隔离级别。对于经常读但是很少被修改的数据，可以采用这种隔离类型，因为它可以防止脏读。

事务型(Transactional)：仅在受管理环境下适用。它提供了 Repeatable Read 事务隔离级别。对于经常读但是很少被修改的数据，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。

只读型(Read-Only)：提供 Serializable 数据隔离级别，对于从来不会被修改的数据，可以采用这种访问策略。

（5）测测试缓存效果
public class Main {public static void main(String[] args) {Configuration conf = new Configuration().configure();ServiceRegistry serviceRegistry = new StandardServiceRegistryBuilder().configure().build();SessionFactory sf = conf.buildSessionFactory(serviceRegistry);Session session =   sf.openSession();session.beginTransaction();List<Animal> list  = (List<Animal>)session.createQuery("from Animal").list();session.getTransaction().commit();System.out.println("----------------------");// 打开第二个SessionSession sess2 = sf.openSession();sess2.beginTransaction();// 根据主键加载实体，系统将直接从二级缓存读取// 因此不会发出查询的SQL语句Animal news = (Animal)sess2.load(Animal.class , 1);System.out.println(news.getName());sess2.getTransaction().commit();}
}

3，管理缓存和统计缓存

1、Session级别的一级缓存是局部缓存，它只对当前Session有效。

对于Session级别的一级缓存而言，所有经过它操作的实体，不管使用save()、update()或saveOrUpdate()方法保存一个对象，还是使用load()、get()、list()、iterate()或scroll()方法获得一个对象，该对象都将被放入Session级别的一级缓存中——在Session调用flush()方法或close()方法之前，这些对象将一直缓存在一级缓存中。

在某些特殊的情况下，列入正在处理一个大对象（开销非常大），可能需要从一级缓存中去掉这个大对象或集合属性，可以调用Session的evict(Object object)方法，将该对象或集合从一级缓存中剔除。如果想把所有的对象都从Session中彻底清除，则调用Session的clear()方法即可。

为了判断某个对象是否处于Session缓存中，可以借助于Session提供的contains(Object object)方法，该方法返回一个boolean值，用于标识某个实例是否处于当前Session的缓存中。

2、SessionFactory级别的二级缓存是全局缓存，它对所有的Session都有效的。

SessionFactory提供了一个getCache()方法，该方法的返回值是Cache对象，通过该对象即可操作二级缓存中的实体、集合等。
Cache cache = sf.getCache();
//清除指定的News对象
cache.evictEntity(New.class,id);
//清除所有的News对象
cache.evictEntiryRegion(News.class);
//清除指定id的News所关联的参与者集合属性
cache.evictCollection("News.actors,id);
//清除所有News所关联的参与者集合属性
cache.evictCollection("News.actors");
为了更好地统计二级缓存中的内容，可以借助于Hibernate的统计API。为了开启二级缓存的统计功能，也需要在hibernate.cfg.xml文件中进行配置。

<property name="hibernate.generate_statistics">true</property>

<property name="cache.use_structured_entries">true</property>
可以通过如下方式查看二级缓存的内容：
// ----------统计二级缓存----------
Map cacheEntries = sf.getStatistics()// 二级缓存的名字默认与持久化类的类名相同.getSecondLevelCacheStatistics("org.crazyit.app.domain.News").getEntries();
System.out.println(cacheEntries);

4，查询缓存

对于经常使用的查询语句，如果启用了查询缓存，当第一次执行查询语句时，Hibernate 会把查询结果存放在查询缓存中。以后再次执行该查询语句时，只需从缓存中获得查询结果, 从而提高查询性能，查询缓存依赖于二级缓存。

查询缓存使用于如下场合：

应用程序运行时经常使用查询语句。
很少对与查询语句检索到的数据进行插入, 删除和更新操作。

启用查询缓存的步骤：

置二级缓存, 因为查询缓存依赖于二级缓存。
在 hibernate 配置文件中启用查询缓存。

<property name="hibernate.cache.use_query_cache">true</property>

对于希望启用查询缓存的查询语句, 调用 Query 的 setCacheable() 方法。

public class NewsManager{static Configuration conf = new Configuration().configure();// 以Configuration实例创建SessionFactory实例static ServiceRegistry serviceRegistry = new StandardServiceRegistryBuilder().applySettings(conf.getProperties()).build();static SessionFactory sf = conf.buildSessionFactory(serviceRegistry);public static void main(String[] args) throws Exception{NewsManager mgr = new NewsManager();mgr.cacheQuery();mgr.stat();}private void noCacheQuery(){Session session = sf.getCurrentSession();session.beginTransaction();List titles  = session.createQuery("select news.title from News news")// 其实无需设置，默认就是关闭缓存的。.setCacheable(false).list();for(Object title : titles){System.out.println(title);}System.out.println("-------------------------");// 第二次查询，因为没有使用查询缓存，因此会重新发出SQL语句进行查询titles  = session.createQuery("select news.title from News news")// 其实无需设置，默认就是关闭缓存的。.setCacheable(false).list();for(Object title : titles){System.out.println(title);}session.getTransaction().commit();}private void cacheQuery(){Session session = sf.getCurrentSession();session.beginTransaction();List titles  = session.createQuery("select news.title from News news")// 开启查询缓存.setCacheable(true).list();for(Object title : titles){System.out.println(title);}session.getTransaction().commit();System.out.println("-------------------------");Session sess2 = sf.getCurrentSession();sess2.beginTransaction();// 第二次查询，使用查询缓存，因此不会重新发出SQL语句进行查询titles  = sess2.createQuery("select news.title from News news")// 开启查询缓存.setCacheable(true).list();for(Object title : titles){System.out.println(title);}sess2.getTransaction().commit();}// 开启查询缓存，但使用iterate()方法查询，因此也不能缓存public static void cacheQueryIterator(){Session session = sf.getCurrentSession();session.beginTransaction();Iterator it  = session.createQuery("select news.title from News news")// 开启查询缓存.setCacheable(true).iterate();while(it.hasNext()){System.out.println(it.next());}session.getTransaction().commit();System.out.println("-------------------------");Session sess2 = sf.getCurrentSession();sess2.beginTransaction();// 第二次查询，虽然使用了查询缓存，但由于使用iterate()获取查询结果，// 因此无法利用查询缓存。it  = sess2.createQuery("select news.title from News news")// 开启查询缓存.setCacheable(true).iterate();while(it.hasNext()){System.out.println(it.next());}sess2.getTransaction().commit();}private void stat(){//----------统计查询缓存----------long hitCount = sf.getStatistics()//查询缓存的名字与HQL语句或SQL语句相同.getQueryStatistics("select news.title from News news").getCacheHitCount();System.out.println("查询缓存命中的次数：" + hitCount);}
}

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Hibernate：二级缓存

1，一级缓存和二级缓存

2，开启二级缓存

3，管理缓存和统计缓存

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