22. Hibernate 性能之缓存

1. 前言

本节和大家一起聊聊性能优化方案之：缓存。通过本节学习，你将了解到：

什么是缓存，缓存的作用；
HIbernate 中的缓存级别；
如何使用缓存。

2. 缓存

2.1 缓存是什么

现实世界里，缓存是一个无处不在的概念。

家里的米桶中都会储存大米，需要下锅时，直接从米桶里拿出来，而不是等米下锅时去商店采购。只有等到米桶中没有米时，才会去商店。

米桶就是一个类似于缓存的存储体，它的作用是用来缓存大米。

程序中，通俗讲，缓存就是一个用来临时存储数据的地方，便于需要时伸手便可拿到。

更专业上讲，缓存可以在两个速度不匹配的设备之间建立一个缓冲带，适配两者速度。

2.2 Hibernate 中的为什么需要缓存

要搞清楚 Hibernate 为什么需要缓存，那就要了解 Hibernate 使用缓存做什么？

Hibernate 的任务是帮助开发者发送 SQL 语句，从数据库中获取数据。

这个过程并不轻松。从微观角度上讲，Hibernate 要背上行李，通过纵横交织的网络交通，到达数据库服务器，获取数据。然后背起数据，继续行走在四通八达的网络交通，回到程序中。

运气不好时，碰到网络拥堵，就会产生延迟，遇到网络断线，则会丢失数据。

理论上讲，对于每次的数据请求，这个过程都是必须的。

但是，如果多次的请求是同样数据的时候，也就是用户的请求 SQL 是一样的时候，有必要这么不停地来往于数据库服务器吗？

面对这种情况，Hibernate 提供的缓存就起作用了，可以缓存曾经从数据库中获取过的数据。如果下次再需要时，只需要从缓存中获取，而无需翻山涉水，通过网络获取。

Hibernate 的缓存主要是存储曾经操作过的数据，程序逻辑向 Hibernate 发送数据请求操作时，Hibernate 会先查询缓存中有没有，如果存在，则直接从缓存中获取，没有时，才会行走于网络通道，从数据库中获取。

3. Session 缓存

Hibernate 提供有一级和二级缓存，一级缓存也叫 Session 缓存，二级缓存也叫 SessionFactory 缓存。

前面课程中和大家聊过，Session 的使用原则是，需要时创建，用完后关闭，其作用域一般为方法级别。

一级缓存的生命周期和 Session 是一致的，所以，一级缓存中所存储的数据其生命周期也不长，其实际意义就论情况来看了。

SessionFactory 在前面也讨论过，SessionFactory 是应用程序级别的生命周期，所以与其关联的缓存中所保存的数据也可以长时间存在。

默认情况下，Hibernate 的一级缓存是可以直接使用的，二级缓存是没有打开的。需要根据实际情况进行选择。

验证一级缓存

需求：在 Session 关闭之前，连续查询相同的学生两次。

Session session = sessionFactory.openSession();
Transaction transaction = null;
Student stu = null;
try {transaction = session.beginTransaction();stu = (Student) session.get(Student.class, new Integer(1));System.out.println(stu.getStuName());// 查询前面查询过的学生System.out.println("--------------第二次查询------------------");stu = (Student) session.get(Student.class, new Integer(1));System.out.println(stu.getStuName());transaction.commit();
} catch (Exception e) {transaction.rollback();
} finally {session.close();
}

运行结果如下：

Hibernate: selectstudent0_.stuId as stuId1_3_0_,student0_.classRoomId as classRoo6_3_0_,student0_.stuName as stuName2_3_0_,student0_.stuPassword as stuPassw3_3_0_,student0_.stuPic as stuPic4_3_0_,student0_.stuSex as stuSex5_3_0_ fromStudent student0_ wherestudent0_.stuId=?
Hibernate
--------------第二次查询------------------
Hibernate

从输出结果中能得到什么结论？

只有在第一次查询的时候，Hibernate 才会向数据库发送 SQL 语句请求，第二查询时，不需要再发送 SQL 请求，因为缓存中已经存在。

稍微改动一下上述实例，创建两个 Session 对象，用来查询同一个学生：

Session session = sessionFactory.openSession();
Transaction transaction = null;
Student stu = null;
try {transaction = session.beginTransaction();System.out.println("--------------第一次查询------------------");stu = (Student) session.get(Student.class, new Integer(1));System.out.println(stu.getStuName());
} catch (Exception e) {transaction.rollback();
} finally {session.close();
}session = sessionFactory.openSession();
try {transaction = session.beginTransaction();// 查询前面查询过的学生System.out.println("--------------第二次查询------------------");stu = (Student) session.get(Student.class, new Integer(1));System.out.println(stu.getStuName());transaction.commit();
} catch (Exception e) {transaction.rollback();
} finally {session.close();
}

查看控制台上的输出结果：

Hibernate: selectstudent0_.stuId as stuId1_3_0_,student0_.classRoomId as classRoo6_3_0_,student0_.stuName as stuName2_3_0_,student0_.stuPassword as stuPassw3_3_0_,student0_.stuPic as stuPic4_3_0_,student0_.stuSex as stuSex5_3_0_ fromStudent student0_ wherestudent0_.stuId=?
Hibernate
--------------第二次查询------------------
Hibernate: selectstudent0_.stuId as stuId1_3_0_,student0_.classRoomId as classRoo6_3_0_,student0_.stuName as stuName2_3_0_,student0_.stuPassword as stuPassw3_3_0_,student0_.stuPic as stuPic4_3_0_,student0_.stuSex as stuSex5_3_0_ fromStudent student0_ wherestudent0_.stuId=?
Hibernate

每次查询都会发送 SQL 请求，这是因为 Session 缓存中的数据只能提供给本 Session 对象使用。不能跨 Session 使用。

当调用 save （）、update （）或 saveOrUpdate （）方法传递一个对象时，或使用 load （）、 get （）、list （）、iterate （）方法获得一个对象时，该对象都将被加入到 Session 的内部缓存中；
可以通过调用 close（）、clear（）、evict（）方法手工清空缓存中的数据。

前面说过的，Session 生命周期很短，与 Session 关联的一级缓存的生命周期也很短，所以缓存的命中率是很低的。其对系统性能的改善也有限得很。Session 内部缓存的主要作用是保持 Session 内部数据状态同步。

4. SessionFactory 缓存

SessionFactory 缓存也称其为二级缓存，是应用程序级别的缓存。二级缓存在默认情况下是没有启动的，如果开发者想使用二级缓存所提供的功能，则需要通过一系列的操作流程方能让其现身。

Hibernate 本身也提供有二级缓存的功能模块，但只建议用于测试或学习过程。对于生产环境，Hibernae 建议使用专业的第三方缓存框架，如 EhCache 缓存框架。

常用缓存框架：

EhCache；
OSCache；
SwarmCache；
JBossCache。

启动二级缓存

1. 在 Hibernate 的主配置文件中启动并指定二级缓存的实现者；

<property name="cache.use_structured_entries">true</property>
<property name="cache.region.factory_class">org.hibernate.cache.ehcache.EhCacheRegionFactory</property>

2. 添加 EhCache 相关的 JAR 包。这些 JAR 包都可以在下载的 Hibernate 框架包的 lib 文件夹中找到；

ehcache-core-2.4.3.jar；
hibernate-ehcache-4.2.0.Final.jar。

3. 在项目的 src 中添加 EhCache 缓存框架的配置文件 ehcache.xml；

这个配置文件可以在下载的 Hibernate 框架包中的 project 目录下的 etc 中找到。此配置文件中的内容用来配置缓存管理相关信息。

<ehcache>  
<diskStore path="java.io.tmpdir"/>  
<defaultCache  maxElementsInMemory="10000"  eternal="false"  timeToIdleSeconds="120"  timeToLiveSeconds="120"  overflowToDisk="true"  />  
</ehcache>

配置说明：

maxElementsInMemory： 缓存最大数目；
eternal ： 缓存是否持久；
overflowToDisk ： 是否保存到磁盘，当系统当机时；
timeToIdleSeconds ： 当缓存闲置 n 秒后销毁；
timeToLiveSeconds ： 当缓存存活 n 秒后销毁。

在需要缓存的实体类上添加 @cache 注解

@Cache(usage=CacheConcurrencyStrategy.TRANSACTIONAL,include="all",region="student")

只有被 @Cache 注解的实体才会被存储进二级缓存中，此注解有一个 usage 属性，用来配置缓存的策略，是一个枚举类型，有如下几种选择：

CacheConcurrencyStrategy.NONE；
CacheConcurrencyStrategy.NONSTRICT_READ_WRITE： 非严格读写缓存；
CacheConcurrencyStrategy.READ_ONLY： 只读缓存；
CacheConcurrencyStrategy.READ_WRITE： 读写缓存；
CacheConcurrencyStrategy.TRANSACTIONAL： 事务缓存。

Region 指定二级缓存中的区域名，默认为类或者集合的名字。
include 有几个选项，non-lazy 当属性延迟抓取打开时，标记为 lazy=“true” 的实体的属性可能无法被缓存。

做完上面的事情后，再执行前面的两个 Session 对象查询同一个学生的代码，再查看控制台上的信息：

Hibernate: selectstudent0_.stuId as stuId1_1_0_,student0_.classRoomId as classRoo5_1_0_,student0_.stuName as stuName2_1_0_,student0_.stuPassword as stuPassw3_1_0_,student0_.stuSex as stuSex4_1_0_ fromStudent student0_ wherestudent0_.stuId=?
学生姓名：Hibernate
--------------第二次查询------------------
学生姓名：Hibernate

第一次查询时，需要发送 SQL 请求，第二查询时，不再发送 SQL 请求，因为查询过的信息已经被存储在了二级缓存中，Hibernate 会直接从缓存查询。