Hibernate：一级&二级&查询cache / 连接池·源栈课堂·一起帮

Hibernate：一级&二级&查询cache / 连接池

当前系列： JDBC&Hibernate

#信不信？当个的SQL操作，你用JDBC可能会比Hibernate性能更高跑得更快；但项目越来越复杂，人家用Hibernate可能比你用JDBC跑得更快。

一级缓存

其实就是我们前面讲的Unit Of Work的必然结果。除非StatelessSession，否则就自然存在。

已经加载到entityManager或session（以下简称context）里面的entity，再次获取的时候不需要查询数据库。

先获取一个id=x的Student（所有关联对象都被设置成eager load）

em.find(Student.class, 5);

然后，log演示：

-Resolved object in session cache: [Student#5]

无论entity自己，还是关联的entity（包括集合）都会被缓存
如果是context中没有的entity，还是会继续查询

//不会hit DB，因为已经load
em.find(Student.class, 5);
//不会hit DB，因为已经load
em.find(Bed.class, 3);
//会hit DB，因为当前em中没有id=4的Bed
em.find(Bed.class, 4);
//id=5的学生的scoresId为9和10
em.find(Score.class, 9);    //不会hit
em.find(Score.class, 11);   //会hit

但是，如果我们使用criteria查询呢？

//再次使用criteria用name查询Teacher
CriteriaQuery<Teacher> queryOnTeacher = builder.createQuery(Teacher.class);
Root<Teacher> rootOnTeacher = queryOnTeacher.from(Teacher.class);
//fg正是id=5的Student的老师
queryOnTeacher.where(builder.equal(rootOnTeacher.get(Teacher_.name), "fg"));

//不会hit DB
em.createQuery(queryOnTeacher).getFirstResult();

结果就是SELECT * FROM Teacher WHERE name = "fg"的SQL语句依然会执行，但是

对比name="xy"演示，没有：

Initializing object from ResultSet: [Teacher#4]

等log

@想一想@：为什么？因为：

find()方法是根据id查找entity，无论是在context内部，还是整个数据库，id和entity直接有唯一的对应关系
criteria是根据where条件查entity，context内部找不到，不保证整个数据库就找不到

所以，criteria的SELECT是一定要执行的。但是，一旦获取到行数据的id，就可以先在context内部比对：如果已有该id的entity，就可以直接拿来用而不用再次生成……

二级缓存

一级缓存的“范围”是基于context的，也就是说，不同的context之间无法共享entity（演示）；

EntityManager em2 = entityManagerFactory.createEntityManager();
//因为是“新”的em2，所以一级缓存无法生效
em2.find(Student.class, 5);

但二级缓存就可以（在不同的context）全局共享。

开启

二级缓存需要显式开启，指定cache provider，我们这里用Ehcache：

PS：其他还有官方文档推荐的Infinispan，已经非常流行的分布式缓存redis等

首先maven下载包：

<dependency>
    <groupId>net.sf.ehcache</groupId>
    <artifactId>ehcache</artifactId>
    <version>2.10.8</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.hibernate</groupId>
    <artifactId>hibernate-ehcache</artifactId>
    <version>5.1.17.Final</version>
</dependency>

然后在persistence.xml中指定：

<!-- 开启二级缓存，默认false -->
<property name="use_second_level_cache" value="true"/>

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

还需要用@Cacheable标记哪些entity需要被缓存，用@Cache指定具体的缓存方式：

@Cacheable
@Cache(usage = CacheConcurrencyStrategy.READ_ONLY)
public class Student

Hibernate默认的策略是不会缓存任何entity，除非显式声明。该策略可以通过javax.persistence.sharedCache.mode修改（略）

为了演示方便，我们设置格式化的缓存log：

<property name="hibernate.cache.use_structured_entries" value="true"/>

log演示：

-Converting second-level cache entry [CacheEntry(Student)[atai,17,true,[Ljava.lang.Object;@22fcaf0b,null,我是阿泰，泰山的泰，^_^,2011-05-01,MONDAY,5,5,null]] into entity : [Student#5]
跨em查询缓存仍然生效

dehydrated

如前所示，我们就Student设置了缓存，再次根据Id获取某Student时，不会SELECT该Student，但还是会SELECT该Student关联的Bed，为什么呢？

其一，Bed上面没有没有@Cacheable！但即使加了@Cacheable：还是不行。

再@想一想@：为什么？因为：

Student中没有缓存bedId（Student是inverse端）
而所有缓存数据以键值对（Map）的形式存放，键就是Id。

单个entity：dehydrated（脱水），只保留基本的数据（排除方法等）信息，如上所示。或者，用图表示

集合

Hibernate默认不缓存entity的关联集合。

如果要缓存的话，在需要缓存的集合上添加@Cache注解：

@Cache(usage = CacheConcurrencyStrategy.READ_ONLY)
@ManyToMany(mappedBy = "students", fetch = FetchType.EAGER)
private Set<Teacher> teachers = new HashSet<>();

entity的集合中只缓存每个元素的id，每个具体的元素按单个entity脱水（dehydrated）后缓存：

这是org.hibernate.annotations包下的注解（@Cacheable是javax.persistence下的），它包含一个

CacheConcurrencyStrategy

主要的作用是指定缓存并发策略（CacheConcurrencyStrategy），即当多个context同时访问某缓存entity并对其进行读写操作时，如何处理可能产生的冲突。其原理和我们之前学习的事务隔离级别（复习）非常类似。

PS：Hibernate通过大量精妙的设计来保证缓存数据和数据库数据的一致性，但是如果第三方在Hibernate之外修改数据库，Hibernate无从监控。

可选的策略包括：（具体实现依赖于provider，此处仅简单粗略说明）

	说明	性能	数据完整性
READ_ONLY：只读	一旦被缓存，就不能被修改。如果只是在内存（context）中修改，不提交到数据库，就不会影响其他context 试图同步修改后的缓存数据，就会抛异常	高	抛异常
NONSTRICT_READ_WRITE：非严格模式的读写	修改就加独占锁，直到更改完成	较高	低
READ_WRITE：可读可写	修改只加写锁	一般	一般
TRANSACTIONAL：事务级	对可能涉及到的数据都加独占锁	低	高

演示代码：

Student atai = em.find(Student.class, 5);
atai.setAge(20);
//transaction.commit();

EntityManager em2 = entityManagerFactory.createEntityManager();		
Student atai2 = em2.find(Student.class, 5);

region和include

region和缓存设置相关，比如：缓存过期时间，最多缓存多少条数据，缓存满了之后如何处理……，这些配置都可以写在ehCache的配置文件（ehcache.xml）里，一个region一个设置。

我们现在没有指定region，Hibernate默认用该entity类的全名（或集合名）做region。
elCache里也没有entity类的全名对应的region设置，所以使用的就是ehCache的全局默认设置。

<cache name="nh.17bang.Student"
<cache name="normal"

@Cache(region = "normal"
public class Student

elCache以后还会使用，我们后面详解讲。

include指示是否缓存lazy-load的元素。默认是要缓存的，如果不想缓存：

@Cache(include = "non-lazy",
	usage = CacheConcurrencyStrategy.READ_ONLY)

查询缓存

在二级缓存开启的基础上显式开启

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

然后一样要在查询上设置

em.createQuery(queryOnTeacher)
	//设置在createQuery()之后
	.setHint("org.hibernate.cacheable", "true");

使用字符串"org.hibernate.cacheable"和"true"是非常难受的一种写法……

建议专门建一个类，存储相关的字符串常量：

public class QueryCacheStrings {
	public final static String CACHABLE = "org.hibernate.cacheable";
	public final static String TRUE = "true";

log演示：

缓存使用的key：
key: sql: select teacher0_.id as id1_3_, teacher0_.name as name2_3_, teacher0_.age as age3_3_
生成了查询缓存：
Caching query results in region: org.hibernate.cache.internal.StandardQueryCache; timestamp=6698896483094528注意这个时间戳（timestamp）

和二级缓存的关系

没有开启二级缓存，查询缓存也不会启动。

但是，查询缓存的结果直接独立存储，不是像集合那样只存元素id。@想一想@：为什么？

因为查询的结果不一定就是entity的集合啊！可以是multiselect之类的投影呀……

原理

Hibernate仍然会保证缓存数据的正确性（和数据库一致），为了做到这一点，Hibernate需要

记录查询缓存生成时间（以下简称“缓存时间”）和所有相关表最后更改的时间（以下简称“更改时间”）
一旦相关表有更改，就更新其更改时间
将缓存时间和更改时间相比较：
- 如果缓存生成时间在更改时间之后，缓存仍然有效，可以使用；否则
- 缓存失效，删除之，重新查询生成新的缓存

所以，如果查询所涉及的任何一张表的更改，都会导致缓存失效；如果表的更改较为频繁，使用查询缓存是得不偿失的。

连接池

Hibernate自带了一个开发用（即不能用于生成环境）连接池。log演示：

-HHH10001002: Using Hibernate built-in connection pool (not for production use!)maven下载依赖：

<dependency>
	<groupId>org.hibernate</groupId>
	<artifactId>hibernate-hikaricp</artifactId>
	<version>5.1.17.Final</version>
</dependency>

这会直接下载两个jar包：

hikaricp本身
hibernate：hibernate对hikaricp的封装

然后在persistence.xml中配置：

让hibernate使用hikaricp：

<property name="hibernate.connection.provider_class"
	value="org.hibernate.hikaricp.internal.HikariCPConnectionProvider" />

对hikaricp进行配置：

<property name="hibernate.hikari.poolName" value="hh.17bang" />
<property name="hibernate.hikari.minimumIdle" value="2"></property>
<property name="hibernate.hikari.maximumPoolSize" value="5"></property>

演示：

log中没有了build-in Connection pool的提示，反而是hikaricp相关内容，比如：
-HHH000130: Instantiating explicit connection provider: org.hibernate.hikaricp.internal.HikariCPConnectionProvider
控制台显示n条（由hakari配置决定）连接信息
eclipse上显示hikari守护线程：