Hibernate 二级缓存 总结整理

和《Hibernate 关系映射 收集、总结整理》 一样,本篇文章也是我很早之前收集、总结整理的,在此也发上来 希望对大家有用。因为是很早之前写的,不当之处请指正。

 

1、缓存:缓存是什么,解决什么问题?

位于速度相差较大的两种硬件/软件之间的,用于协调两者数据传输速度差异的结构,均可称之为 Cache(摘自Robbin的《缓存技术浅谈》)。目的:让数据更接近于应用程序,协调速度不匹配,使访问速度更快。(请参考http://baike.baidu.com/view/907.htm 了解更多缓存知识)

    高速缓存不属于Hibernate等,属于独立产品或框架,可单独使用。

 

常见缓存算法:

a)         LFU(Least Frequently Used:最近不常被使用(命中率低),一定时间段内使用次数最少的

b)        LRU(Least Recently Used:最近很少使用(LinkedHashMap),没有被使用时间最长的

c)        FIFO(First In First Out:先进先出

 

2、缓存策略

1.对象缓存

2.查询缓存

3.页面缓存

1.动态页面缓存

2.Servlet缓存

3.页面片段缓存

 

3、缓存分类

    1.         Web缓存:

                     i.              浏览器缓存:ajax(在客户端缓存)、HTTP协议

                     ii.          代理服务器缓存

    2.       操作系统缓存:如用于减少磁盘操作

    3.        数据库缓存:

                         i.              结果缓存:

                         ii.             排序缓存

                         iii.            插入缓存

                         iv.            日志缓存

                         v.              ………………

    4.         应用程序缓存

                        i.              对象缓存

                         ii.              查询缓存

                         iii.              页面缓存

                             1.         动态页面静态化:网页静态化、独立图片服务器

                             2.         页面局部缓存:

                             3.        请求回应缓存:

 

4、常见Java缓存框架

    §           EHCache

    §           OSCache

    §           JBossCache

    §           SwarmCache

 

5、通用缓存产品

    §           Memcached:在大规模互联网应用下使用,可用于分布式环境,每秒支撑1.5万~2万次请求

    §           Tokyo Tyrant:兼容memcached协议,可以持久化存储,支持故障切换,对缓存服务器有高可靠性要求可以使用,每秒支撑0.5万~0.8万次请求

 

6、基于Web应用的缓存应用场景:

 

(摘自bluedavy的《大型网站架构演化》

8、缓存实战:

8.4、ORM缓存

8.4.1、目的:

Hibernate缓存:使当前数据库状态的表示接近应用程序,要么在内存中,要么在应用程序服务器机器的磁盘上。高速缓存是数据的一个本地副本,处于应用程序和数据库之间,可用来避免数据库的命中。

8.4.2、避免数据库命中:

应用程序根据标识符到缓存查,有就返回,没有再去数据库.

8.4.3、ORM缓存分类

一级缓存、二级缓存

8.4.4、缓存范围

1、事务范围高速缓存,对应于一级缓存(单Session)

       2、过程(JVM)范围高速缓存,对应于二级缓存(单SessionFactory)

              3、集群范围高速缓存,对应于二级缓存(多SessionFactory)

8.4.5、缓存哪些数据

              1、很少改变的数据;

2、不重要的数据,如论坛帖子,无需实时的数据;

              3、应用程序固有的而非共享的。

              4、读大于写有用

 

 

8.4.6、Hibernate缓存架构

 

图摘自《Hibernate in Action》

§           Hibernate中的二级缓存是可插拔的。

§           Hibernate二级缓存支持对象缓存、集合缓存、查询结果集缓存,对于查询结果集缓存可选。

§           查询缓存:需要两个额外的物理高速缓存区域:一个用于存放查询的结果集;另一个用于存储表上次更新的时间戳

 

 

 

8.4.6.2、高速缓存实战(ehcache)

8.4.6.2.1、全局配置(hibernate.cfg.xml)

Java代码  
  1. <!-- 开启二级缓存 -->  
  2. <property name="hibernate.cache.use_second_level_cache">true</property>  
  3. <!-- 开启查询缓存 -->  
  4. <property name="hibernate.cache.use_query_cache">true</property>  
  5. <!-- 二级缓存区域名的前缀 -->  
  6. <!--<property name="hibernate.cache.region_prefix">h3test</property>-->  
  7. <!-- 高速缓存提供程序 -->  
  8. <property name="hibernate.cache.region.factory_class">  
  9. net.sf.ehcache.hibernate.EhCacheRegionFactory  
  10. </property>  
  11. <!-- 指定缓存配置文件位置 -->  
  12. <property name="hibernate.cache.provider_configuration_file_resource_path">  
  13. ehcache.xml  
  14. </property>  
  15. <!-- 强制Hibernate以更人性化的格式将数据存入二级缓存 -->  
  16. <property name="hibernate.cache.use_structured_entries">true</property>  
  17.   
  18. <!-- Hibernate将收集有助于性能调节的统计数据 -->  
  19. <property name="hibernate.generate_statistics">true</property>  

 

 8.4.6.2.2、ehcache配置(ehcache.xml)

Java代码  
  1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>  
  2. <ehcache name="h3test">  
  3.    <defaultCache  
  4.       maxElementsInMemory="100"  
  5.       eternal="false"  
  6.       timeToIdleSeconds="1200"  
  7.       timeToLiveSeconds="1200"  
  8.       overflowToDisk="false">  
  9.     </defaultCache>  
  10. </ehcache>  

 

 8.4.6.2.3、实体只读缓存

1、修改FarmModel.hbm.xml,添加如下红色部分配置,表示实体缓存并只读

Java代码  
  1. <hibernate-mapping>  
  2.     <class name="cn.javass.h3test.model.FarmModel" table="TBL_FARM">  
  3.         <cache usage="read-only"/>  
  4.     ……  
  5. </hibernate-mapping>  

 

 2、测试代码

Java代码  
  1. public static void readonlyTest() {  
  2.       SessionFactory sf =   
  3. new Configuration().configure().buildSessionFactory();  
  4.           
  5.       Session session1 = sf.openSession();  
  6.       Transaction t1 = session1.beginTransaction();  
  7.       //确保数据库中有标识符为1的FarmModel  
  8.       FarmModel farm = (FarmModel) session1.get(FarmModel.class, 1);  
  9.       //如果修改将报错,只读缓存不允许修改  
  10.       //farm.setName("aaa");  
  11.       t1.commit();  
  12.      session1.close();  
  13.           
  14.           
  15.       Session session2 = sf.openSession();  
  16.       Transaction t2 = session2.beginTransaction();  
  17.           
  18.       farm = (FarmModel) session2.get(FarmModel.class, 1);  
  19.           
  20.       t2.commit();  
  21.       session2.close();  
  22.       sf.close();  
  23. }  

 

   §           只读缓存不允许更新,将报错Can‘t write to a readonly object。

   §           允许新增,(现在2。0 新增直接添加到二级缓存)

 

8.4.6.2.4、实体非严格读/写缓存

 

1、修改FarmModel.hbm.xml,添加如下红色部分配置,表示实体缓存并非严格读/写

Java代码  
  1. <hibernate-mapping>  
  2.     <class name="cn.javass.h3test.model.FarmModel" table="TBL_FARM">  
  3.         <cache usage="nonstrict-read-write"/>  
  4.     ……  
  5. </hibernate-mapping>  

 

 2、测试代码

Java代码  
  1. public static void nonstrictReadWriteTest () {  
  2.       SessionFactory sf =   
  3. new Configuration().configure().buildSessionFactory();  
  4.           
  5.       Session session1 = sf.openSession();  
  6.       Transaction t1 = session1.beginTransaction();  
  7.       //确保数据库中有标识符为1的FarmModel  
  8.       FarmModel farm = (FarmModel) session1.get(FarmModel.class, 1);  
  9.       t1.commit();  
  10.      session1.close();  
  11.           
  12.           
  13.       Session session2 = sf.openSession();  
  14.       Transaction t2 = session2.beginTransaction();  
  15.           
  16.       farm = (FarmModel) session2.get(FarmModel.class, 1);  
  17.           
  18.       t2.commit();  
  19.       session2.close();  
  20.       sf.close();  
  21. }  

       §           允许更新,更新后缓存失效,需再查询一次。

       §           允许新增,新增记录自动加到二级缓存中。

       §           整个过程不加锁,不保证。

 

8.4.6.2.5、实体读/写缓存

1、修改FarmModel.hbm.xml,添加如下红色部分配置,表示实体缓存并读/写

Java代码  
  1. <hibernate-mapping>  
  2.     <class name="cn.javass.h3test.model.FarmModel" table="TBL_FARM">  
  3.         <cache usage="read-write"/>  
  4.     ……  
  5. </hibernate-mapping>   

 

2、测试代码

Java代码  
  1. public static void readWriteTest() {  
  2.     SessionFactory sf =   
  3. new Configuration().configure().buildSessionFactory();  
  4.           
  5.     Session session1 = sf.openSession();  
  6.     Transaction t1 = session1.beginTransaction();  
  7.     //确保数据库中有标识符为1的FarmModel  
  8.     FarmModel farm = (FarmModel) session1.get(FarmModel.class, 1);  
  9.     farm.setName("as");  
  10.     t1.commit();  
  11.     session1.close();  
  12.               
  13.     Session session2 = sf.openSession();  
  14.     Transaction t2 = session2.beginTransaction();  
  15.     farm = (FarmModel) session2.get(FarmModel.class, 1);  
  16.     t2.commit();  
  17.     session2.close();  
  18.     sf.close();  
  19. }   

    §          允许更新,更新后自动同步到缓存。

    §          允许新增,新增记录后自动同步到缓存。

    §           保证read committed隔离级别及可重复读隔离级别(通过时间戳实现)

    §           整个过程加锁,如果当前事务的时间戳早于二级缓存中的条目的时间戳,说明该条目已经被别的事务修改了,此时重新查询一次数据库,否则才使用缓存数据,因此保证可重复读隔离级别。

 

8.4.6.2.6、实体事务缓存

需要特定缓存的支持和JTA事务支持,此处不演示。

 

8.4.6.2.7、集合缓存

此处演示读/写缓存示例,其他自测

1、修改FarmModel.hbm.xml,添加如下红色部分配置,表示实体缓存并读/写

Java代码  
  1. <hibernate-mapping>  
  2.     <class name="cn.javass.h3test.model.UserModel" table="TBL_USER">  
  3.         <cache usage="read-write" />  
  4.         <set name="farms" cascade="all" inverse="true" lazy="false">  
  5.             <cache usage="read-write"/>  
  6.             <key column="fk_user_id"/>  
  7.             <one-to-many class="cn.javass.h3test.model.FarmModel"/>  
  8.         </set>  
  9.     </class>  
  10. </hibernate-mapping>  

 

2、测试代码

Java代码  
  1. public static void collectionReadWriteTest() {  
  2. SessionFactory sf =   
  3. new Configuration().configure().buildSessionFactory();  
  4.           
  5.     Session session1 = sf.openSession();  
  6.     Transaction t1 = session1.beginTransaction();  
  7.     //确保数据库中有标识符为118的UserModel  
  8.     UserModel user = (UserModel) session1.get(UserModel.class, 118);  
  9.     user.getFarms();  
  10.     t1.commit();  
  11.     session1.close();  
  12.           
  13.     Session session2 = sf.openSession();  
  14.     Transaction t2 = session2.beginTransaction();  
  15.     user = (UserModel) session2.get(UserModel.class, 118);  
  16.     user.getFarms();  
  17.     t2.commit();  
  18.     session2.close();  
  19.     sf.close();  
  20. }   

    §           和实体并发策略有相同含义;

    §           但集合缓存只缓存集合元素的标识符,在二级缓存中只存放相应实体的标识符,然后再通过标识符去二级缓存查找相应的实体最后组合为集合返回。

 

 

8.4.6.2.8、查询缓存

1、保证全局配置中有开启了查询缓存。

2、修改FarmModel.hbm.xml,添加如下红色部分配置,表示实体缓存并读/写

Java代码  
  1. <hibernate-mapping>  
  2.     <class name="cn.javass.h3test.model.FarmModel" table="TBL_FARM">  
  3.         <cache usage="read-write"/>  
  4.     ……  
  5. </hibernate-mapping>   

  3、测试代码

Java代码  
  1. public static void queryCacheTest() {  
  2. SessionFactory sf =   
  3. new Configuration().configure().buildSessionFactory();  
  4.        
  5. Session session1 = sf.openSession();  
  6.     Transaction t1 = session1.beginTransaction();  
  7.     Query query = session1.createQuery("from FarmModel");  
  8.     //即使全局打开了查询缓存,此处也是必须的  
  9.     query.setCacheable(true);  
  10.     List<FarmModel> farmList = query.list();  
  11.     t1.commit();  
  12.     session1.close();  
  13.       
  14.     Session session2 = sf.openSession();  
  15.     Transaction t2 = session2.beginTransaction();  
  16.     query = session2.createQuery("from FarmModel");  
  17.     //即使全局打开了查询缓存,此处也是必须的  
  18.     query.setCacheable(true);  
  19.     farmList = query.list();  
  20.     t2.commit();  
  21.     session2.close();  
  22.         sf.close();  
  23. }  

      §           和实体并发策略有相同含义;

      §           和集合缓存类似,只缓存集合元素的标识符,在二级缓存中只存放相应实体的标识符,然后再通过标识符 去二级缓存查找相应的实体最后组合为集合返回。

  

 

8.4.6.2.9、高速缓存区域

Hibernate在不同的高速缓存区域保存不同的类(实体)/集合,如果不配置区域默认都保存到“默认缓存”(defaultCache)中。

  每一个区域可以设置过期策略、缓存条目大小等等。

  对于类缓存,默认区域名是全限定类名,如cn.javass.h3test.model.UserModel。

  对于集合而言,默认区域名是全限定类名+属性名,如cn.javass.….UserModel.farms。

  可通过hibernate.cache.region_prefix指定特定SessionFactory的区域前缀,如前缀是h3test,则如类缓存的区域名就是h3test. cn.javass.h3test.model.UserModel。如果应用程序使用多个SessionFactory 这可能是必须的。

 

    可通过<cache usage="read-write" region="区域名"/>自定义区域名,不过默认其实就可以了。

 

 

8.4.6.2.10、ehcache配置详解:

1、默认cache:如果没有对应的特定区域的缓存,就使用默认缓存。

Java代码  
  1. <defaultCache  
  2.    maxElementsInMemory="100"  
  3.    eternal="false"  
  4.    timeToIdleSeconds="1200"  
  5.    timeToLiveSeconds="1200"  
  6.    overflowToDisk="false">  
  7.  </defaultCache>  

   2、指定区域cache:通过name指定,name对应到Hibernate中的区域名即可。

Java代码  
  1. <cache name="cn.javass.h3test.model.UserModel"  
  2.    maxElementsInMemory="100"  
  3.    eternal="false"  
  4.    timeToIdleSeconds="1200"  
  5.    timeToLiveSeconds="1200"  
  6.    overflowToDisk="false">  
  7.  </cache>  

 3、cache参数详解:

 

 

  name:指定区域名

  maxElementsInMemory :缓存在内存中的最大数目

  maxElementsOnDisk:缓存在磁盘上的最大数目

  eternal :缓存是否持久

  overflowToDisk : 硬盘溢出数目

  timeToIdleSeconds :当缓存条目闲置n秒后销毁

  timeToLiveSeconds :当缓存条目存活n秒后销毁

  memoryStoreEvictionPolicy:缓存算法,有LRU(默认)、LFU、FIFO

 

 

  4、StandardQueryCache

 

  用于查询缓存使用,如果指定了该缓存,那么查询缓存将放在该缓存中。

Java代码  
  1. <cache  
  2.     name="org.hibernate.cache.StandardQueryCache"  
  3.     maxElementsInMemory="5"  
  4.     eternal="false"  
  5.     timeToLiveSeconds="120"  
  6. overflowToDisk="true"/>  

 

  如果不给查询设置区域名默认缓存到这,可以通过“query.setCacheRegion("区域名");”来设置查询的区域名。

 

5、UpdateTimestampsCache

    时间戳缓存,内部使用,用于保存最近更新的表的时间戳,这是非常重要的,无需失效,关闭时间戳缓存区域的过期时间。

Java代码  
  1. <cache  
  2.     name="org.hibernate.cache.UpdateTimestampsCache"  
  3.     maxElementsInMemory="5000"  
  4.     eternal="true"  
  5.     overflowToDisk="true"/>  
  

    Hibernate使用时间戳区域来决定被高速缓存的查询结果集是否是失效的。当你重新执行了一个启用了高速缓存的查询时,Hibernate就在时 间戳缓存中查找对被查询的(几张)表所做的最近插入、更新或删除的时间戳。如果找到的时间戳晚于高速缓存查询结果的时间戳,那么缓存结果将被丢弃,重新执 行一次查询。

 

8.4.6.2.11、什么时候需要查询缓存

  大多数时候无法从结果集高速缓存获益。必须知道:每隔多久重复执行同一查询。

  对于那些查询非常多但插入、删除、更新非常少的应用程序来说,查询缓存可提升性能。但写入多查询少的没有用,总失效。

 

8.4.6.2.12、管理一级缓存

无论何时,当你给save()、update()或 saveOrUpdate()方法传递一个对象时,或使用load()、 get()、list()、iterate() 或scroll()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。

当随后flush()方法被调用时,对象的状态会和数据库取得同步。 如果你不希望此同步操作发生,或者你正处理大量对象、需要对有效管理内存时,你可以调用evict() 方法,从一级缓存中去掉这些对象及其集合。

ScrollableResult cats = sess.createQuery("from Cat as cat").scroll(); //a huge result set

while ( cats.next() ) {

    Cat cat = (Cat) cats.get(0);

    doSomethingWithACat(cat);

    sess.evict(cat);

}

Session还提供了一个contains()方法,用来判断某个实例是否处于当前session的缓存中。

如若要把所有的对象从session缓存中彻底清除,则需要调用Session.clear()。

 

CacheMode参数用于控制具体的Session如何与二级缓存进行交互。

CacheMode.NORMAL - 从二级缓存中读、写数据。

CacheMode.GET - 从二级缓存中读取数据,仅在数据更新时对二级缓存写数据。

CacheMode.PUT - 仅向二级缓存写数据,但不从二级缓存中读数据。

CacheMode.REFRESH - 仅向二级缓存写数据,但不从二级缓存中读数据。通过 hibernate.cache.use_minimal_puts的设置,强制二级缓存从数据库中读取数据,刷新缓存内容。

 

8.4.6.2.12、管理二级缓存

对于二级缓存来说,在SessionFactory中定义了许多方法, 清除缓存中实例、整个类、集合实例或者整个集合。

sessionFactory.evict(Cat.class, catId); //evict a particular Cat

sessionFactory.evict(Cat.class);  //evict all Cats

sessionFactory.evictCollection("Cat.kittens", catId); //evict a particular collection of kittens

sessionFactory.evictCollection("Cat.kittens"); //evict all kitten collections

sessionFactory.evictQueries()//evict all queries

 

8.4.6.2.13、监控二级缓存

如若需要查看二级缓存或查询缓存区域的内容,你可以使用统计(Statistics) API。

通过sessionFactory.getStatistics();获取Hibernate统计信息。

此时,你必须手工打开统计选项。

hibernate.generate_statistics true

hibernate.cache.use_structured_entries true

 

具体详见“hibernate监控.rar”(需要自己稍微改改才能用)

需要修改head.jsp中的如下代码获取sessionFactory

Java代码  
  1. if(sessionFactory == null) {  
  2.   WebApplicationContext applicationContext = WebApplicationContextUtils.getWebApplicationContext(request.getSession().getServletContext());  
  3.   sessionFactory = (SessionFactory)applicationContext.getBean("userSessionFactory");   
  4. }  

 

 

参考资料:

Robbin的《缓存技术浅谈

百度百科的高速缓存知识 http://baike.baidu.com/view/907.htm 

bluedavy的《大型网站架构演化》http://www.blogjava.net/BlueDavy/archive/2008/09/03/226749.html

《Hibernate in Action》

 

Hibernate 二级缓存 总结整理(转),古老的榕树,5-wow.com

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