Vincent

　　緩存是介于應用程序和物理數(shù)據(jù)源之間，其作用是為了降低應用程序?qū)ξ锢頂?shù)據(jù)源訪問的頻次，從而提高了應用的運行性能。緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)是對物理數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)的復制，應用程序在運行時從緩存讀寫數(shù)據(jù)，在特定的時刻或事件會同步緩存和物理數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)。

　　 緩存的介質(zhì)一般是內(nèi)存，所以讀寫速度很快。但如果緩存中存放的數(shù)據(jù)量非常大時，也會用硬盤作為緩存介質(zhì)。緩存的實現(xiàn)不僅僅要考慮存儲的介質(zhì)，還要考慮到管理緩存的并發(fā)訪問和緩存數(shù)據(jù)的生命周期。

　　Hibernate 的緩存包括 Session 的緩存和 SessionFactory 的緩存，其中 SessionFactory 的緩存又可以分為兩類：內(nèi)置緩存和外置緩存。 Session 的緩存是內(nèi)置的，不能被卸載，也被稱為 Hibernate 的第一級緩存。 SessionFactory 的內(nèi)置緩存和 Session 的緩存在實現(xiàn)方式上比較相似，前者是 SessionFactory 對象的一些集合屬性包含的數(shù)據(jù)，后者是指 Session 的一些集合屬性包含的數(shù)據(jù)。 SessionFactory 的內(nèi)置緩存中存放了映射元數(shù)據(jù)和預定義 SQL 語句，映射元數(shù)據(jù)是映射文件中數(shù)據(jù)的拷貝，而預定義 SQL 語句是在 Hibernate 初始化階段根據(jù)映射元數(shù)據(jù)推導出來， SessionFactory 的內(nèi)置緩存是只讀的，應用程序不能修改緩存中的映射元數(shù)據(jù)和預定義 SQL 語句，因此 SessionFactory 不需要進行內(nèi)置緩存與映射文件的同步。 SessionFactory 的外置緩存是一個可配置的插件。在默認情況下， SessionFactory 不會啟用這個插件。外置緩存的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的拷貝，外置緩存的介質(zhì)可以是內(nèi)存或者硬盤。 SessionFactory 的外置緩存也被稱為 Hibernate 的第二級緩存。

　　Hibernate 的這兩級緩存都位于持久化層，存放的都是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的拷貝，那么它們之間的區(qū)別是什么呢？為了理解二者的區(qū)別，需要深入理解持久化層的緩存的兩個特性：緩存的范圍和緩存的并發(fā)訪問策略。

持久化層的緩存的范圍

　　 緩存的范圍決定了緩存的生命周期以及可以被誰訪問。緩存的范圍分為三類。

　　1 事務范圍：緩存只能被當前事務訪問。緩存的生命周期依賴于事務的生命周期，當事務結束時，緩存也就結束生命周期。在此范圍下，緩存的介質(zhì)是內(nèi)存。事務可以是數(shù)據(jù)庫事務或者應用事務，每個事務都有獨自的緩存，緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)通常采用相互關聯(lián)的的對象形式。

　　2 進程范圍：緩存被進程內(nèi)的所有事務共享。這些事務有可能是并發(fā)訪問緩存，因此必須對緩存采取必要的事務隔離機制。緩存的生命周期依賴于進程的生命周期，進程結束時，緩存也就結束了生命周期。進程范圍的緩存可能會存放大量的數(shù)據(jù)，所以存放的介質(zhì)可以是內(nèi)存或硬盤。緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)既可以是相互關聯(lián)的對象形式也可以是對象的松散數(shù)據(jù)形式。松散的對象數(shù)據(jù)形式有點類似于對象的序列化數(shù)據(jù)，但是對象分解為松散的算法比對象序列化的算法要求更快。

　　3 集群范圍：在集群環(huán)境中，緩存被一個機器或者多個機器的進程共享。緩存中的數(shù)據(jù)被復制到集群環(huán)境中的每個進程節(jié)點，進程間通過遠程通信來保證緩存中的數(shù)據(jù)的一致性，緩存中的數(shù)據(jù)通常采用對象的松散數(shù)據(jù)形式。

　　 對大多數(shù)應用來說，應該慎重地考慮是否需要使用集群范圍的緩存，因為訪問的速度不一定會比直接訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的速度快多少。

　　 持久化層可以提供多種范圍的緩存。如果在事務范圍的緩存中沒有查到相應的數(shù)據(jù)，還可以到進程范圍或集群范圍的緩存內(nèi)查詢，如果還是沒有查到，那么只有到數(shù)據(jù)庫中查詢。事務范圍的緩存是持久化層的第一級緩存，通常它是必需的；進程范圍或集群范圍的緩存是持久化層的第二級緩存，通常是可選的。

持久化層的緩存的并發(fā)訪問策略

　　 當多個并發(fā)的事務同時訪問持久化層的緩存的相同數(shù)據(jù)時，會引起并發(fā)問題，必須采用必要的事務隔離措施。

　　 在進程范圍或集群范圍的緩存，即第二級緩存，會出現(xiàn)并發(fā)問題。因此可以設定以下四種類型的并發(fā)訪問策略，每一種策略對應一種事務隔離級別。

　　 事務型：僅僅在受管理環(huán)境中適用。它提供了 Repeatable Read 事務隔離級別。對于經(jīng)常被讀但很少修改的數(shù)據(jù)，可以采用這種隔離類型，因為它可以防止臟讀和不可重復讀這類的并發(fā)問題。

　　 讀寫型：提供了 Read Committed 事務隔離級別。僅僅在非集群的環(huán)境中適用。對于經(jīng)常被讀但很少修改的數(shù)據(jù)，可以采用這種隔離類型，因為它可以防止臟讀這類的并發(fā)問題。

　　 非嚴格讀寫型：不保證緩存與數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性。如果存在兩個事務同時訪問緩存中相同數(shù)據(jù)的可能，必須為該數(shù)據(jù)配置一個很短的數(shù)據(jù)過期時間，從而盡量避免臟讀。對于極少被修改，并且允許偶爾臟讀的數(shù)據(jù)，可以采用這種并發(fā)訪問策略。

　　 只讀型：對于從來不會修改的數(shù)據(jù)，如參考數(shù)據(jù)，可以使用這種并發(fā)訪問策略。

　　 事務型并發(fā)訪問策略是事務隔離級別最高，只讀型的隔離級別最低。事務隔離級別越高，并發(fā)性能就越低。

什么樣的數(shù)據(jù)適合存放到第二級緩存中？

1 很少被修改的數(shù)據(jù)

2 不是很重要的數(shù)據(jù)，允許出現(xiàn)偶爾并發(fā)的數(shù)據(jù)

3 不會被并發(fā)訪問的數(shù)據(jù)

4 參考數(shù)據(jù)

不適合存放到第二級緩存的數(shù)據(jù)？

1 經(jīng)常被修改的數(shù)據(jù)

2 財務數(shù)據(jù)，絕對不允許出現(xiàn)并發(fā)

3 與其他應用共享的數(shù)據(jù)。

Hibernate 的二級緩存

　　 如前所述， Hibernate 提供了兩級緩存，第一級是 Session 的緩存。由于 Session 對象的生命周期通常對應一個數(shù)據(jù)庫事務或者一個應用事務，因此它的緩存是事務范圍的緩存。第一級緩存是必需的，不允許而且事實上也無法比卸除。在第一級緩存中，持久化類的每個實例都具有唯一的 OID 。

　　 第二級緩存是一個可插拔的的緩存插件，它是由 SessionFactory 負責管理。由于 SessionFactory 對象的生命周期和應用程序的整個過程對應，因此第二級緩存是進程范圍或者集群范圍的緩存。這個緩存中存放的對象的松散數(shù)據(jù)。第二級對象有可能出現(xiàn)并發(fā)問題，因此需要采用適當?shù)牟l(fā)訪問策略，該策略為被緩存的數(shù)據(jù)提供了事務隔離級別。緩存適配器用于把具體的緩存實現(xiàn)軟件與 Hibernate 集成。第二級緩存是可選的，可以在每個類或每個集合的粒度上配置第二級緩存。

Hibernate 的二級緩存策略的一般過程如下：

1) 條件查詢的時候，總是發(fā)出一條 select * from table_name where …. （選擇所有字段）這樣的 SQL 語句查詢數(shù)據(jù)庫，一次獲得所有的數(shù)據(jù)對象。

2) 把獲得的所有數(shù)據(jù)對象根據(jù) ID 放入到第二級緩存中。

3) 當 Hibernate 根據(jù) ID 訪問數(shù)據(jù)對象的時候，首先從 Session 一級緩存中查；查不到，如果配置了二級緩存，那么從二級緩存中查；查不到，再查詢數(shù)據(jù)庫，把結果按照 ID 放入到緩存。

4) 刪除、更新、增加數(shù)據(jù)的時候，同時更新緩存。

　　Hibernate 的二級緩存策略，是針對于 ID 查詢的緩存策略，對于條件查詢則毫無作用。為此， Hibernate 提供了針對條件查詢的 Query 緩存。

Hibernate 的 Query 緩存策略的過程如下：

1) Hibernate 首先根據(jù)這些信息組成一個 Query Key ， Query Key 包括條件查詢的請求一般信息： SQL, SQL 需要的參數(shù)，記錄范圍（起始位置 rowStart ，最大記錄個數(shù) maxRows) ，等。

2) Hibernate 根據(jù)這個 Query Key 到 Query 緩存中查找對應的結果列表。如果存在，那么返回這個結果列表；如果不存在，查詢數(shù)據(jù)庫，獲取結果列表，把整個結果列表根據(jù) Query Key 放入到 Query 緩存中。

3) Query Key 中的 SQL 涉及到一些表名，如果這些表的任何數(shù)據(jù)發(fā)生修改、刪除、增加等操作，這些相關的 Query Key 都要從緩存中清空。