hibernate之二级缓存

为什么需要缓存？

　　使用缓存，是需要对应用系统进行性能优化而常采用的一种重要手段。合理地运用缓存，可以极大的提高应用系统的运行效率。

Hibernate的二级缓存由SessionFactory对象管理，是应用级别的缓存。它可以缓存整个应用的持久化对象，所以又称为“SessionFactory缓存”。
hibernate二级缓存中的缓存对象可以被整个应用的Session对象共享，即使关闭当前Session对象，新建的Session对象仍可使用。使用Hibernate的二级缓存之后查询数据，Session对象会首先在以及缓存中查找有无缓存数据被命中。如果没有，则查找二级缓存。如果有，则直接返回所命中的数据；否则查询数据库。

关系型数据库：数据与数据之间存在关系（联系）的数据库 mysql/Oracle、sqlserver
非关系型数据库：数据与数据之间是不存在关系的，key-value
1、基于文件存储的数据库：ehcache
2、基于内存存储的数据库：redis、memcache
3、基于文档存储的数据库：mongodb

4. ehcache的特点
　　4.1 够快
　　　　Ehcache的发行有一段时长了，经过几年的努力和不计其数的性能测试，Ehcache终被设计于large, high concurrency systems.
　　4.2 够简单
　　　　开发者提供的接口非常简单明了，从Ehcache的搭建到运用运行仅仅需要的是你宝贵的几分钟。其实很多开发者都不知道自己用在用Ehcache，Ehcache被广泛的运用于其他的开源项目
　　4.3 够袖珍
　　　　关于这点的特性，官方给了一个很可爱的名字small foot print ，一般Ehcache的发布版本不会到2M，V 2.2.3 才 668KB。
　　4.4 够轻量
　　　　核心程序仅仅依赖slf4j这一个包，没有之一！
　　4.5 好扩展
　　　　Ehcache提供了对大数据的内存和硬盘的存储，最近版本允许多实例、保存对象高灵活性、提供LRU、LFU、FIFO淘汰算法，基础属性支持热配置、支持的插件多
　　4.6 监听器
　　　　缓存管理器监听器 （CacheManagerListener）和 缓存监听器（CacheEvenListener）,做一些统计或数据一致性广播挺好用的
　　4.7 分布式缓存
　　　　从Ehcache 1.2开始，支持高性能的分布式缓存，兼具灵活性和扩展性

使用ehcache缓存框架需要引入依赖与桥接包

pom.xml：

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <groupId>com.lww</groupId>
  <artifactId>T224_hibernate</artifactId>
  <packaging>war</packaging>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <name>T224_hibernate Maven Webapp</name>
  <url>http://maven.apache.org</url>
  <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
        <junit.version>4.12</junit.version>
        <servlet.version>4.0.0</servlet.version>
        <hibernate.version>5.2.12.Final</hibernate.version>
        <mysql.driver.version>5.1.46</mysql.driver.version>
        <ehcache.version>2.10.0</ehcache.version>
        <slf4j-api.version>1.7.7</slf4j-api.version>
        <log4j-api.version>2.9.1</log4j-api.version>
    </properties>
 <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>${junit.version}</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
            <version>${servlet.version}</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.hibernate</groupId>
            <artifactId>hibernate-core</artifactId>
            <version>${hibernate.version}</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>${mysql.driver.version}</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>net.sf.ehcache</groupId>
            <artifactId>ehcache</artifactId>
            <version>${ehcache.version}</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>org.hibernate</groupId>
            <artifactId>hibernate-ehcache</artifactId>
            <version>${hibernate.version}</version>
        </dependency>
        
        <!-- slf4j核心包 -->
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
            <version>${slf4j-api.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>jcl-over-slf4j</artifactId>
            <version>${slf4j-api.version}</version>
            <scope>runtime</scope>
        </dependency>
        
        <!--用于与slf4j保持桥接 -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-slf4j-impl</artifactId>
            <version>${log4j-api.version}</version>
        </dependency>
        
        <!--核心log4j2jar包 -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-api</artifactId>
            <version>${log4j-api.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-core</artifactId>
            <version>${log4j-api.version}</version>
        </dependency>
        
    </dependencies>
  <build>
    <finalName>T224_hibernate</finalName>
   <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.7.0</version>
                <configuration>
                    <source>${maven.compiler.source}</source>
                    <target>${maven.compiler.target}</target>
                    <encoding>${project.build.sourceEncoding}</encoding>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
  </build>
</project>

工具类 EhcacheUtil:

package com.liuwenwu.six.util;

import net.sf.ehcache.Cache;
import net.sf.ehcache.CacheManager;
import net.sf.ehcache.Element;

import java.io.InputStream;

public class EhcacheUtil {

    private static CacheManager cacheManager;

    static {
        try {
            InputStream is = EhcacheUtil.class.getResourceAsStream("/ehcache.xml");
            cacheManager = CacheManager.create(is);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    private EhcacheUtil() {
    }

    public static void put(String cacheName, Object key, Object value) {
        Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
        if (null == cache) {
            //以默认配置添加一个名叫cacheName的Cache
            cacheManager.addCache(cacheName);
            cache = cacheManager.getCache(cacheName);
        }
        cache.put(new Element(key, value));
    }


    public static Object get(String cacheName, Object key) {
        Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
        Element element = cache.get(key);
        return null == element ? null : element.getValue();
    }

    public static void remove(String cacheName, Object key) {
        Cache cache = cacheManager.getCache(cacheName);
        cache.remove(key);
    }
}

ehcache内存结构

缓存配置文件 ehcache.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ehcache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:noNamespaceSchemaLocation="http://ehcache.org/ehcache.xsd"
         updateCheck="false">
    <!--磁盘存储:将缓存中暂时不使用的对象,转移到硬盘,类似于Windows系统的虚拟内存-->
    <!--path:指定在硬盘上存储对象的路径-->
    <!--java.io.tmpdir 是默认的临时文件路径。 可以通过如下方式打印出具体的文件路径 System.out.println(System.getProperty("java.io.tmpdir"));-->
    <diskStore path="D://xxx"/>


    <!--defaultCache：默认的管理策略-->
    <!--eternal：设定缓存的elements是否永远不过期。如果为true，则缓存的数据始终有效，如果为false那么还要根据timeToIdleSeconds，timeToLiveSeconds判断-->
    <!--maxElementsInMemory：在内存中缓存的element的最大数目-->
    <!--overflowToDisk：如果内存中数据超过内存限制，是否要缓存到磁盘上-->
    <!--diskPersistent：是否在磁盘上持久化。指重启jvm后，数据是否有效。默认为false-->
    <!--timeToIdleSeconds：对象空闲时间(单位：秒)，指对象在多长时间没有被访问就会失效。只对eternal为false的有效。默认值0，表示一直可以访问-->
    <!--timeToLiveSeconds：对象存活时间(单位：秒)，指对象从创建到失效所需要的时间。只对eternal为false的有效。默认值0，表示一直可以访问-->
    <!--memoryStoreEvictionPolicy：缓存的3 种清空策略-->
    <!--FIFO：first in first out (先进先出)-->
    <!--LFU：Less Frequently Used (最少使用).意思是一直以来最少被使用的。缓存的元素有一个hit 属性，hit 值最小的将会被清出缓存-->
    <!--LRU：Least Recently Used(最近最少使用). (ehcache 默认值).缓存的元素有一个时间戳，当缓存容量满了，而又需要腾出地方来缓存新的元素的时候，那么现有缓存元素中时间戳离当前时间最远的元素将被清出缓存-->
    <defaultCache eternal="false" maxElementsInMemory="1000" overflowToDisk="false" diskPersistent="false"
                  timeToIdleSeconds="0" timeToLiveSeconds="600" memoryStoreEvictionPolicy="LRU"/>


    <!--name：槽的名字  Cache的名称，必须是唯一的(ehcache会把这个cache放到HashMap里)-->
    <cache name="com.liuwenwu.one.entity.User" eternal="false" maxElementsInMemory="100"
           overflowToDisk="true" diskPersistent="true" timeToIdleSeconds="0"
           timeToLiveSeconds="300" memoryStoreEvictionPolicy="LRU"/>
</ehcache>

利用map集合简易实现缓存原理 

EhcacheDemo1：

package com.liuwenwu.six.test;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * 利用map集合简易实现缓存原理
 * @author Administrator
 *
 */
public class EhcacheDemo1 {
//    在Java虚拟机的静态区中开了一个空间
    static Map<String, Object> cache = new HashMap<String, Object>();
    static Object getValue(String key) {
        Object value = cache.get(key);
        System.out.println("从缓存中获取数据.....");
        if(value == null) {
            System.out.println("从软件箱对应的配置文件(数据库)中获取数据.....");
            cache.put(key, new String[] {"zs"});
            return cache.get(key);
        }
        return value;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getValue("sname"));
        System.out.println(getValue("sname"));
//        从缓存中获取数据.....
//        从软件箱对应的配置文件(数据库)中获取数据.....
//        "zs"
//        从缓存中获取数据.....
//        "zs"
    }
}

当数据量过大，我们可以将缓存数据存入指定文件夹 虽然都是从硬盘中取数据，但不需要经过数据库,提升了性能 适用于变动较少的数据

    <diskStore path="D://xxx"/>  存放位置
    overflowToDisk="true" diskPersistent="true"

EhcacheDemo2；

package com.liuwenwu.six.test;

import com.liuwenwu.six.util.EhcacheUtil;

/**
 * 演示利用缓存存储数据
 * @author Administrator
 *
 */
public class EhcacheDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(System.getProperty("java.io.tmpdir"));
        EhcacheUtil.put("com.liuwenwu.one.entity.User", 11, "zhangsan");
        System.out.println(EhcacheUtil.get("com.liuwenwu.one.entity.User", 11));
    }
}

成功将数据存入指定文件夹

 hibernate一级缓存：

    /**
     * 同一个session，sql语句只生成一次，这里用到了一级缓存
     * session级别的缓存就是一级缓存
     * SessionFactory级别的缓存是二级缓存
     * 默认一级缓存是开启的
     */
    public static void test1() {
        Session session = SessionFactoryUtils.openSession();
        Transaction transaction = session.beginTransaction();
        
        User user = session.get(User.class, 1);
        System.out.println(user);
        User user2 = session.get(User.class, 1);
        System.out.println(user2);
        User user3 = session.get(User.class, 1);
        System.out.println(user3);
        
        transaction.commit();
        session.close();
    }

同一个session，sql语句只生成一次，这里用到了一级缓存，但当使用多个session是，sql语句也会形成多次，为了提高性能，必须使用二级缓存SessionFactory缓存

开启二级缓存

<!-- 开启二级缓存 -->
         <property name="hibernate.cache.use_second_level_cache">true</property>
         <!-- 开启查询缓存 -->
        <property name="hibernate.cache.use_query_cache">true</property>
        <!-- EhCache驱动 -->
         <property name="hibernate.cache.region.factory_class">org.hibernate.cache.ehcache.EhCacheRegionFactory</property>

在对应的映射文件中添加缓存标记 User.hbm.xml

<!-- 添加缓存标号 指定槽 -->
<cache usage="read-write" region="com.liuwenwu.one.entity.User"/>

调用方法

    public static void main(String[] args) {
        UserDao userDao  = new UserDao();
        User u = new User();
        u.setId(1);
        User user = userDao.get(u);
        System.out.println(user);
        User user2 = userDao.get(u);
        System.out.println(user2);
        User user3 = userDao.get(u);
        System.out.println(user3);
//        test1();
    }

sql语句只执行了一次，二级缓存开启成功

Hibernate: 
    select
        user0_.id as id1_7_0_,
        user0_.user_name as user_nam2_7_0_,
        user0_.user_pwd as user_pwd3_7_0_,
        user0_.real_name as real_nam4_7_0_,
        user0_.sex as sex5_7_0_,
        user0_.birthday as birthday6_7_0_,
        user0_.create_datetime as create_d7_7_0_,
        user0_.remark as remark8_7_0_ 
    from
        t_hibernate_user user0_ 
    where
        user0_.id=?
2019-07-21 11:17:29.056 [main-434] DEBUG net.sf.ehcache.store.disk.Segment - put added 0 on heap
User [id=1, userName=三毛, userPwd=123, sex=男, birthday=2019-07-13, realName=毛三, createDatetime=2019-07-13 18:35:11.0, remark=111]
User [id=1, userName=三毛, userPwd=123, sex=男, birthday=2019-07-13, realName=毛三, createDatetime=2019-07-13 18:35:11.0, remark=111]
User [id=1, userName=三毛, userPwd=123, sex=男, birthday=2019-07-13, realName=毛三, createDatetime=2019-07-13 18:35:11.0, remark=111]
2019-07-21 11:17:29.076 [com%002eliuwenwu%002eone%002eentity%002e%0055ser.data-764] DEBUG net.sf.ehcache.store.disk.Segment - fault removed 0 from heap
2019-07-21 11:17:29.076 [com%002eliuwenwu%002eone%002eentity%002e%0055ser.data-776] DEBUG net.sf.ehcache.store.disk.Segment - fault added 0 on disk

EhcacheDemo4:

package com.liuwenwu.six.test;

import java.util.List;

import org.hibernate.Session;
import org.hibernate.Transaction;
import org.hibernate.query.Query;

import com.liuwenwu.two.util.SessionFactoryUtils;


/**
 * hibernate二级缓存开启后：
 * 默认会对查询出的单条记录使用缓存机制
 * 并不会对查询出的多条记录使用二级缓存机制
 * 查询出多条记录的时候，想使用二级缓存的话，还需要通过代码去开启
 * 
 * hibernate针对单条数剧和多条数剧使用二级缓存为什么会存在差异性
 *     
 * @author Administrator
 *
 */
public class EhcacheDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Session session = SessionFactoryUtils.openSession();
        Transaction transaction = session.beginTransaction();
        
        Query query = session.createQuery("from User");
//        query.setCacheable(true);
        List list = query.list();
        System.out.println(list);
        List list2 = query.list();
        System.out.println(list2);
        List list3 = query.list();
        System.out.println(list3);
            
        transaction.commit();
        session.close();
    }
}

hibernate针对单条数剧和多条数剧使用二级缓存为什么会存在差异性 

查询出多条记录的时候，数据量过大，为节约虚拟机内存，默认不开启缓存，想使用二级缓存的话，还需要通过代码去开启

query.setCacheable(true);