hibernate详解

一、来源相关介绍

Hibernate是一个开放源代码的对象关系映射框架，它对JDBC进行了非常轻量级的对象封装，使得Java程序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操纵数据库。 Hibernate可以应用在任何使用JDBC的场合，既可以在Java的客户端程序使用，也可以在Servlet/JSP的Web应用中使用，最具革命意义的是，Hibernate可以在应用EJB的J2EE架构中取代CMP，完成数据持久化的重任。

 

hibernate的创始人Gavin King，开发hibernate的动机有两个：发现CMP太滥；赢得对老板的争执。Gavin King当时没有任何用SQL开发数据库的经验，Gavin King开发hibernate的第一件事是去街上买了本SQL基础的书）

Hibernate的核心接口一共有6个，分别为:Session、SessionFactory、Transaction、Query、Criteria和Configuration

hibernate体系结构图示：

                                                                                                                                       

 

六个接口介绍：

1、Configuration类

Configuration类负责配置并启动Hibernate，创建SessionFactory对象。在Hibernate的启动的过程中，Configuration类的实例首先定位映射文档位置、读取配置，然后创建SessionFactory对象

2、SessionFactory接口

SessionFactory接口负责初始化Hibernate。它充当数据存储源的代理，并负责创建Session对象。这里用到了工厂模式。需要注意的是SessionFactory并不是轻量级的，因为一般情况下，一个项目通常只需要一个SessionFactory就够，当需要操作多个数据库时，可以为每个数据库指定一个SessionFactory。

3、Session接口

Session接口负责执行被持久化对象的CRUD操作(CRUD的任务是完成与数据库的交流，包含了很多常见的SQL语句。)。但需要注意的是Session对象是非线程安全的。同时，Hibernate的session不同于JSP应用中的HttpSession。这里当使用session这个术语时，其实指的是Hibernate中的session，而以后会将HttpSession对象称为用户session。

4、Transaction接口

Transaction接口负责事务相关的操作。它是可选的，开发人员也可以设计编写自己的底层事务处理代码

5、Query和Criteria接口

Query和Criteria接口负责执行各种数据库查询。它可以使用HQL语句或SQL语句两种表达方式。

 

三、版本发展

 

Hibernate版本更新速度很快，目前为止有两个阶段性的版本：Hibernate2，Hibernate3和Hibernate4，这一点程序员从其Jar文件名便可以看出来。目前最新发布的版本是hibernate-search-4.2.0.Final。

Hibernate2系列的最高版本是Hibernate2.1.8，Hibernate3系列的最高版本是hibernate-distribution-3.6.10.Final-dist版，但目前使用较多且较稳定的版本是Hibernate 3.1.3或Hibernate 3.1.2。

 

四、hbm.xml中主键介绍

 

1、Assigned

Assigned方式由用户生成主键值，并且要在save()之前指定否则会抛出异常

特点：主键的生成值完全由用户决定，与底层数据库无关。用户需要维护主键值，在调用session.save()之前要指定主键值。

2、Hilo

Hilo使用高低位算法生成主键，高低位算法使用一个高位值和一个低位值，然后把算法得到的两个值拼接起来作为数据库中的唯一主键。Hilo方式需要额外的数据库表和字段提供高位值来源。默认情况下使用的表是

hibernate_unique_key，默认字段叫作next_hi。next_hi必须有一条记录否则会出现错误。

特点：需要额外的数据库表的支持，能保证同一个数据库中主键的唯一性 ，但不能保证多个数据库之间主键的唯一性。Hilo主键生成方式由Hibernate 维护，所以Hilo方式与底层数据库无关，但不应该手动修改hi/lo算法使用的表的值，否则会引起主键重复的异常

3、Increment

Increment方式对主键值采取自动增长的方式生成新的主键值，但要求底层数据库的支持Sequence。如Oracle，DB2等。需要在映射文件xxx.hbm.xml中加入Increment标志符的设置。

特点：由Hibernate本身维护，适用于所有的数据库，不适合多进程并发更新数据库，适合单一进程访问数据库。不能用于群集环境

4、Identity

Identity方式根据底层数据库，来支持自动增长，不同的数据库用不同的主 键增长方式。

特点：与底层数据库有关，要求数据库支持Identity，如MySQl中是auto_increment, SQL Server 中是Identity，支持的数据库有MySql、SQL Server、DB2、Sybase和HypersonicSQL。 Identity无需Hibernate和用户的干涉，使用较为方便，但不便于在不同的数据库之间移植程序

5、Sequence

Sequence需要底层数据库支持Sequence方式，例如Oracle数据库等

特点：需要底层数据库的支持序列，支持序列的数据库有DB2、PostgreSql、Oracle、SAPDb等在不同数据库之间移植程序，特别从支持序列的数据库移植到不支持序列的数据库需要修改配置文件 。

6、Native

Native主键生成方式会根据不同的底层数据库自动选择Identity、Sequence、Hilo主键生成方式

特点：根据不同的底层数据库采用不同的主键生成方式。由于Hibernate会根据底层数据库采用不同的映射方式，因此便于程序移植，项目中如果用到多个数据库时，可以使用这种方式。

7、UUID

UUID使用128位UUID算法生成主键，能够保证网络环境下的主键唯一性，也就能够保证在不同数据库及不同服务器下主键的唯一性。

8、Foreign GUID

Foreign用于一对一关系中。GUID主键生成方式使用了一种特殊算法，保证生成主键的唯一性，支持SQL Server和MySQL

 

五、关于hibernate的两级缓存

Hibernate 中提供了两级Cache（高速缓冲存储器），第一级别的缓存是Session级别的缓存，它是属于事务范围的缓存。这一级别的缓存由hibernate管理的，一般情况下无需进行干预；第二级别的缓存是SessionFactory级别的缓存，它是属于进程范围或群集范围的缓存。这一级别的缓存可以进行配置和更改，并且可以动态加载和卸载。 Hibernate还为查询结果提供了一个查询缓存，它依赖于第二级缓存。

一级缓存

当应用程序调用Session的save()、update()、saveOrUpdate()、get()或load()，以及调用查询接口的 list()、iterate()或filter()方法时，如果在Session缓存中还不存在相应的对象，Hibernate就会把该对象加入到第一级缓存中。当清理缓存时，Hibernate会根据缓存中对象的状态变化来同步更新数据库。 Session为应用程序提供了两个管理缓存的方法： evict(Object obj)：从缓存中清除参数指定的持久化对象。 clear()：清空缓存中所有持久化对象。

二级缓存

1、 Hibernate的二级缓存策略的一般过程如下：

1) 条件查询的时候，总是发出一条select * from table_name where …. （选择所有字段）这样的SQL语句查询数据库，一次获得所有的数据对象。

2) 把获得的所有数据对象根据ID放入到第二级缓存中。

3) 当Hibernate根据ID访问数据对象的时候，首先从Session一级缓存中查；查不到，如果配置了二级缓存，那么从二级缓存中查；查不到，再查询数据库，把结果按照ID放入到缓存。

4) 删除、更新、增加数据的时候，同时更新缓存。

Hibernate的二级缓存策略，是针对于ID查询的缓存策略，对于条件查询则毫无作用。为此，Hibernate提供了针对条件查询的Query Cache

2、不适合二级缓存存放类型

 1 很少被修改的数据 2 不是很重要的数据，允许出现偶尔并发的数据 3 不会被并发访问的数据 4 参考数据,指的是供应用参考的常量数据，它的实例数目有限，它的实例会被许多其他类的实例引用，实例极少或者从来不会被修改。

3、适合二级缓存存放的类型

 1 经常被修改的数据 2 财务数据，绝对不允许出现并发 3 与其他应用共享的数据。

五、优化考虑

初用HIBERNATE的人也许都遇到过性能问题，实现同一功能，用HIBERNATE与用JDBC性能相差十几倍很正常，如果不及早调整，很可能影响整个项目的进度。 大体上，对于HIBERNATE性能调优的主要考虑点如下：

1、 数据库设计

a) 降低关联的复杂性

b) 尽量不使用联合主键

c) ID的生成机制，不同的数据库所提供的机制并不完全一样

d) 适当的冗余数据，不过分追求高范式

2、 HQL优化

HQL如果抛开它同HIBERNATE本身一些缓存机制的关联，HQL的优化技巧同普通的SQL优化技巧一样，可以很容易在网上找到一些经验之谈。

3、 主配置

a) 查询缓存，同下面讲的缓存不太一样，它是针对HQL语句的缓存，即完全一样的语句再次执行时可以利用缓存数据。但是，查询缓存在一个交易系统(数据变更频繁，查询条件相同的机率并不大)中可能会起反作用:它会白白耗费大量的系统资源但却难以派上用场。

b) fetch_size，同JDBC的相关参数作用类似，参数并不是越大越好，而应根据业务特征去设置

c) batch_size同上。

d) 生产系统中，切记要关掉SQL语句打印。

4、 缓存

a) 数据库级缓存:这级缓存是最高效和安全的，但不同的数据库可管理的层次并不一样，比如，在Oracle中，可以在建表时指定将整个表置于缓存当中。

b) SESSION缓存:在一个HibernateSESSION有效，这级缓存的可干预性不强，大多于HIBERNATE自动管理，但它提供清除缓存的方法，这在大批量增加/更新操作是有效的。比如，同时增加十万条记录，按常规方式进行，很可能会发现OutofMemeroy的异常，这时可能需要手动清除这一级缓存:Session.evict以及 Session.clear

c) 应用缓存:在一个SESSIONFACTORY中有效，因此也是优化的重中之重，因此，各类策略也考虑的较多，在将数据放入这一级缓存之前，需要考虑一些前提条件：

i. 数据不会被第三方修改(比如，是否有另一个应用也在修改这些数据?)

ii. 数据不会太大

iii. 数据不会频繁更新(否则使用CACHE可能适得其反)

iv. 数据会被频繁查询

v. 数据不是关键数据(如涉及钱，安全等方面的问题)。

缓存有几种形式，可以在映射文件中配置:read-only(只读，适用于很少变更的静态数据/历史数据)，nonstrict-read- write，read-write(比较普遍的形式，效率一般)，transactional(JTA中，且支持的缓存产品较少)

d) 分布式缓存:同c)的配置一样，只是缓存产品的选用不同，在目前的HIBERNATE中可供选择的不多，oscache, jboss cache，目前的大多数项目，对它们的用于集群的使用(特别是关键交易系统)都持保守态度。在集群环境中，只利用数据库级的缓存是最安全的。

5、 延迟加载

a) 实体延迟加载:通过使用动态代理实现

b) 集合延迟加载:通过实现自有的SET/LIST，HIBERNATE提供了这方面的支持

c) 属性延迟加载:

6、 方法选用

a) 完成同样一件事，Hibernate提供了可供选择的一些方式，但具体使用什么方式，可能用性能/代码都会有影响。显示，一次返回十万条记录 (List/Set/Bag/Map等)进行处理，很可能导致内存不够的问题，而如果用基于游标(ScrollableResults)或 Iterator的结果集，则不存在这样的问题。

b) Session的load/get方法，前者会使用二级缓存，而后者则不使用。

c) Query和list/iterator，如果去仔细研究一下它们，你可能会发现很多有意思的情况，二者主要区别(如果使用了Spring，在HibernateTemplate中对应find,iterator方法):

i. list只能利用查询缓存(但在交易系统中查询缓存作用不大)，无法利用二级缓存中的单个实体，但list查出的对象会写入二级缓存，但它一般只生成较少的执行SQL语句，很多情况就是一条(无关联)。

ii. iterator则可以利用二级缓存，对于一条查询语句，它会先从数据库中找出所有符合条件的记录的ID，再通过ID去缓存找，对于缓存中没有的记录，再构造语句从数据库中查出，因此很容易知道，如果缓存中没有任何符合条件的记录，使用iterator会产生N+1条SQL语句(N为符合条件的记录数)

iii. 通过iterator，配合缓存管理API，在海量数据查询中可以很好的解决内存问题，如:

while(it.hasNext()){

YouObject object = (YouObject)it.next();

session.evict(youObject);

sessionFactory.evice(YouObject.class, youObject.getId());

}

如果用list方法，很可能就出OutofMemory错误了。

7、 集合的选用

在Hibernate3.1文档的“19.5. Understanding Collection performance”中有详细的说明。

8、 事务控制

事务方面对性能有影响的主要包括:事务方式的选用，事务隔离级别以及锁的选用

a) 事务方式选用:如果不涉及多个事务管理器事务的话，不需要使用JTA，只有

JDBC的事务控制就可以。

b) 事务隔离级别:参见标准的SQL事务隔离级别

c) 锁的选用:悲观锁(一般由具体的事务管理器实现)，对于长事务效率低，但安全。乐观锁(一般在应用级别实现)，如在HIBERNATE中可以定义 VERSION字段，显然，如果有多个应用操作数据，且这些应用不是用同一种乐观锁机制，则乐观锁会失效。因此，针对不同的数据应有不同的策略，同前面许多情况一样，很多时候我们是在效率与安全/准确性上找一个平衡点，无论如何，优化都不是一个纯技术的问题，你应该对你的应用和业务特征有足够的了解。

9、 批量操作

即使是使用JDBC，在进行大批数据更新时，BATCH与不使用BATCH有效率上也有很大的差别。可以通过设置batch_size来让其支持批量操作。

举个例子，要批量删除某表中的对象，如“delete Account”，打出来的语句，HIBERNATE找出了所有ACCOUNT的ID，再进行删除，这主要是为了维护二级缓存，这样效率肯定高不了，在后续的版本中增加了bulk delete/update，但这也无法解决缓存的维护问题。也就是说，由于有了二级缓存的维护问题，HIBERNATE的批量操作效率并不尽如人意。

 

六、hibernate工作原理：

 

1、通过Configuration().configure();读取并解析hibernate.cfg.xml配置文件。

2、由hibernate.cfg.xml中的<mappingresource="com/xx/User.hbm.xml"/>读取解析映射信息。

3、通过config.buildSessionFactory();//得到sessionFactory。

4、sessionFactory.openSession();//得到session。

5、session.beginTransaction();//开启事务。

6、persistent operate;

7、session.getTransaction().commit();//提交事务

8、关闭session;

9、关闭sessionFactory;

七、hibernate优缺点

 

hibernate优点：

1、封装了jdbc，简化了很多重复性代码。

2、简化了DAO层编码工作，使开发更对象化了。

3、移植性好，支持各种数据库，如果换个数据库只要在配置文件中变换配置就可以了，不用改变hibernate代码。

4、支持透明持久化，因为hibernate操作的是纯粹的（pojo）java类，没有实现任何接口，没有侵入性。所以说它是一个轻量级框架。

hibernate延迟加载：

get不支持延迟加载，load支持延迟加载。

1、hibernate2对 实体对象和集合 实现了延迟加载

2、hibernate3对 提供了属性的延迟加载功能

hibernate延迟加载就是当使用session.load(User.class,1)或者session.createQuery()查询对象或者属性的时候

这个对象或者属性并没有在内存中，只有当程序操作数据的时候，才会存在内存中，这样就实现延迟加载，节省了内存的开销，从而提高了服务器的性能。

Hibernate的缓存机制

一级缓存：session级的缓存也叫事务级的缓存，只缓存实体，生命周期和session一致。不能对其进行管理。

不用显示的调用。

二级缓存：sessionFactory缓存，也叫进程级的缓存，使用第3方插件实现的，也值缓存实体，生命周期和sessionFactory一致，可以进行管理。

首先配置第3放插件，我们用的是EHCache，在hibernate.cfg.xml文件中加入

<propertyname="hibernate.cache.user_second_level_cache">true</property>

在映射中也要显示的调用，<cacheusage="read-only"/>

二级缓存之查询缓存：对普通属性进行缓存。如果关联的表发生了修改，那么查询缓存的生命周期也结束了。

在程序中必须手动启用查询缓存：query.setCacheable(true);

优化Hibernate

1、使用一对多的双向关联，尽量从多的一端维护。

2、不要使用一对一，尽量使用多对一。

3、配置对象缓存，不要使用集合缓存。

4、表字段要少，表关联不要怕多，有二级缓存撑腰。