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緩存：緩存是什么，解決什么問題？
位于速度相差較大的兩種硬件/軟件之間的，用于協(xié)調(diào)兩者數(shù)據(jù)傳輸速度差異的結(jié)構(gòu)，均可稱之為緩存Cache。緩存目的：讓數(shù)據(jù)更接近于應(yīng)用程序，協(xié)調(diào)速度不匹配，使訪問速度更快。

緩存的范圍分為3類:
1.事務(wù)范圍（單Session即一級緩存）
   事務(wù)范圍的緩存只能被當(dāng)前事務(wù)訪問,每個事務(wù)都有各自的緩存,緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)通常采用相互關(guān)聯(lián)的對象形式.緩存的生命周期依賴于事務(wù)的生命周期,只有當(dāng)事務(wù)結(jié)束時,緩存的生命周期才會結(jié)束.事務(wù)范圍的緩存使用內(nèi)存作為存儲介質(zhì),一級緩存就屬于事務(wù)范圍.
2.應(yīng)用范圍（單SessionFactory即二級緩存）
   應(yīng)用程序的緩存可以被應(yīng)用范圍內(nèi)的所有事務(wù)共享訪問.緩存的生命周期依賴于應(yīng)用的生命周期,只有當(dāng)應(yīng)用結(jié)束時,緩存的生命周期才會結(jié)束.應(yīng)用范圍的緩存可以使用內(nèi)存或硬盤作為存儲介質(zhì),二級緩存就屬于應(yīng)用范圍.
3.集群范圍（多SessionFactory）
   在集群環(huán)境中,緩存被一個機(jī)器或多個機(jī)器的進(jìn)程共享,緩存中的數(shù)據(jù)被復(fù)制到集群環(huán)境中的每個進(jìn)程節(jié)點,進(jìn)程間通過遠(yuǎn)程通信來保證緩存中的數(shù)據(jù)的一致,緩存中的數(shù)據(jù)通常采用對象的松散數(shù)據(jù)形式.

二級緩存如何工作的
Hibernate的二級緩存同一級緩存一樣，也是針對對象ID來進(jìn)行緩存。所以說，二級緩存的作用范圍是針對根據(jù)ID獲得對象的查詢。
● 在執(zhí)行各種條件查詢時，如果所獲得的結(jié)果集為實體對象的集合，那么就會把所有的數(shù)據(jù)對象根據(jù)ID放入到二級緩存中。
● 當(dāng)Hibernate根據(jù)ID訪問數(shù)據(jù)對象的時候，首先會從Session一級緩存中查找，如果查不到并且配置了二級緩存，那么會從二級緩存中查找，如果還查不到，就會查詢數(shù)據(jù)庫，把結(jié)果按照ID放入到緩存中。
● 刪除、更新、增加數(shù)據(jù)的時候，同時更新緩存。

與Hibernate一級緩存Session范圍相對的是SessionFactory范圍的二級緩存，SessionFactory也提供了相應(yīng)的緩存機(jī)制。SessionFactory緩存可以依據(jù)功能和目的的不同而劃分為內(nèi)置緩存和外置緩存。

SessionFactory的內(nèi)置緩存中存放了映射元數(shù)據(jù)和預(yù)定義SQL語句，映射元數(shù)據(jù)是映射文件中數(shù)據(jù)的副本，而預(yù)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(dǎo)出來的。SessionFactory的內(nèi)置緩存是只讀的，應(yīng)用程序不能修改緩存中的映射元數(shù)據(jù)和預(yù)定義SQL語句，因此SessionFactory不需要進(jìn)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(rèn)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)的副本，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的二級緩存。

Hibernate的二級緩存的實現(xiàn)原理與一級緩存是一樣的，也是通過以ID為key的Map來實現(xiàn)對對象的緩存。

二級緩存是緩存實體對象的，由于Hibernate的二級緩存是作用在SessionFactory范圍內(nèi)的，因而它比一級緩存的范圍更廣，可以被所有的Session對象所共享。

在通常情況下會將具有以下特征的數(shù)據(jù)放入到二級緩存中：
● 很少被修改的數(shù)據(jù)。
● 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)。
● 不會被并發(fā)訪問的數(shù)據(jù)。
● 常量數(shù)據(jù)。
● 不會被第三方修改的數(shù)據(jù)

而對于具有以下特征的數(shù)據(jù)則不適合放在二級緩存中：
● 經(jīng)常被修改的數(shù)據(jù)。
● 財務(wù)數(shù)據(jù)，絕對不允許出現(xiàn)并發(fā)。
● 與其他應(yīng)用共享的數(shù)據(jù)。

在這里特別要注意的是對放入緩存中的數(shù)據(jù)不能有第三方的應(yīng)用對數(shù)據(jù)進(jìn)行更改（其中也包括在自己程序中使用其他方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改，例如，JDBC），因為那樣Hibernate將不會知道數(shù)據(jù)已經(jīng)被修改，也就無法保證緩存中的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性。

常見的緩存組件
在默認(rèn)情況下，Hibernate會使用EHCache作為二級緩存組件。但是，可以通過設(shè)置hibernate.cache.provider_class屬性，指定其他的緩存策略，該緩存策略必須實現(xiàn)org.hibernate.cache.CacheProvider接口。
通過實現(xiàn)org.hibernate.cache.CacheProvider接口可以提供對不同二級緩存組件的支持，此接口充當(dāng)緩存插件與Hibernate之間的適配器。

組件	Provider類	類型	集群	查詢緩存
Hashtable	org.hibernate.cache.HashtableCacheProvider	內(nèi)存	不支持	支持
EHCache	org.hibernate.cache.EhCacheProvider	內(nèi)存，硬盤	不支持	支持
OSCache	org.hibernate.cache.OSCacheProvider	內(nèi)存，硬盤	支持	支持
SwarmCache	org.hibernate.cache.SwarmCacheProvider	集群	支持	不支持
JBoss TreeCache	org.hibernate.cache.TreeCacheProvider	集群	支持	支持

Hibernate已經(jīng)不再提供對JCS（Java Caching System）組件的支持了。
集群緩存的概念：
當(dāng)一臺服務(wù)器上的執(zhí)行了update方法修改了一條數(shù)據(jù)，那么只有這一臺服務(wù)器上的二級緩存會同步于數(shù)據(jù)庫，其他服務(wù)器上的二級緩存里面這條數(shù)據(jù)就沒意義了。這個時候用OSCache緩存機(jī)制，只要有一臺服務(wù)器上有數(shù)據(jù)修改了，馬上會從配置文件中找到配置好的其他服務(wù)器IP地址，進(jìn)行廣播，告訴他們我這條數(shù)據(jù)修改了，你們也更新同步一下。（是不是有點像手機(jī)上微博的推送功能）

如何在程序里使用二級緩存：
首先在hibernate.cfg.xml開啟二級緩存

Xml代碼

<hibernate-configuration>
<session-factory>
......
<property name="hibernate.cache.use_second_level_cache">true</property>
<property name="hibernate.cache.use_query_cache">true</property>
<!-- <property name="hibernate.cache.provider_class">
org.hibernate.cache.EhCacheProvider
</property> -->
<property name="hibernate.cache.region.factory_class">
net.sf.ehcache.hibernate.EhCacheRegionFactory
</property>
<!-- <property name="hibernate.cache.provider_configuration_file_resource_path">
ehcache.xml
</property> -->
<property name="hibernate.cache.use_structured_entries">true</property>
<property name="hibernate.generate_statistics">true</property>
......
</session-factory>
</hibernate-configuration>

然后是ehcache配置（ehcache.xml）
cache參數(shù)詳解：
● name:指定區(qū)域名
● maxElementsInMemory ：緩存在內(nèi)存中的最大數(shù)目
● maxElementsOnDisk：緩存在磁盤上的最大數(shù)目
● eternal ：設(shè)置是否永遠(yuǎn)不過期
● overflowToDisk ：硬盤溢出數(shù)目
● timeToIdleSeconds ：對象處于空閑狀態(tài)的最多秒數(shù)后銷毀
● timeToLiveSeconds ：對象處于緩存狀態(tài)的最多秒數(shù)后銷毀
● memoryStoreEvictionPolicy:緩存算法，有LRU（默認(rèn)）、LFU、LFU

關(guān)于緩存算法，常見有三種：
● LRU：（Least Rencently Used）新來的對象替換掉使用時間算最近很少使用的對象
● LFU：（Least Frequently Used）替換掉按命中率高低算比較低的對象
● LFU：（First In First Out）把最早進(jìn)入二級緩存的對象替換掉

Xml代碼

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ehcache>
<diskStore path="D:/ehcache"/>
<defaultCache maxElementsInMemory="10000"
eternal="false"
timeToIdleSeconds="300"
timeToLiveSeconds="600"
overflowToDisk="false"/>
<cache name="cn.javass.h3test.model.UserModel"
eternal="false"
maxElementsInMemory="100"
timeToIdleSeconds="1200"
timeToLiveSeconds="1200"
overflowToDisk="false">
</cache>
</ehcache>

在每個實體的hbm文件中配置cache元素，usage可以是read-only或者是read-write等4種。

Xml代碼

<?xml version="1.0" encoding='UTF-8'?>
<!DOCTYPE hibernate-mapping PUBLIC
"-//Hibernate/Hibernate Mapping DTD 3.0//EN"
"http://hibernate.sourceforge.net/hibernate-mapping-3.0.dtd" >
<hibernate-mapping>
<class>
<class name="cn.java.test.model.User" table="TBL_USER">
<cache usage="read-write"/>
......
</class>
</hibernate-mapping>

也可以用Hibernate注解配置緩存實體類

Java代碼

@Entity
@Table
@Cache(usage = CacheConcurrencyStrategy.READ_WRITE)
public class User implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = -5121812640999313420L;
private Integer id;
private String name;
......
}

Query或Criteria接口查詢時設(shè)置其setCacheable(true)：
默認(rèn)的如果不在程序中顯示的執(zhí)行查詢緩存聲明操作，Hibernate是不會對查詢的list進(jìn)行緩存的。

Java代碼

Session s1= HibernateSessionFactory.getCurrentSession();
s1.beginTransaction();
System.out.println("第一次查詢User");
Query q = s1.createQuery("from User");
q.setCacheable(true);
q.list();
System.out.println("放進(jìn)二級緩存");
s1.getTransaction().commit();
Session s2= HibernateSessionFactory.getCurrentSession();
s2.beginTransaction();
System.out.println("第二次查詢User,將不會發(fā)出sql");
Query q = s2.createQuery("from User");
q.setCacheable(true);
q.list();
s2.getTransaction().commit();
//如果配置文件打開了generate_statistics性能調(diào)解，可以得到二級緩存命中次數(shù)等數(shù)據(jù)
Statistics s = HibernateSessionFactoryUtil.getSessionFactory().getStatistics();
System.out.println(s);
System.out.println("put:"+s.getSecondLevelCachePutCount());
System.out.println("hit:"+s.getSecondLevelCacheHitCount());
System.out.println("miss:"+s.getSecondLevelCacheMissCount());

如果開啟了二級緩存，由于session是共享二級緩存的，只要緩存里面有要查詢的對象，就不會向數(shù)據(jù)庫發(fā)出sql，如果在二級緩存里沒有找到需要的數(shù)據(jù)就會發(fā)出sql語句去數(shù)據(jù)庫拿。

一級緩存的管理:
● evit(Object obj)將指定的持久化對象從一級緩存中清除,釋放對象所占用的內(nèi)存資源,指定對象從持久化狀態(tài)變?yōu)槊摴軤顟B(tài),從而成為游離對象.
● clear()將一級緩存中的所有持久化對象清除,釋放其占用的內(nèi)存資源
● contains(Object obj)判斷指定的對象是否存在于一級緩存中.
● flush()刷新一級緩存區(qū)的內(nèi)容,使之與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)保持同步.

二級緩存的管理:
● evict(Class arg0, Serializable arg1)將某個類的指定ID的持久化對象從二級緩存中清除,釋放對象所占用的資源.

Java代碼

sessionFactory.evict(Customer.class, new Integer(1));

evict(Class arg0)將指定類的所有持久化對象從二級緩存中清除,釋放其占用的內(nèi)存資源

Java代碼

sessionFactory.evict(Customer.class);

evictCollection(String arg0)將指定類的所有持久化對象的指定集合從二級緩存中清除,釋放其占用的內(nèi)存資源.

Java代碼

sessionFactory.evictCollection("Customer.orders");

設(shè)置一級緩存和二級緩存的交互權(quán)限

Java代碼

session = HibernateUtils.getSession();
session.beginTransaction();
//僅向二級緩存讀數(shù)據(jù)，而不向二級緩存寫數(shù)據(jù)，這里load的數(shù)據(jù)就不會放入二級緩存，下次再查還是會去數(shù)據(jù)庫拿
session.setCacheMode(CacheMode.GET);
//只向二級緩存寫數(shù)據(jù)，而不從二級緩存讀數(shù)據(jù)
//session.setCacheMode(CacheMode.PUT);
//不與二級緩存交互
//session.setCacheMode(CacheMode.IGNORE);
//可以與二級緩存交互
//session.setCacheMode(CacheMode.NORMAL);
Student student = (Student)session.load(Student.class, 1);
session.getTransaction().commit();

設(shè)置二級緩存策略
● READ_ONLY：實體只讀緩存
只讀緩存不允許更新，將報錯Can't write to a readonly object。
允許新增，（從2.0以后新增直接添加到二級緩存）

Java代碼

//確保數(shù)據(jù)庫中有標(biāo)識符為1的FarmModel
FarmModel farm = (FarmModel) session.get(FarmModel.class, 1);
//如果修改將報錯，只讀緩存不允許修改
//farm.setName("aaa");

● NONSTRICT_READ_WRITE：實體非嚴(yán)格讀/寫緩存
   允許更新，更新后緩存失效，需再查詢一次。
   允許新增，新增記錄自動加到二級緩存中。
   整個過程不加鎖。
● READ_WRITE：實體讀/寫緩存
   允許更新，更新后自動同步到緩存。
   允許新增，新增記錄后自動同步到緩存。
   保證read committed隔離級別及可重復(fù)讀隔離級別（通過時間戳實現(xiàn)）
   整個過程加鎖，如果當(dāng)前事務(wù)的時間戳早于二級緩存中的條目的時間戳，說明該條目已經(jīng)被別的
   事務(wù)修改了，此時重新查詢一次數(shù)據(jù)庫，否則才使用緩存數(shù)據(jù)，因此保證可重復(fù)讀隔離級別。
   讀寫緩存和不嚴(yán)格讀寫緩存在實現(xiàn)上的區(qū)別在于，讀寫緩存更新緩存的時候會把緩存里面的數(shù)據(jù)換成一個鎖
● TRANSACTIONAL：實體事務(wù)緩存
   緩存支持事務(wù)，發(fā)生異常的時候，緩存也能夠回滾，只支持jta環(huán)境
● Collection集合緩存

Java代碼

<hibernate-mapping>
<class name="cn.java.test.model.UserModel" table="TBL_USER">
<cache usage="read-write" />
<set name="farms" cascade="all" inverse="true" lazy="false">
<cache usage="read-write"/>
<key column="fk_user_id"/>
<one-to-many class="cn.java.test.model.FarmModel"/>
</set>
</class>
</hibernate-mapping>

和實體并發(fā)策略有相同含義；
但集合緩存只緩存集合元素的標(biāo)識符，在二級緩存中只存放相應(yīng)實體的標(biāo)識符，然后再通過標(biāo)識符去二級緩存查找相應(yīng)的實體最后組合為集合返回
Collection的緩存和前面查詢緩存的list一樣，也是只保持一串id，但它不會因為這個表更新過就失效，一個collection緩存僅在這個collection里面的元素有增刪時才失效。
這樣有一個問題，如果你的collection是根據(jù)某個字段排序的，當(dāng)其中一個元素更新了該字段時，導(dǎo)致順序改變時，collection緩存里面的順序沒有做更新

高速緩存區(qū)域
Hibernate在不同的高速緩存區(qū)域保存不同的類（實體）/集合，如果不配置區(qū)域默認(rèn)都保存到“默認(rèn)緩存”（defaultCache）中。
●每一個區(qū)域可以設(shè)置過期策略、緩存條目大小等等。
●對于類緩存，默認(rèn)區(qū)域名是全限定類名，如cn.javass.h3test.model.UserModel。
●對于集合而言，默認(rèn)區(qū)域名是全限定類名+屬性名，如cn.javass.….UserModel.farms。
●可通過hibernate.cache.region_prefix指定特定SessionFactory的區(qū)域前綴，如前綴是h3test，則如類緩存的區(qū)域名就是h3test.cn.javass.h3test.model.UserModel。如果應(yīng)用程序使用多個SessionFactory這可能是必須的。
可通過<cache usage="read-write" region="區(qū)域名"/>自定義區(qū)域名，不過默認(rèn)其實就可以了。

一些對二級緩存的理解
當(dāng)hibernate更新數(shù)據(jù)庫的時候，它怎么知道更新哪些查詢緩存呢？
hibernate在一個地方維護(hù)每個表的最后更新時間，其實也就是放在上面net.sf.hibernate.cache.UpdateTimestampsCache所指定的緩存配置里面。
當(dāng)通過hibernate更新的時候，hibernate會知道這次更新影響了哪些表。然后它更新這些表的最后更新時間。每個緩存都有一個生成時間和這個緩存所查詢的表，當(dāng)hibernate查詢一個緩存是否存在的時候，如果緩存存在，它還要取出緩存的生成時間和這個緩存所查詢的表，然后去查找這些表的最后更新時間，如果有一個表在生成時間后更新過了，那么這個緩存是無效的。
如果找到的時間戳晚于高速緩存查詢結(jié)果的時間戳，那么緩存結(jié)果將被丟棄，重新執(zhí)行一次查詢。
可以看出，只要更新過一個表，那么凡是涉及到這個表的查詢緩存就失效了，因此查詢緩存的命中率可能會比較低。

使用二級緩存的前置條件
對于那些查詢非常多但插入、刪除、更新非常少的應(yīng)用程序來說，查詢緩存可提升性能。但寫入多查詢少的沒有用，總失效。
hibernate程序?qū)?shù)據(jù)庫有獨占的寫訪問權(quán)，其他的進(jìn)程更新了數(shù)據(jù)庫，hibernate是不可能知道的。
你操作數(shù)據(jù)庫必需直接通過hibernate，如果你調(diào)用存儲過程，或者自己使用jdbc更新數(shù)據(jù)庫，hibernate也是不知道的。
這個限制相當(dāng)?shù)募郑袝r候hibernate做批量更新、刪除很慢，但是你卻不能自己寫jdbc來優(yōu)化。
當(dāng)然可以用SessionFactory提供的移除緩存的方法（上面的二級緩存的管理里面有介紹）

總結(jié)
不要想當(dāng)然的以為緩存一定能提高性能，僅僅在你能夠駕馭它并且條件合適的情況下才是這樣的。hibernate的二級緩存限制還是比較多的，不方便用jdbc可能會大大的降低更新性能。在不了解原理的情況下亂用，可能會有1+N的問題。不當(dāng)?shù)氖褂眠€可能導(dǎo)致讀出臟數(shù)據(jù)。

如果受不了Hibernate的諸多限制，那么還是自己在應(yīng)用程序的層面上做緩存吧！
在越高的層面上做緩存，效果就會越好。就好像盡管磁盤有緩存，數(shù)據(jù)庫還是要實現(xiàn)自己的緩存，盡管數(shù)據(jù)庫有緩存，咱們的應(yīng)用程序還是要做緩存。因為底層的緩存它并不知道高層要用這些數(shù)據(jù)干什么，只能做的比較通用，而高層可以有針對性的實現(xiàn)緩存，所以在更高的級別上做緩存，效果也要好些吧！

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