Hibernate(开放源代码的对象关系映射框架)

2017-01-13 15:02:52来源:csdn作者:Hsunpeng人点击

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,它讲POJO与数据库表建立映射关系,是一个全自动的orm框架,Hibernate可以自动生成SQL语句,自动执行,使Java程序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操作数据库。Hibernate可以应用再任何使用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,最具有革命意义的是: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。

核心接口和类

Hibernate的核心类和接口一共有6个,分别是:Session、 SessionFactory、Transaction、Query、Criteria和Configuration。这6个核心类和接口在任何开发中都有用到,通过这些接口,不仅可以持久化对象进行存取,还能够进行事务控制。

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,而以后将HttpSession对象成为用户Session。 SessionFactory: 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,一个项目只需要一个SessionFactory就够了。当需要操作多个数据库时,可以为每个数据库指定一个SessionFactory。 Transaction: Transaction 接口是一个可选的API,可以选择不使用这个接口,取而代之的是Hibernate的设计者自己写的底层事务处理代码。Transaction接口是对实际事务实现的一个抽象,这些实现包括JDBC的事务、JTA中的UserTransaction、甚至可以是CORBA事务。之所以这样设计是能让开发者能够使用一个统一事务的操作界面,使得自己的项目可以在不同的环境和容器之间方便移植。 Query: Query接口让你方便地对数据库持久对象进行查询,它可以有两种表达方式:HQL语言或本地数据库的SQL语句。Query经常被用来绑定查询参数。限制查询记录数量,并最终执行查询操作

Criteria: Criteria接口与Query接口非常类似,允许创建并执行面向对象的标准化查询。值得注意的是Criteria接口也是轻量级的,它不能在Session之外使用。 Configuration: Configuration类的作用是对Hibernate进行配置,以及对它进行启动。在hibernate的启动过程中,Configuration类的实力首先定位映射文档的位置,读取这些配置,然后创建一个SessionFactory对象。虽然Configuration类在整个Hibernate项目中只扮演着一个很小的角色,但它是启动Hibernate时所遇到的第一个对象。

主键介绍 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。 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。

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主键类型为long,int等数值型。主键按数值顺序递增,增量为1。 /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。/

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。

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。

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。

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。

特点:能够保证数据库中的主键唯一性,生成的主键占用比较多的存贮空间

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

包的作用

net.sf.hibernate.*  [1]

该包的类基本上都是接口类和异常类

net.sf.hibernate.cache.*

JCS的实现类

net.sf.hibernate.cfg.*

配置文件读取类

net.sf.hibernate.collection.*

Hibernate集合接口实现类,例如List,Set,Bag等等,Hibernate之所以要自行编写集合接口实现类是为了支持lazy loading

net.sf.hibernate.connection.*

几个数据库连接池的Provider

net.sf.hibernate.dialect.*

支持多种数据库特性,每个Dialect实现类代表一种数据库,描述了该数据库支持的数据类型和其它特点,例如是否有AutoIncrement,是否有Sequence,是否有分页sql等等

net.sf.hibernate. eg.*

Hibernate文档中用到的例子 net.sf.hibernate.engine.* 这个包的类作用比较散 net.sf.hibernate.expression.*

HQL支持的表达式

net.sf.hibernate.hq.*

HQL实现

net.sf.hibernate. id.*

ID生成器

net.sf.hibernate.impl.*

最核心的包,一些重要接口的实现类,如Session,SessionFactory,Query等

net.sf.hibernate.jca.*

JCA支持,把Session包装为支持JCA的接口实现类

net.sf.hibernate.jmx.*

JMX是用来编写App Server的管理程序的,大概是JMX部分接口的实现,使得App Server可以通过JMX接口管理Hibernate

net.sf.hibernate.loader.*

也是很核心的包,主要是生成sql语句的

net.sf.hibernate.lob.*

Blob和Clob支持

net.sf.hibernate.mapping.*

hbm文件的属性实现

net.sf.hibernate.metadata.*

PO的Meta实现

net.sf.hibernate.odmg.*

ODMG是一个ORM标准,这个包是ODMG标准的实现类

net.sf.hibernate.persister.*

核心包,实现持久对象和表之间的映射

net.sf.hibernate.proxy.*

Proxy和Lazy Loading支持

net.sf.hibernate. ps.*

该包是PreparedStatment Cache

net.sf.hibernate.sql.*

生成JDBC sql语句的包

net.sf.hibernate.test.*

测试类,你可以用junit来测试Hibernate

net.sf.hibernate.tool.hbm2ddl.* 用hbm配置文件生成DDL

net.sf.hibernate.transaction.*

Hibernate Transaction实现类

net.sf.hibernate.type.*

Hibernate中定义的持久对象的属性的数据类型

net.sf.hibernate.util.*

一些工具类,作用比较散

net.sf.hibernate.xml.*

XML数据绑定

缓存管理

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。第一级缓存 第二级缓存 存放数据的形式 相互关联的持久化对象的散装数据 缓存的范围 事务范围,每个事务都有单独的第一级缓存进程范围或集群范围,缓存被同一个进程或集群范围内的所有事务共享 并发访问策略由于每个事务都拥有单独的第一级缓存,不会出现并发问题,无需提供并发访问策略由于多个事务会同时访问第二级缓存中相同数据,因此必须提供适当的并发访问策略,来保证特定的事务隔离级别数据过期策略没有提供数据过期策略。处于一级缓存中的对象永远不会过期,除非应用程序显式清空缓存或者清除特定的对象必须提供数据过期策略,如基于内存的缓存中的对象的最大数目,允许对象处于缓存中的最长时间,以及允许对象处于缓存中的最长空闲时间。
缓存的软件实现 在Hibernate的Session的实现中包含了缓存的实现由第三方提供,Hibernate仅提供了缓存适配器(CacheProvider)。用于把特定的缓存插件集成到Hibernate中。启用缓存的方式只要应用程序通过Session接口来执行保存、更新、删除、加载和查询数据库数据的操作,Hibernate就会启用第一级缓存,把数据库中的数据以对象的形式拷贝到缓存中,对于批量更新和批量删除操作,如果不希望启用第一级缓存,可以绕过Hibernate API,直接通过JDBC API来执行指操作。用户可以在单个类或类的单个集合的粒度上配置第二级缓存。如果类的实例被经常读但很少被修改,就可以考虑使用第二级缓存。只有为某个类或集合配置了第二级缓存,Hibernate在运行时才会把它的实例加入到第二级缓存中。 用户管理缓存的方式第一级缓存的物理介质为内存,由于内存容量有限,必须通过恰当的检索策略和检索方式来限制加载对象的数目。Session的evit()方法可以显式清空缓存中特定对象,但这种方法不值得推荐。 第二级缓存的物理介质可以是内存和硬盘,因此第二级缓存可以存放大量的数据,数据过期策略的maxElementsInMemory属性值可以控制内存中的对象数目。管理第二级缓存主要包括两个方面:选择需要使用第二级缓存的持久类,设置合适的并发访问策略:选择缓存适配器,设置合适的数据过期策略。

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

3.1. 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。

3.2. 什么样的数据适合存放到第二级缓存中? 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

3.3. 不适合存放到第二级缓存的数据? 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。

3.4. 常用的缓存插件 Hibernater 的二级缓存是一个插件,下面是几种常用的缓存插件: l EhCache:可作为进程范围的缓存,存放数据的物理介质可以是内存或硬盘,对Hibernate的查询缓存提供了支持。

l OSCache:可作为进程范围的缓存,存放数据的物理介质可以是内存或硬盘,提供了丰富的缓存数据过期策略,对Hibernate的查询缓存提供了支持。

l SwarmCache:可作为群集范围内的缓存,但不支持Hibernate的查询缓存。

l JBossCache:可作为群集范围内的缓存,支持事务型并发访问策略,对Hibernate的查询缓存提供了支持。

在默认情况下,Hibernate使用EhCache进行JVM级别的缓存。用户可以通过设置Hibernate配置文件中的hibernate.cache.provider_class的属性,指定其他的缓存策略,该缓存策略必须实现org.hibernate.cache.CacheProvider接口。

3.5. 配置二级缓存的主要步骤:

1) 选择需要使用二级缓存的持久化类,设置它的命名缓存的并发访问策略。这是最值得认真考虑的步骤。

2) 选择合适的缓存插件,然后编辑该插件的配置文件。

延迟加载 Hibernate对象关系映射提供延迟的与非延迟的对象初始化。非延迟加载在读取一个对象的时候会将与这个对象所有相关的其他对象一起读取出来。这有时会导致成百的(如果不是成千的话)select语句在读取对象的时候执行。这个问题有时出现在使用双向关系的时候,经常会导致整个数据库都在初始化的阶段被读出来了。当然,你可以不厌其烦地检查每一个对象与其他对象的关系,并把那些最昂贵的删除,但是到最后,我们可能会因此失去了本想在ORM工具中获得的便利。

一个明显的解决方法是使用Hibernate提供的延迟加载机制。这种初始化策略只在一个对象调用它的一对多或多对多关系时才将关系对象读取出来。这个过程对开发者来说是透明的,而且只进行了很少的数据库操作请求,因此会得到比较明显的性能提升。这项技术的一个缺陷是延迟加载技术要求一个Hibernate会话要在对象使用的时候一直开着。这会成为通过使用DAO模式将持久层抽象出来时的一个主要问题。为了将持久化机制完全地抽象出来,所有的数据库逻辑,包括打开或关闭会话,都不能在应用层出现。最常见的是,一些实现了简单接口的DAO实现类将数据库逻辑完全封装起来了。一种快速但是笨拙的解决方法是放弃DAO模式,将数据库连接逻辑加到应用层中来。这可能对一些小的应用程序有效,但是在大的系统中,这是一个严重的设计缺陷,妨碍了系统的可扩展性。

Web层延迟加载

幸运的是,Spring框架为Hibernate延迟加载与DAO模式的整合提供了一 种方便的解决方法。以一个Web应用为例,Spring提供了OpenSessionInViewFilter和OpenSessionInViewInterceptor。我们可以随意选择一个类来实现相同的功能。两种方法唯一的不同就在于interceptor在Spring容器中运行并被配置在web应用的上下文中,而Filter在Spring之前运行并被配置在web.xml中。不管用哪个,他们都在请求将当前会话与当前(数据库)线程绑定时打开Hibernate会话。一旦已绑定到线程,这个打开了的Hibernate会话可以在DAO实现类中透明地使用。这个会话会为延迟加载数据库中值对象的视图保持打开状态。一旦这个逻辑视图完成了,Hibernate会话会在Filter的doFilter方法或者Interceptor的postHandle方法中被关闭。 实现方法在web.xml中加入

<filter>
<filter-name>hibernateFilter</filter-name>
<filter-class>
org.springframework.orm.hibernate3.support.OpenSessionInViewFilter
</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>hibernateFilter</filter-name>
<url-pattern>*.do</url-pattern>
</filter-mapping>

性能优化

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:

.数据库设计调整

.HQL优化

.API的正确使用(如根据不同的业务类型选用不同的集合及查询API)

.主配置参数(日志,查询缓存,fetch_size, batch_size等)

.映射文件优化(ID生成策略,二级缓存,延迟加载,关联优化)

.一级缓存的管理

.针对二级缓存,还有许多特有的策略

.事务控制策略。

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

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

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。

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,oscache, jboss cache,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。

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;

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方插件,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。

hibernate 类与类之间关系

关联关系

聚集关系

继承关系

Hibernate继承关系映射策略分为三种:一张表对应一整棵类继承树、一个类对应一张表、每一个具体类对应一张表。


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