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Hibernate 緩存機制深度解析：一級緩存、二級緩存與查詢緩存實戰

編輯：Java 綜合教學

Hibernate 緩存架構概覽

Hibernate 提供兩級緩存：

一級緩存（Session 級）：事務範圍緩存，由 Hibernate 自動管理，不可關閉。
二級緩存（SessionFactory 級）：進程範圍緩存，需顯式啟用。分為內置緩存（唯讀，載入映射檔初始化 SQL）與外置緩存（可讀寫，資料庫資料副本，儲存於記憶體或硬碟）。

一級緩存詳解

核心作用

減少資料庫存取頻率
保證資料庫記錄與緩存物件一致性（透過髒檢查同步）

自動清理時機

呼叫 Transaction.commit() 時（先清理再提交）
執行查詢操作導致持久化物件屬性變化時
顯式呼叫 Session.flush()

手動管理 API

evict(Object obj)：清除特定持久化物件
clear()：清空所有持久化物件

二級緩存配置與使用

啟用步驟

引入 Ehcache 相關 JAR（hibernate-ehcache）與 ehcache.xml 至類路徑

配置 hibernate.cfg.xml：

<property name="cache.use_second_level_cache">true</property>
<property name="hibernate.cache.region.factory_class">org.hibernate.cache.ehcache.EhCacheRegionFactory</property>
<class-cache usage="read-write" class="com.example.Employee"/>

或在 .hbm.xml 中配置：<cache usage="read-write"/>

集合級二級緩存

<collection-cache usage="read-write" collection="com.example.Department.emps"/>

<set name="emps" ...>
  <cache usage="read-write"/>
  ...
</set>

注意：集合元素對應的持久化類別也必須啟用二級緩存，否則會產生 N+1 查詢問題。

Ehcache 配置範例（ehcache.xml）

<ehcache>
  <diskStore path="d:\\tempDirectory"/>
  <defaultCache maxElementsInMemory="10000" eternal="false"
      timeToIdleSeconds="120" timeToLiveSeconds="120" overflowToDisk="true"/>
  <cache name="com.example.Employee" maxElementsInMemory="1"
      eternal="false" timeToIdleSeconds="300" timeToLiveSeconds="600" overflowToDisk="true"/>
  <cache name="com.example.Department.emps" maxElementsInMemory="1000"
      eternal="true" timeToIdleSeconds="0" timeToLiveSeconds="0" overflowToDisk="false"/>
</ehcache>

查詢緩存

預設對 HQL/QBC 無效，需雙重啟用：

hibernate.cfg.xml：<property name="cache.use_query_cache">true</property>
程式碼：query.setCacheable(true) 或 criteria.setCacheable(true)

查詢緩存依賴二級緩存。

實體類別與映射檔範例

Department.java / Department.hbm.xml

// Department.java
public class Department {
    private Integer id;
    private String name;
    private Set<Employee> emps = new HashSet<>();
    // getters/setters/toString
}

// Department.hbm.xml
<class name="Department" table="GG_DEPARTMENT">
  <id name="id"><generator class="native"/></id>
  <property name="name"/>
  <set name="emps" table="GG_EMPLOYEE" inverse="true" lazy="true">
    <key><column name="DEPT_ID"/></key>
    <one-to-many class="Employee"/>
  </set>
</class>

Employee.java / Employee.hbm.xml

// Employee.java
public class Employee {
    private Integer id;
    private String name;
    private float salary;
    private String email;
    private Department dept;
    // getters/setters/toString/constructors
}

// Employee.hbm.xml
<class name="Employee" table="GG_EMPLOYEE">
  <id name="id"><generator class="native"/></id>
  <property name="name"/>
  <property name="salary"/>
  <property name="email"/>
  <many-to-one name="dept" class="Department">
    <column name="DEPT_ID"/>
  </many-to-one>
</class>

完整 hibernate.cfg.xml 配置

<session-factory>
  <!-- DB 連線設定 -->
  <property name="connection.username">scott</property>
  <property name="connection.password">java</property>
  <property name="connection.driver_class">oracle.jdbc.driver.OracleDriver</property>
  <property name="connection.url">jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:orcl</property>
  <property name="dialect">org.hibernate.dialect.Oracle10gDialect</property>
  <property name="show_sql">true</property>
  <property name="format_sql">true</property>
  <property name="hbm2ddl.auto">update</property>

  <!-- 二級緩存 -->
  <property name="cache.use_second_level_cache">true</property>
  <property name="hibernate.cache.region.factory_class">org.hibernate.cache.ehcache.EhCacheRegionFactory</property>
  <property name="cache.use_query_cache">true</property>

  <mapping resource="Department.hbm.xml"/>
  <mapping resource="Employee.hbm.xml"/>
  <class-cache usage="read-write" class="com.example.Employee"/>
  <class-cache usage="read-write" class="com.example.Department"/>
  <collection-cache usage="read-write" collection="com.example.Department.emps"/>
</session-factory>

查詢緩存優化：iterate() vs list()

// list() 查詢所有欄位，反射組裝完整物件
List<Employee> emps = query.list();

// iterate() 僅查 ID，再從二級緩存取物件（需二級緩存命中率高）
Iterator<Employee> empIt = query.iterate();
while (empIt.hasNext()) {
    System.out.println(empIt.next().getName());
}

適用場景：資料表欄位多、二級緩存命中率高。若緩存未命中會逐筆查資料庫，效能反而更差。

時間戳緩存區域機制

QueryCache 區域：儲存查詢結果
UpdateTimestampCache 區域：儲存相關表異動時間戳
查詢前比較兩區域時間戳，若 T2 > T1 則捨棄緩存重查

Query query = session.createQuery("FROM Employee");
query.setCacheable(true);
List<Employee> emps = query.list();

Employee emp = session.get(Employee.class, 100);
emp.setSalary(30000);  // 觸發 update，更新時間戳

emps = query.list();  // 重新查詢資料庫