Hibernate延迟加载机制原理

Posted 2020-07-29 帅性而为1号

一．什么是懒加载？他的作用？

延迟加载，也叫懒加载，它是Hibernate为提高程序执行效率而提供的一种机制，即只有真正使用该对象的数据时才会创建。

Hibernate中主要是通过代理（proxy）机制来实现延迟加载。它的具体过程：Hibernate丛数据库获取某一个对象数据时、获取某一 个对象的集合属性值时，或获取某一个对象所关联的另一个对象时，由于没有使用该对象的数据，hibernate并不是数据库加载真正的数据，而只是为该对 象创建一个代理对象来代表这个对象，这个对象上的所有属性都是默认值；只有在真正需要使用该对象的数据时才创建这个真实对象，真正从数据库中加载它的数 据，这样在某些情况下，就可以提高查询效率。

有如下程序代码：

User user=(User)session.load(clazz, id);//直接返回的是代理对象

System.out.println(user.getId());//没有发送sql语句到数据库加载

user.getName();//创建真实的User实例，并发送sql语句到数据库中

注意：1.不能判断User=null；代理对象不可能为空

代理对象的限制：和代理关联的session对象，如果session关闭后访问代理则抛异常。session关闭之前访问数据库。

Hibernate中默认采用延迟加载的情况主要有以下几种:

1,当调用session上的load()加载一个实体时，会采用延迟加载。

2，当session加载某个实体时，会对这个实体中的集合属性值采用延迟加载

3当session加载某个实体时，会对这个实体所有单端关联的另一个实体对象采用延迟加载。

A、实体对象的延迟加载：

如果想对实体对象使用延迟加载，必须要在实体的映射配置文件中进行相应的配置，如下所示：

<hibernate-mapping>

<class name=”com.neusoft.entity.User” table=”user” lazy=”true”>

    ……

</class>

</hibernate-mapping>

通过将class的lazy属性设置为true，来开启实体的延迟加载特性。如果我们运行下面的代码：

User user=(User)session.load(User.class,”1”);（1）

System.out.println(user.getName());（2）

    当运行到(1)处时，Hibernate并没有发起对数据的查询，如果我们此时通过一些调试工具(比如JBuilder2005的Debug工具)，观察此时user对象的内存快照，我们会惊奇的发现，此时返回的可能是User$EnhancerByCGLIB$$bede8986类型的对象，而且其属性为null,这是怎么回事？还记得前面我曾讲过session.load()方法，会返回实体对象的代理类对象，这里所返回的对象类型就是User对象的代理类对象。在Hibernate中通过使用CGLIB,来实现动态构造一个目标对象的代理类对象，并且在代理类对象中包含目标对象的所有属性和方法，而且所有属性均被赋值为null。通过调试器显示的内存快照，我们可以看出此时真正的User对象，是包含在代理对象的CGLIB$CALBACK_0.target属性中，当代码运行到（2）处时，此时调用user.getName()方法，这时通过CGLIB赋予的回调机制，实际上调用CGLIB$CALBACK_0.getName()方法，当调用该方法时，Hibernate会首先检查CGLIB$CALBACK_0.target属性是否为null，如果不为空，则调用目标对象的getName方法，如果为空，则会发起数据库查询，生成类似这样的SQL语句：select * from user where id=’1’;来查询数据，并构造目标对象，并且将它赋值到CGLIB$CALBACK_0.target属性中。

    这样，通过一个中间代理对象，Hibernate实现了实体的延迟加载，只有当用户真正发起获得实体对象属性的动作时，才真正会发起数据库查询操作。所以实体的延迟加载是用通过中间代理类完成的，所以只有session.load()方法才会利用实体延迟加载，因为只有session.load()方法才会返回实体类的代理类对象。

B、集合类型的延迟加载：

在Hibernate的延迟加载机制中，针对集合类型的应用，意义是最为重大的，因为这有可能使性能得到大幅度的提高，为此Hibernate进行了大量的努力，其中包括对JDK Collection的独立实现，我们在一对多关联中，定义的用来容纳关联对象的Set集合，并不是java.util.Set类型或其子类型，而是net.sf.hibernate.collection.Set类型，通过使用自定义集合类的实现，Hibernate实现了集合类型的延迟加载。为了对集合类型使用延迟加载，我们必须如下配置我们的实体类的关于关联的部分：

<hibernate-mapping>

    <class name=”com.neusoft.entity.User” table=”user”>

…..

<set name=”addresses” table=”address” lazy=”true” inverse=”true”>

<key column=”user_id”/>

<one-to-many class=”com.neusoft.entity.Arrderss”/>

</set>

    </class>

</hibernate-mapping>

通过将<set>元素的lazy属性设置为true来开启集合类型的延迟加载特性。我们看下面的代码：

User user=(User)session.load(User.class,”1”);

Collection addset=user.getAddresses();       (1)

Iterator it=addset.iterator();                (2)

while(it.hasNext()){

Address address=(Address)it.next();

System.out.println(address.getAddress());

}

    当程序执行到(1)处时，这时并不会发起对关联数据的查询来加载关联数据，只有运行到(2)处时，真正的数据读取操作才会开始，这时Hibernate会根据缓存中符合条件的数据索引，来查找符合条件的实体对象。

这里我们引入了一个全新的概念——数据索引，下面我们首先将接一下什么是数据索引。在Hibernate中对集合类型进行缓存时，是分两部分进行缓存的，首先缓存集合中所有实体的id列表，然后缓存实体对象，这些实体对象的id列表，就是所谓的数据索引。当查找数据索引时，如果没有找到对应的数据索引，这时就会一条select SQL的执行，获得符合条件的数据，并构造实体对象集合和数据索引，然后返回实体对象的集合，并且将实体对象和数据索引纳入Hibernate的缓存之中。另一方面，如果找到对应的数据索引，则从数据索引中取出id列表，然后根据id在缓存中查找对应的实体，如果找到就从缓存中返回，如果没有找到，在发起select SQL查询。在这里我们看出了另外一个问题，这个问题可能会对性能产生影响，这就是集合类型的缓存策略。如果我们如下配置集合类型：

<hibernate-mapping>

    <class name=”com.neusoft.entity.User” table=”user”>

…..

<set name=”addresses” table=”address” lazy=”true” inverse=”true”>

<cache usage=”read-only”/>

<key column=”user_id”/>

<one-to-many class=”com.neusoft.entity.Arrderss”/>

</set>

    </class>

</hibernate-mapping>

这里我们应用了<cache usage=”read-only”/>配置，如果采用这种策略来配置集合类型，Hibernate将只会对数据索引进行缓存，而不会对集合中的实体对象进行缓存。如上配置我们运行下面的代码：

User user=(User)session.load(User.class,”1”);

Collection addset=user.getAddresses();      

Iterator it=addset.iterator();               

while(it.hasNext()){

Address address=(Address)it.next();

System.out.println(address.getAddress());

}

System.out.println(“Second query……”);

User user2=(User)session.load(User.class,”1”);

Collection it2=user2.getAddresses();

while(it2.hasNext()){

Address address2=(Address)it2.next();

System.out.println(address2.getAddress());

}

运行这段代码，会得到类似下面的输出：

Select * from user where id=’1’;

Select * from address where user_id=’1’;

Tianjin

Dalian

Second query……

Select * from address where id=’1’;

Select * from address where id=’2’;

Tianjin

Dalian

    我们看到，当第二次执行查询时，执行了两条对address表的查询操作，为什么会这样？这是因为当第一次加载实体后，根据集合类型缓存策略的配置，只对集合数据索引进行了缓存，而并没有对集合中的实体对象进行缓存，所以在第二次再次加载实体时，Hibernate找到了对应实体的数据索引，但是根据数据索引，却无法在缓存中找到对应的实体，所以Hibernate根据找到的数据索引发起了两条select SQL的查询操作，这里造成了对性能的浪费，怎样才能避免这种情况呢？我们必须对集合类型中的实体也指定缓存策略，所以我们要如下对集合类型进行配置：

<hibernate-mapping>

    <class name=”com.neusoft.entity.User” table=”user”>

…..

<set name=”addresses” table=”address” lazy=”true” inverse=”true”>

<cache usage=”read-write”/>

<key column=”user_id”/>

<one-to-many class=”com.neusoft.entity.Arrderss”/>

</set>

    </class>

</hibernate-mapping>

此时Hibernate会对集合类型中的实体也进行缓存，如果根据这个配置再次运行上面的代码，将会得到类似如下的输出：

Select * from user where id=’1’;

Select * from address where user_id=’1’;

Tianjin

Dalian

Second query……

Tianjin

Dalian

这时将不会再有根据数据索引进行查询的SQL语句，因为此时可以直接从缓存中获得集合类型中存放的实体对象。

C、属性延迟加载：

   在Hibernate3中，引入了一种新的特性——属性的延迟加载，这个机制又为获取高性能查询提供了有力的工具。在前面我们讲大数据对象读取时，在User对象中有一个resume字段，该字段是一个java.sql.Clob类型，包含了用户的简历信息，当我们加载该对象时，我们不得不每一次都要加载这个字段，而不论我们是否真的需要它，而且这种大数据对象的读取本身会带来很大的性能开销。在Hibernate2中，我们只有通过我们前面讲过的面性能的粒度细分，来分解User类，来解决这个问题（请参照那一节的论述），但是在Hibernate3中，我们可以通过属性延迟加载机制，来使我们获得只有当我们真正需要操作这个字段时，才去读取这个字段数据的能力，为此我们必须如下配置我们的实体类：

<hibernate-mapping>

<class name=”com.neusoft.entity.User” table=”user”>

……

<property name=”resume” type=”java.sql.Clob” column=”resume” lazy=”true”/>

    </class>

</hibernate-mapping>

    通过对<property>元素的lazy属性设置true来开启属性的延迟加载，在Hibernate3中为了实现属性的延迟加载，使用了类增强器来对实体类的Class文件进行强化处理，通过增强器的增强，将CGLIB的回调机制逻辑，加入实体类，这里我们可以看出属性的延迟加载，还是通过CGLIB来实现的。CGLIB是Apache的一个开源工程，这个类库可以操纵java类的字节码，根据字节码来动态构造符合要求的类对象。根据上面的配置我们运行下面的代码：

String sql=”from User user where user.name=’zx’ ”;

Query query=session.createQuery(sql);    (1)

List list=query.list();

for(int i=0;i<list.size();i++){

User user=(User)list.get(i);

System.out.println(user.getName());

System.out.println(user.getResume());    (2)

}

当执行到(1)处时，会生成类似如下的SQL语句：

Select id,age,name from user where name=’zx’;

这时Hibernate会检索User实体中所有非延迟加载属性对应的字段数据，当执行到(2)处时，会生成类似如下的SQL语句：

Select resume from user where id=’1’;

这时会发起对resume字段数据真正的读取操作。

二．关闭延迟加载

       延迟加载确实会给程序的查询效率带来好处，但有时明确知道数据需要立即加载，如果Hibernate先默认使用延迟加载，而后又必须去数据库加载，反而会降低效率

1.     加载单个实体，如果不需要延迟加载，就可以使用session的get()方法。

2.     当session加载某个实体时，不需要对这个实体中的集合属性值延迟加载，而是要立即加载。这是可以在映射文件中这个集合的配置元素（set bag list）添加属性lazy=false；

3.     当session加载某个实体时，不需要对这个实体所单端关联的另一个实体对象延迟加载，就可以在影射文件中针对这个单端关联的配置元素（<one-to-one><many-to-one>）添加lazy=false；

  用hibernate每次查询完是不是都要关闭session,可关闭session之后，延迟加载的数据就不能查出来了，请问该如何解决。
在web.xml中配置OpenSessionInView过滤器即可解决

 <!-- OpenSessionInView 配置，解决Hibernate延迟加载的问题 -->
  <filter>
   <filter-name>lazyLoadingFilter</filter-name>
   <filter-class>org.springframework.orm.hibernate3.support.OpenSessionInViewFilter</filter-class>
  </filter>

 <filter-mapping>
   <filter-name>lazyLoadingFilter</filter-name>
   <url-pattern>*.do</url-pattern>
  </filter-mapping>

PS:Hibernate 的延迟加载（lazy load）本质上就是代理模式的应用，我们在过去的岁月里就经常通过代理模式来降低系统的内存开销、提升应用的运行性能。Hibernate 充分利用了代理模式的这种优势，并结合了 Javassist 或 CGLIB 来动态地生成代理对象，这更加增加了代理模式的灵活性，Hibernate 给这种用法一个新名称：延迟加载。无论怎样，充分分析、了解这些开源框架的实现可以更好的感受经典设计模式的优势所在.