1.    Cache簡介：

快取(Cache )是計算機領域非常通用的概念。它介於應用程式和永久性資料儲存源(如硬碟上的檔案或者資料庫)之間，其作用是降低應用程式直接讀寫永久性資料儲存源的頻 率，從而提高應用的執行效能。快取中的資料是資料儲存源中資料的拷貝，應用程式在執行時直接讀寫快取中的資料，只在某些特定時刻按照快取中的資料來同步更 新資料儲存源。快取的物理介質通常是記憶體，而永久性資料儲存源的物理介質通常是硬碟或磁碟，應用程式讀寫內在的速度顯然比讀寫硬碟的速度快，如果快取中存放的資料量非常大，也會用硬碟作為快取的物理介質。快取的實現不僅需要作為物理介質的硬體，同時還需要用於管理快取併發訪問和過期策略的軟體。因此，快取是通過軟體和硬體共同實現的。

1.1.    持久化層的快取的範圍
快取的範圍決定了快取的生命週期以及可以被誰訪問。快取的範圍分為三類。
1) 事務範圍：快取只能被當前事務訪問。快取的生命週期依賴於事務的生命週期，當事務結束時，快取也就結束生命週期。在此範圍下，快取的介質是記憶體。事務可以是資料庫事務或者應用事務，每個事務都有獨自的快取，快取內的資料通常採用相互關聯的物件形式。
2) 程序範圍：快取被程序內的所有事務共享。這些事務有可能是併發訪問快取，因此必須對快取採取必要的事務隔離機制。快取的生命週期依賴於程序的生命週期，進 程結束時，快取也就結束了生命週期。程序範圍的快取可能會存放大量的資料，所以存放的介質可以是記憶體或硬碟。快取內的資料既可以是相互關聯的物件形式也可 以是物件的鬆散資料形式。鬆散的物件資料形式有點類似於物件的序列化資料，但是物件分解為鬆散的演算法比物件序列化的演算法要求更快。
3) 叢集範圍：在叢集環境中，快取被一個機器或者多個機器的程序共享。快取中的資料被複制到叢集環境中的每個程序節點，程序間通過遠端通訊來保證快取中的資料的一致性，快取中的資料通常採用物件的鬆散資料形式。對大多數應用來說，應該慎重地考慮是否需要使用叢集範圍的快取，因為訪問的速度不一定會比直接訪問資料庫資料的速度快多少。

持久化層可以提供多種範圍的快取。如果在事務範圍的快取中沒有查到相應的資料，還可以到程序範圍或叢集範圍的快取內查詢，如果還是沒有查到，那 麼只有到資料庫中查詢。事務範圍的快取是持久化層的第一級快取，通常它是必需的；程序範圍或叢集範圍的快取是持久化層的第二級快取，通常是可選的。

1.2.    持久化層的快取的併發訪問策略
當多個併發的事務同時訪問持久化層的快取的相同資料時，會引起併發問題，必須採用必要的事務隔離措施。在程序範圍或叢集範圍的快取，即第二級快取，會出現併發問題。因此可以設定以下四種類型的併發訪問策略，每一種策略對應一種事務隔離級別。
1) 事務型(Transactional)策略：僅僅在受管理環境中適用。它提供了Repeatable Read事務隔離級別。對於經常被讀但很少修改的資料，可以採用這種隔離型別，因為它可以防止髒讀和不可重複讀這類的併發問題。
2) 讀寫型(read-write)策略：提供了Read Committed事務隔離級別。僅僅在非叢集的環境中適用。對於經常被讀但很少修改的資料，可以採用這種隔離型別，因為它可以防止髒讀這類的併發問題。
3) 非嚴格讀寫型(nonstrict-read-write)策略：不保證快取與資料庫中資料的一致性。如果存在兩個事務同時訪問快取中相同資料的可能，必 須為該資料配置一個很短的資料過期時間，從而儘量避免髒讀。對於極少被修改，並且允許偶爾髒讀的資料，可以採用這種併發訪問策略。
4) 只讀型策略(read-only)：對於從來不會修改的資料，如參考資料，可以使用這種併發訪問策略。
事務型併發訪問策略是事務隔離級別最高，只讀型的隔離級別最低。事務隔離級別越高，併發效能就越低。

2.    Hibernate中的快取：
Hibernate中提供了兩級Cache，第一級別的快取是Session級別的快取，它是屬於事務範圍的快取。這一級別的快取由hibernate管理的，一般情況下無需進行干預；第二級別的快取是SessionFactory級別 的快取，它是屬於程序範圍或群集範圍的快取。這一級別的快取可以進行配置和更改，並且可以動態載入和解除安裝。Hibernate還為查詢結果提供了一個查詢快取，它依賴於第二級快取。
2.1.    一級快取和二級快取的比較：

2.2.    一級快取的管理：
當應用程式呼叫Session的save()、update()、savaeOrUpdate()、 get()或load()，以及呼叫查詢介面的list()、iterate()或filter()方法時，如果在Session快取中還不存在相應的對 象，Hibernate就會把該物件加入到第一級快取中。當清理快取時，Hibernate會根據快取中物件的狀態變化來同步更新資料庫。
Session為應用程式提供了兩個管理快取的方法：
evict(Object obj)：從快取中清除引數指定的持久化物件。
clear()：清空快取中所有持久化物件。
2.3.    二級快取的管理：
2.3.1.  Hibernate的二級快取策略的一般過程如下：
1) 條件查詢的時候，總是發出一條select * from table_name where …. （選擇所有欄位）這樣的SQL語句查詢資料庫，一次獲得所有的資料物件。
2) 把獲得的所有資料物件根據ID放入到第二級快取中。
3) 當Hibernate根據ID訪問資料物件的時候，首先從Session一級快取中查；查不到，如果配置了二級快取，那麼從二級快取中查；查不到，再查詢資料庫，把結果按照ID放入到快取。
4) 刪除、更新、增加資料的時候，同時更新快取。
Hibernate的二級快取策略，是針對於ID查詢的快取策略，對於條件查詢則毫無作用。為此，Hibernate提供了針對條件查詢的Query Cache。
2.3.2.    什麼樣的資料適合存放到第二級快取中？
1 很少被修改的資料
2 不是很重要的資料，允許出現偶爾併發的資料
3 不會被併發訪問的資料
4 參考資料,指的是供應用參考的常量資料，它的例項數目有限，它的例項會被許多其他類的例項引用，例項極少或者從來不會被修改。
2.3.3.      不適合存放到第二級快取的資料？
1 經常被修改的資料
2 財務資料，絕對不允許出現併發
3 與其他應用共享的資料。
2.3.4.      常用的快取外掛
Hibernater 的二級快取是一個外掛，下面是幾種常用的快取外掛：
l EhCache：可作為程序範圍的快取，存放資料的物理介質可以是記憶體或硬碟，對Hibernate的查詢快取提供了支援。
l OSCache：可作為程序範圍的快取，存放資料的物理介質可以是記憶體或硬碟，提供了豐富的快取資料過期策略，對Hibernate的查詢快取提供了支援。
l SwarmCache：可作為群集範圍內的快取，但不支援Hibernate的查詢快取。
l JBossCache：可作為群集範圍內的快取，支援事務型併發訪問策略，對Hibernate的查詢快取提供了支援。

1. 快取對映（Cache mappings）

類或者集合對映的“<cache>元素”可以有下列形式：

<cache
     usage="transactional|read-write|nonstrict-read-write|read-only"
    region="RegionName"
    include="all|non-lazy"
/>

另外(首選?), 你可以在hibernate.cfg.xml中指定<class-cache>和 <collection-cache> 元素。

這裡的usage 屬性指明瞭快取併發策略（cache concurrency strategy）。

2.1 策略：只讀快取（Strategy: read only）

如果你的應用程式只需讀取一個持久化類的例項，而無需對其修改， 那麼就可以對其進行只讀 快取。這是最簡單，也是實用性最好的方法。甚至在叢集中，它也能完美地運作。

<class name="eg.Immutable" mutable="false">
    <cache usage="read-only"/>
    ....
</class>

2.2. 策略:讀/寫快取（Strategy: read/write）

如果應用程式需要更新資料，那麼使用讀/寫快取 比較合適。 如果應用程式要求“序列化事務”的隔離級別（serializable transaction isolation level），那麼就決不能使用這種快取策略。 如果在JTA環境中使用快取，你必須指定hibernate.transaction.manager_lookup_class屬性的值， 通過它，Hibernate才能知道該應用程式中JTA的TransactionManager的具體策略。 在其它環境中，你必須保證在Session.close()、或Session.disconnect()呼叫前， 整個事務已經結束。 如果你想在叢集環境中使用此策略，你必須保證底層的快取實現支援鎖定(locking)。Hibernate內建的快取策略並不支援鎖定功能。

<class name="eg.Cat" .... >
    <cache usage="read-write"/>
    ....
    <set name="kittens" ... >
        <cache usage="read-write"/>
        ....
    </set>
</class>

2.3. 策略:非嚴格讀/寫快取（Strategy: nonstrict read/write）

如果應用程式只偶爾需要更新資料（也就是說，兩個事務同時更新同一記錄的情況很不常見），也不需要十分嚴格的事務隔離， 那麼比較適合使用非嚴格讀/寫快取策略。如果在JTA環境中使用該策略， 你必須為其指定hibernate.transaction.manager_lookup_class屬性的值， 在其它環境中，你必須保證在Session.close()、或Session.disconnect()呼叫前， 整個事務已經結束。

2.4. 策略:事務快取（transactional）

Hibernate的事務快取策略提供了全事務的快取支援， 例如對JBoss TreeCache的支援。這樣的快取只能用於JTA環境中，你必須指定 為其hibernate.transaction.manager_lookup_class屬性。

沒有一種快取提供商能夠支援上列的所有快取併發策略。下表中列出了各種提供器、及其各自適用的併發策略。

表: 各種快取提供商對快取併發策略的支援情況（Cache Concurrency Strategy Support）