什么是ORM?

ORM的全称是Object Relational Mapping，即对象关系映射。它的实现思想就是将关系数据库中表的数据映射成为对象，以对象的形式展现，这样开发人员就可以把对数据库的操作转化为对这些对象的操作。因此它的目的是为了方便开发人员以面向对象的思想来实现对数据库的操作。

什么是Hibernate？

Hibernate，翻译过来是冬眠的意思。其实对于对象来说就是持久化。

我们从三个角度理解一下Hibernate：

一、Hibernate是对JDBC进一步封装
原来没有使用Hiberante做持久层开发时，存在很多冗余，如：各种JDBC语句，connection的管理，所以出现了Hibernate把JDBC封装了一下，我们不用操作数据，直接操作它就行了。
二、我们再从分层的角度来看
我们知道非常典型的三层架构：表示层，业务层，还有持久层。Hiberante也是持久层的框架，而且持久层的框架还有很多，比如：IBatis，Nhibernate，JDO，OJB，EJB等等。

三、Hibernate是开源的一个ORM（对象关系映射)框架
ORM，即Object-Relational Mapping，它的作用就是在关系型数据库和对象之间做了一个映射。从对象（Object）映射到关系（Relation），再从关系映射到对象。这样，我们在操作数据库的时候，不需要再去和复杂SQL打交道，只要像操作对象一样操作它就可以了（把关系数据库的字段在内存中映射成对象的属性）。

ORM的实现原理

现在在Java领域大家对Hibernate的讨论很多，比如它的优缺点、如何应用、错误如何解决以及把它和Struts spring等框架相结合作为整个系统的解决方案。在这里我想和大家探讨一些更深层次的话题，那就是Hibernate是如何实现ORM的功能？如果让我们自己开发一款实现ORM功能的框架需要怎么做？其实这些问题就是围绕着一个词，那就是“映射”，如果我们知道如何实现这种映射那么我们也能够开发出自己的一款ORM框架。会使用Hibernate的开发人员都知道，在使用它实现ORM功能的时候，主要的文件有：映射类（.java）、映射文件（.hbm.xml）以及数据库配置文件（.properties或.cfg.xml），它们各自的作用如下。

⑴ 映射类：它的作用是描述数据库表的结构，表中的字段在类中被描述成属性，将来就可以实现把表中的记录映射成为该类的对象。

⑵ 映射文件：它的作用是指定数据库表和映射类之间的关系，包括映射类和数据库表的对应关系、表字段和类属性类型的对应关系以及表字段和类属性名称的对应关系等。

⑶ 数据库配置文件：它的作用是指定与数据库连接时需要的连接信息，比如连接哪中数据库、登录用户名、登录密码以及连接字符串等。在这三种主要的文件中，映射类为普通Java源文件、映射文件为XML格式、数据库配置文件为Properties格式或者是XML格式。想理解“映射”首先我们需要知道如何解析这三种文件，即解析XML格式文件、解析Properties格式文件和解析Java类文件。下面我们来分别探讨一下如何实现这些文件的解析。

⑴ 如何解析XML文件

前面我们说过映射文件是XML格式，数据库配置文件也可以是XML格式，因此如果能解析XML文件我们就可以获取这两个文件的信息。XML文件格式我简单做下介绍，比如tom这句就是一个XML格式的描述，name代表节点，节点必须有开始标记和结束标记，在开始标记中我们可以添加一些属性的声明比如sex。解析XML的技术可以分为两类那就是SAX和DOM，这两种方式的差别和优缺点大家可以上网查阅或者我们会在以后的文章中提出，请大家关注。实现解析XML文件的功能很方便，我们可以通过下载第三方的一些工具包如xml-apis.jar和xercesImpl.jar等，也可以使用JDK自带的工具类DocumentBuilderFactory、DocumentBuilder、Document、Element等等，大家可以通过API文挡查阅这些类的说明。通过这些类我们可以把XML文件的信息读入内存并通过类中的某些方法获取指定节点的名字、值、属性名、属性值这些信息。

⑵ 解析Properties文件

数据库配置文件可以是XML格式也可以是Properties格式，Properties文件一般采用“属性名=属性值”的形式描述信息。如果配置文件采用Properties文件描述，我们就需要想办法解析这种类型的文件了。想解析Properties文件大家就需要熟悉Properties这个类了，这个类有一些常用方法比如，load()加载指定文件并读取文件中的属性信息，PropertyNames()返回所有属性名，getProperty()返回指定属性名的属性值。通过解析Properties文件我们可以得到连接数据库必要的信息，然后通过底层JDBC技术与数据库建立连接。

⑶ 解析Java类文件

通过解析映射文件和数据库配置文件我们可以建立数据库的连接，可以得到映射类的名字、属性名、数据库表名、字段名以及类型等信息。要把数据库中表的数据映射成为对象，首先需要把表中的记录取出，然后将每个字段值给映射类对象的每个属性，这个赋值过程要调用对象中的set方法。我们现在通过映射文件只知道类名和属性名，如何根据类名和属性名调用相应的set和get方法，是一个关键问题。在Java中有一种机制叫反射机制，使用这种机制我们可以得到类的信息，包括类只用的修饰符、方法、属性、继承的父类以及实现接口等信息。反射机制相关的类有Class、Field、Method以及Constructor等。通过Class的getFields()、getMethods()和getConstructors()方法得到相应的属性、方法和构造方法。通过Field类的getName()、getType()和getModifiers()方法得到相应的属性名、属性类型、属性修饰符信息。通过Method类getReturnType()可以获取方法的返回类型，invoke()方法可以根据给定的方法名和参数值执行对象中对应的方法。我们可以首先通过以上方法获取类中的属性名，然后拼写成setXXX和getXXX方法名，最后根据方法名执行对应的方法，将数据库数据加载到对象中。此外要实现Hibernate机制还会涉及到一个技术点，那就是如何获取数据库的相关信息。要实现这个功能，就需要大家了解JDBC的DataBaseMetaData类和ResultSetMetaData类，通过这两个类的方法我们就可以获取数据库表的字段名、类型、大小等相关信息。

Hibernate实现原理中使用的技术有什么？

针对主流的XML文件配置方式，Hibernate实现原理中使用 的关键技术主要有两个。一是对XML文档的解析——使用DOM（文档对象模型）/SAX解析，Hibernate使用了常见的开源解析工具—— dom4j（使用Java编写，很流行），二是Java的反射技术，比如我可以通过一个Java类的对象，通过反射机制来获取这个对象的类的属性，方 法……简单说，就类似我自己照镜子，通过镜子，我可以看清楚我自己身体的各个部位。
　　 当然了，还有基于注解的方式，那么就还要使用Java的注解技术，本质上大同小异，熟能生巧。

持久化的对象的状态

何谓“持久化”持久（Persistence），即把数据（如内存中的对象）保存到可永久保存的存储设备中（如磁盘）。持久化的主要应用是将内存中的数据存储在关系型的数据库中，当然也可以存储在磁盘文件中、XML数据文件中等等。持久化顾名思义就是把缓存中的东西放到数据库中使之持久
对于需要持久化的对象,它的生命周期分为三个状态:临时状态,持久化状态,游离状态.
临时状态（Transient）:刚刚用new语句创建,没有被持久化,不处于session的缓存中.处于临时状态的java对象被称为临时对象.
持久化状态（Persistent）:已经被持久化,加入到session的缓存中.处于持久化的java对象被称为持久化对象.
游离状态（Detached）:已经被持久化,但不处于session的缓存中,处于游离状态的java对象被成为游离对象.

ORM模式

ORM是实现持久化的技术之一，ORM—Object-Relational Mapping对象到关系的映射，通过使用描述对象和数据库之间的元数据，将Java程序中的对象自动持久化到关系数据库中。
对象和关系数据是业务实体的两种表现形式，业务实体在内存中表现为对象，在数据库中表现为关系数据。内存中的对象之间存在关联和继承关系，而在数据库中，关系数据库无法直接表达多对多关联和继承关系。因此，ORM一般以中间件的形式存在，主要实现程序对象到关系数据库的映射，ORM中间件能在任何一个Java程序的业务逻辑层和数据库层之间充当桥梁。

Hibernate的核心：

hibernate运行过程

从上图中，我们可以看出Hibernate六大核心接口，两个主要配置文件，以及他们直接的关系。Hibernate的所有内容都在这了。那我们从上到下简单的认识一下，每个接口进行一句话总结。
1、Configuration接口:负责配置并启动Hibernate 2、SessionFactory接口:负责初始化Hibernate 3、Session接口:负责持久化对象的CRUD操作 4、Transaction接口:负责事务 5、Query接口和Criteria接口:负责执行各种数据库查询
注意：Configuration实例是一个启动期间的对象，一旦SessionFactory创建完成它就被丢弃了。

Hibernate缓存原理:

对于Hibernate这类ORM而言,缓存显的尤为重要,它是持久层性能提升的关键.简单来讲Hibernate就是对JDBC进行封装,以实现内部状态的管理,OR关系的映射等,但随之带来的就是数据访问效率的降低,和性能的下降,而缓存就是弥补这一缺点的重要方法.

缓存就是数据库数据在内存中的临时容器,包括数据库数据在内存中的临时拷贝,它位于数据库与数据库访问层中间.ORM在查询数据时首先会根据自身的缓存管理策略,在缓存中查找相关数据,如发现所需的数据,则直接将此数据作为结果加以利用,从而避免了数据库调用性能的开销.而相对内存操作而言,数据库调用是一个代价高昂的过程.

一般来讲ORM中的缓存分为以下几类:

1:事务级缓存:即在当前事务范围内的数据缓存.就Hibernate来讲,事务级缓存是基于Session的生命周期实现的,每个Session内部会存在一个数据缓存,它随着 Session的创建而存在,随着Session的销毁而灭亡,因此也称为Session Level Cache.
2:应用级缓存:即在某个应用中或应用中某个独立数据库访问子集中的共享缓存,此缓存可由多个事务共享(数据库事务或应用事务),事务之间的缓存共享策略与应用的事务隔离机制密切相关.在Hibernate中,应用级缓存由SessionFactory实现,所有由一个SessionFactory创建的 Session实例共享此缓存,因此也称为SessionFactory Level Cache.
3:分布式缓存:即在多个应用实例,多个JVM间共享的缓存策略.分布式缓存由多个应用级缓存实例组成,通过某种远程机制(RMI,JMS)实现各个缓存实例间的数据同步,任何一个实例的数据修改,将导致整个集群间的数据状态同步.

Hibernate的一，二级缓存策略:

Hibernate中提供了两级Cache，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，属于多事务级别，要防止事务并发性。缓存是以map的形式进行存储的(key-id,value-object).

一级缓存(Session):

事务范围，每个事务(Session)都有单独的第一级缓存.
一级缓存的管理：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()--(用的是n+1次查询，先查id)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,flush():使缓存与数据库同步.
当查询相应的字段如(name)，而不是对象时，不支持缓存。

二级缓存(SessionFactory):

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句查询数据库，一次获得所有的数据对象(这个问题要考虑，如果你查询十万条数据时，内存不是被占用)。

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。

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

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。

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：

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。

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。

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

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。

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。