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Hibernate的事务和并发(一)

Hibernate的事务和并发控制很容易掌握。Hibernate直接使用JDBC连接和JTA资源,不添加任何附加锁定 行为。我们强烈推荐你花点时间了解JDBC编程,ANSI SQL查询语言和你使用 的数据库系统的事务隔离规范。Hibernate只添加自动版本管理,而不会锁 定内存中的对象,也不会改变数据库事务的隔离级别。基本上,使用 Hibernate就好像直接使用JDBC(或者JTA/CMT)来访问你的数据库资源。

除了自动版本管理,针对行级悲观锁定,Hibernate也提供了辅助的API,它使用了 SELECT FOR UPDATE的SQL语法。本章后面会讨论这个API。

我们从Configuration层、SessionFactory层, 和 Session层开始讨论Hibernate的并行控制、数据库事务和应用 程序的长事务。

12.1.Session和事务范围(transaction scopes)

一个SessionFactory对象的创建代价很昂贵,它是线程安全的对象,它被设计成可以 为所有的应用程序线程所共享。它只创建一次,通常是在应用程序启动的时候,由一个 Configuraion的实例来创建。

一个Session的对象是轻型的,非线程安全的,对于单个业务进程,单个的 工作单元而言,它只被使用一次,然后就丢弃。只有在需要的时候,Session 才会获取一个JDBC的Connection(或一个Datasource) 对象。所以你可以放心的打开和关闭Session,甚至当你并不确定一个特定的请 求是否需要数据访问时,你也可以这样做。(一旦你实现下面提到的使用了请求拦截的模式,这就 变得很重要了。

此外我们还要考虑数据库事务。数据库事务应该尽可能的短,降低数据库锁定造成的资源争用。 数据库长事务会导致你的应用程序无法扩展到高的并发负载。

一个操作单元(Unit of work)的范围是多大?单个的Hibernate Session能跨越多个 数据库事务吗?还是一个Session的作用范围对应一个数据库事务的范围?应该何时打开 Session,何时关闭Session?,你又如何划分数据库事务的边界呢?

12.1.1.操作单元(Unit of work)

首先,别再用session-per-operation这种反模式了,也就是说,在单个线程中, 不要因为一次简单的数据库调用,就打开和关闭一次Session!数据库事务也是如此。 应用程序中的数据库调用是按照计划好的次序,分组为原子的操作单元。(注意,这也意味着,应用程 序中,在单个的SQL语句发送之后,自动事务提交(auto-commit)模式失效了。这种模式专门为SQL控制台操作设计的。 Hibernate禁止立即自动事务提交模式,或者期望应用服务器禁止立即自动事务提交模式。)

在多用户的client/server应用程序中,最常用的模式是 每个请求一个会话(session-per-request)。 在这种模式下,来自客户端的请求被发送到服务器端(即Hibernate持久化层运行的地方),一 个新的Hibernate Session被打开,并且执行这个操作单元中所有的数据库操作。 一旦操作完成(同时发送到客户端的响应也准备就绪),session被同步,然后关闭。你也可以使用单 个数据库事务来处理客户端请求,在你打开Session之后启动事务,在你关闭 Session之前提交事务。会话和请求之间的关系是一对一的关系,这种模式对 于大多数应用程序来说是很棒的。

真正的挑战在于如何去实现这种模式:不仅Session和事务必须被正确的开始和结束, 而且他们也必须能被数据访问操作访问。用拦截器来实现操作单元的划分,该拦截器在客户端请求达到服 务器端的时候开始,在服务器端发送响应(即,ServletFilter)之前结束。我们推荐 使用一个ThreadLocal 变量,把 Session绑定到处理客户端请求的线 程上去。这种方式可以让运行在该线程上的所有程序代码轻松的访问Session(就像访问一 个静态变量那样)。你也可以在一个ThreadLocal 变量中保持事务上下文环境,不过这依赖 于你所选择的数据库事务划分机制。这种实现模式被称之为 ThreadLocal Session和 Open Session in View。你可以很容易的扩展本文前面章节展示的 HibernateUtil 辅助类来实现这种模式。当然,你必须找到一种实现拦截器的方法,并 且可以把拦截器集成到你的应用环境中。请参考Hibernate网站上面的提示和例子。

12.1.2.应用程序事务(Application transactions)

session-per-request模式不仅仅是一个可以用来设计操作单元的有用概念。很多业务处理流程都需 要一系列完整的和用户之间的交互,即用户对数据库的交叉访问。在基于web的应用和企业 应用中,跨用户交互的数据库事务是无法接受的。考虑下面的例子:

在界面的第一屏,打开对话框,用户所看到的数据是被一个特定的 Session 和数据 库事务载入(load)的。用户可以随意修改对话框中的数据对象。

5分钟后,用户点击“保存”,期望所做出的修改被持久化;同时他也期望自己是唯一修改这个信息的人,不会出现 修改冲突。

从用户的角度来看,我们把这个操作单元称为应用程序长事务(application transaction)。 在你的应用程序中,可以有很多种方法来实现它。

头一个幼稚的做法是,在用户思考的过程中,保持Session和数据库事务是打开的, 保持数据库锁定,以阻止并发修改,从而保证数据库事务隔离级别和原子操作。这种方式当然是一个反模式, 因为数据库锁定的维持会导致应用程序无法扩展并发用户的数目。

很明显,我们必须使用多个数据库事务来实现一个应用程序事务。在这个例子中,维护业务处理流程的 事务隔离变成了应用程序层的部分责任。单个应用程序事务通常跨越多个数据库事务。如果仅仅只有一 个数据库事务(最后的那个事务)保存更新过的数据,而所有其他事务只是单纯的读取数据(例如在一 个跨越多个请求/响应周期的向导风格的对话框中),那么应用程序事务将保证其原子性。这种方式比听 起来还要容易实现,特别是当你使用了Hibernate的下述特性的时候:

自动版本化 - Hibernate能够自动进行乐观并发控制 ,如果在用户思考 的过程中发生并发修改冲突,Hibernate能够自动检测到。

脱管对象(Detached Objects)- 如果你决定采用前面已经讨论过的 session-per-request模式,所有载入的实例在用户思考的过程 中都处于与Session脱离的状态。Hibernate允许你把与Session脱离的对象重新关联到Session 上,并且对修改进行持久化,这种模式被称为 session-per-request-with-detached-objects。自动版本化被用来隔离并发修改。

长生命周期的Session (Long Session)- Hibernate 的Session 可以在数据库事务提交之后和底层的JDBC连接断开,当一个新的客户端请求到来的时候,它又重新连接上底层的 JDBC连接。这种模式被称之为session-per-application-transaction,这种情况可 能会造成不必要的Session和JDBC连接的重新关联。自动版本化被用来隔离并发修改。

session-per-request-with-detached-objects 和 session-per-application-transaction 各有优缺点,我们在本章后面乐观并发 控制那部分再进行讨论。

12.1.3.关注对象标识(Considering object identity)

应用程序可能在两个不同的Session中并发访问同一持久化状态,但是, 一个持久化类的实例无法在两个 Session中共享。因此有两种不同的标识语义:

数据库标识

foo.getId().equals( bar.getId() )

JVM 标识

foo==bar

对于那些关联到 特定Session (也就是在单个Session的范围内)上的对象来说,这 两种标识的语义是等价的,与数据库标识对应的JVM标识是由Hibernate来保 证的。不过,当应用程序在两个不同的session中并发访问具有同一持久化标 识的业务对象实例的时候,这个业务对象的两个实例事实上是不相同的(从 JVM识别来看)。这种冲突可以通过在同步和提交的时候使用自动版本化和乐 观锁定方法来解决。

这种方式把关于并发的头疼问题留给了Hibernate和数据库;由于在单个线程内,操作单元中的对象识别不 需要代价昂贵的锁定或其他意义上的同步,因此它同时可以提供最好的可伸缩性。只要在单个线程只持有一个 Session,应用程序就不需要同步任何业务对象。在Session 的范围内,应用程序可以放心的使用==进行对象比较。

不过,应用程序在Session的外面使用==进行对象比较可能会 导致无法预期的结果。在一些无法预料的场合,例如,如果你把两个脱管对象实例放进同一个 Set的时候,就可能发生。这两个对象实例可能有同一个数据库标识(也就是说, 他们代表了表的同一行数据),从JVM标识的定义上来说,对脱管的对象而言,Hibernate无法保证他们 的的JVM标识一致。开发人员必须覆盖持久化类的equals()方法和 hashCode() 方法,从而实现自定义的对象相等语义。警告:不要使用数据库标识 来实现对象相等,应该使用业务键值,由唯一的,通常不变的属性组成。当一个瞬时对象被持久化的时 候,它的数据库标识会发生改变。如果一个瞬时对象(通常也包括脱管对象实例)被放入一 个Set,改变它的hashcode会导致与这个Set的关系中断。虽 然业务键值的属性不象数据库主键那样稳定不变,但是你只需要保证在同一个Set 中的对象属性的稳定性就足够了。请到Hibernate网站去寻求这个问题更多的详细的讨论。请注意,这不是一 个有关Hibernate的问题,而仅仅是一个关于Java对象标识和判等行为如何实现的问题。

12.1.4.常见问题

决不要使用反模式session-per-user-session或者 session-per-application(当然,这个规定几乎没有例外)。请注意, 下述一些问题可能也会出现在我们推荐的模式中,在你作出某个设计决定之前,请务必理解该模式的应用前提。

Session 是一个非线程安全的类。如果一个Session 实例允许共享的话,那些支持并发运行的东东,例如HTTP request,session beans,或者是 Swing workers,将会导致出现资源争用(race condition)。如果在HttpSession中有 Hibernate 的Session的话(稍后讨论),你应该考虑同步访问你的Http session。 否则,只要用户足够快的点击浏览器的“刷新”,就会导致两个并发运行线程使用同一个 Session。

一个由Hibernate抛出的异常意味着你必须立即回滚数据库事务,并立即关闭Session (稍后会展开讨论)。如果你的Session绑定到一个应用程序上,你必 须停止该应用程序。回滚数据库事务并不会把你的业务对象退回到事务启动时候的状态。这 意味着数据库状态和业务对象状态不同步。通常情况下,这不是什么问题,因为异常是不可 恢复的,你必须在回滚之后重新开始执行。

Session 缓存了处于持久化状态的每个对象(Hibernate会监视和检查脏数据)。 这意味着,如果你让Session打开很长一段时间,或是仅仅载入了过多的数据, Session占用的内存会一直增长,直到抛出OutOfMemoryException异常。这个 问题的一个解决方法是调用clear() 和evict()来管理 Session的缓存,但是如果你需要大批量数据操作的话,最好考虑 使用存储过程。在第14章 批量处理(Batch processing)中有一些解决方案。在用户会话期间一直保持 Session打开也意味着出现脏数据的可能性很高。

12.2.数据库事务声明

数据库(或者系统)事务的声明总是必须的。在数据库事务之外,就无法和数据库通讯(这可能会让那些习惯于 自动提交事务模式的开发人员感到迷惑)。永远使用清晰的事务声明,即使只读操作也是如此。进行 显式的事务声明并不总是需要的,这取决于你的事务隔离级别和数据库的能力,但不管怎么说,声明事务总归有益无害。

一个Hibernate应用程序可以运行在非托管环境中(也就是独立运行的应用程序,简单Web应用程序, 或者Swing图形桌面应用程序),也可以运行在托管的J2EE环境中。在一个非托管环境中,Hibernate 通常自己负责管理数据库连接池。应用程序开发人员必须手工设置事务声明,换句话说,就是手工启 动,提交,或者回滚数据库事务。一个托管的环境通常提供了容器管理事务,例如事务装配通过可声 明的方式定义在EJB session beans的部署描述符中。可编程式事务声明不再需要,即使是 Session 的同步也可以自动完成。

让持久层具备可移植性是人们的理想。Hibernate提供了一套称为Transaction的封装API, 用来把你的部署环境中的本地事务管理系统转换到Hibernate事务上。这个API是可选的,但是我们强烈 推荐你使用,除非你用CMT session bean。

通常情况下,结束 Session 包含了四个不同的阶段:

同步session(flush,刷出到磁盘)

提交事务

关闭session

处理异常

session的同步(flush,刷出)前面已经讨论过了,我们现在进一步考察在托管和非托管环境下的事务声明和异常处理。


2011-07-02 11:11
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