JPA2.1 中三个提升应用性能的新功能
2016-01-04 10:50
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经常在网上看到开发者们抱怨 JPA 性能低下的帖子或文章,但如果仔细查看这些性能问题,常会发现导致问题的根本原因大致包括以下几个:
使用过多的 SQL 查询从数据库中获取所需的实体信息,即我们常说的n+1查询问题
逐个更新实体,而不是使用单条语句进行更新
使用 Java 应用程序而非数据库进行大量数据处理
![](http://news.oneapm.com/content/images/2015/12/14515464639362.jpg)
JPA提供了处理这类问题的方法,并给 JPA2.1 增加了一些额外功能,可以极大地提升性能表现,笔者将在本文中解释如何利用 JPA2.1 的功能避免上述问题。
顺便提一下,如果想了解Java项目中更多的典型性能问题,可以参考笔者最近发布的基于性能调查结果的深度报告,如果你在寻找 JPA 资源,点击此链接便可获取JPA2.1特征的备忘清单。接下来我们来看看如何用JPA来解决现有的性能问题。
即使是看起来最简单的查询,如果操作不当,也会触发几十次甚至上百次的 SQL 查询。而且,你在本节中可以看到,这类不当操作不一定会出现在查询语句中,而可能只是几个配置不当的注解。所以,如果你觉得这个问题不会造成影响,请三思。
如果在你的项目中出现以下几段代码,你会怎么想?
上面的代码段会打印所有作者的姓名及其书名,看起来非常简单,但你是否想过它给数据库发送了多少次查询?一次?还是两次?或者 Author、Book、Review 实体各一次?
实际上,这取决于数据库中作者的人数。如果数据库较小,里面只有11名作者和6本书。那么这段代码会触发12次查询,其中1次用于获取所有作者姓名,另外11次给每位作者匹配书名。这一问题被称作 n+1 查询问题,无论我们使用的是 MySQL、SqlServer 还是其他数据库,都容易出现此类问题。因此在生产环境中,随着数据量不断增大,代码的性能就越差。
我们可以通过多种方法,用一次查询获取所有要求的实体信息 ,从而避免这一情况。在笔者看来,使用
实体图通过独立于查询的方法指定应该从数据库中获取的实体的图。这意味着,你需要为实体图创建一个独立的定义,并在需要时与查询合并。下段代码展示了如何定义根据作者名提取书名的
现在,实体管理器可以用这个图为参考,通过一次查询获取所有作者和书名。在图的定义中可以看到,笔者只提供了包含相关实体的属性名称。因此,笔者将
该示例展示了一个非常简单的实体图,在实际的应用中,很可能会用到更复杂的图,但这也不成问题。你可以定义多个
在某些使用案例中,你可能还需要用更动态的方式来定义实体图,比如,根据一些输入参数进行定义。在此类案例中,通过 Java API 用编程的方式定义实体图效果更佳。
从面向对象的角度来看,对实体进行更新和删除操作是完全可以接受的。但当你不得不更新一大组实体时,这种操作就会非常低效。持久性提供者(Persistence Provider)将为每个更新实体创建一个更新语句,并在下一次 flush 操作时发送至数据库中。
然而,SQL 提供了一个更为高效的方式。它允许你创建可一次性更新多个实体的更新语句。你还可以对 JPA 2.1 引入的
如果你之前用过
在下面的代码段中可以看到,你需要从实体管理器中获取
在
在数据库中执行逻辑的方法很多。只用 SQL 语句,也能完成很多事情,如果不够,你还可以调用数据库的特定功能和存储过程。在本文中,笔者将仔细探讨存储过程,更确切地说是探讨调用存储过程的方式。
在 JPA 2.0 中,并没有针对存储过程的实际支持,本地查询是调用存储过程的唯一方式。JPA 2.1.引入了
在下面代码段中可以看到,
JPA 2.1规范引入了几个新的功能以应对这些低效操作,比如实体图(entity graphs),条件更新(criteria update)和存储过程查询(stored procedure queries)。笔者的JPA2.1新功能备忘单囊括了JPA 2.1的这些功能及其他新功能,你可以免费下载。
(编译自:http://zeroturnaround.com/rebellabs/three-jpa-2-1-features-that-will-boost-your-applications-performance/)
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本文转自 OneAPM 官方博客
使用过多的 SQL 查询从数据库中获取所需的实体信息,即我们常说的n+1查询问题
逐个更新实体,而不是使用单条语句进行更新
使用 Java 应用程序而非数据库进行大量数据处理
![](http://news.oneapm.com/content/images/2015/12/14515464639362.jpg)
JPA提供了处理这类问题的方法,并给 JPA2.1 增加了一些额外功能,可以极大地提升性能表现,笔者将在本文中解释如何利用 JPA2.1 的功能避免上述问题。
顺便提一下,如果想了解Java项目中更多的典型性能问题,可以参考笔者最近发布的基于性能调查结果的深度报告,如果你在寻找 JPA 资源,点击此链接便可获取JPA2.1特征的备忘清单。接下来我们来看看如何用JPA来解决现有的性能问题。
解决「SQL 查询过多」的问题
根据以往的经验,使用过多的 SQL 查询获取所要求的实体是导致性能问题最普遍的原因。即使是看起来最简单的查询,如果操作不当,也会触发几十次甚至上百次的 SQL 查询。而且,你在本节中可以看到,这类不当操作不一定会出现在查询语句中,而可能只是几个配置不当的注解。所以,如果你觉得这个问题不会造成影响,请三思。
如果在你的项目中出现以下几段代码,你会怎么想?
List authors = this.em.createQuery("SELECT a FROM Author a", Author.class).getResultList(); for (Author a : authors) { System.out.println("作者 " + a.getFirstName() + " " + a.getLastName() + " 书籍信息 " + a.getBooks() .stream() .map(b -> b.getTitle() + "(" + b.getReviews().size() + " 评论)") .collect(Collectors.joining(", "))); }
上面的代码段会打印所有作者的姓名及其书名,看起来非常简单,但你是否想过它给数据库发送了多少次查询?一次?还是两次?或者 Author、Book、Review 实体各一次?
实际上,这取决于数据库中作者的人数。如果数据库较小,里面只有11名作者和6本书。那么这段代码会触发12次查询,其中1次用于获取所有作者姓名,另外11次给每位作者匹配书名。这一问题被称作 n+1 查询问题,无论我们使用的是 MySQL、SqlServer 还是其他数据库,都容易出现此类问题。因此在生产环境中,随着数据量不断增大,代码的性能就越差。
我们可以通过多种方法,用一次查询获取所有要求的实体信息 ,从而避免这一情况。在笔者看来,使用
@NamedEntityGraph来解决此问题是最新,也最好的方法。
实体图通过独立于查询的方法指定应该从数据库中获取的实体的图。这意味着,你需要为实体图创建一个独立的定义,并在需要时与查询合并。下段代码展示了如何定义根据作者名提取书名的
@NamedEntityGraph。
@Entity @NamedEntityGraph(name = "graph.AuthorBooks", attributeNodes = @NamedAttributeNode("books")) public class Author implements Serializable { … }
现在,实体管理器可以用这个图为参考,通过一次查询获取所有作者和书名。在图的定义中可以看到,笔者只提供了包含相关实体的属性名称。因此,笔者将
@NamedEntityGraph作为loadgraph (负载图),这样便可提取其他所有属性及其定义的获取类型,如下所示:
EntityGraph graph = this.em.getEntityGraph("graph.AuthorBooks"); List authors = this.em .createQuery("SELECT DISTINCT a FROM Author a", Author.class) .setHint("javax.persistence.loadgraph", graph).getResultList();
该示例展示了一个非常简单的实体图,在实际的应用中,很可能会用到更复杂的图,但这也不成问题。你可以定义多个
@NamedAttributeNodes以定义更复杂的图,也可以用
@NamedSubGraph注解来创建多层次的图。如果想了解更多关于
@NamedEntityGraphs的信息,请点击实体图使用方式详解。
在某些使用案例中,你可能还需要用更动态的方式来定义实体图,比如,根据一些输入参数进行定义。在此类案例中,通过 Java API 用编程的方式定义实体图效果更佳。
解决「逐个更新实体」的问题
逐个更新实体是造成 JPA 性能问题的另一个常见原因。作为 Java 开发者,我们习惯处理对象,并用面向对象的方式思考问题。尽管这是实现复杂逻辑和应用的好方法,但也是处理数据库时导致性能退化的一个常见原因。从面向对象的角度来看,对实体进行更新和删除操作是完全可以接受的。但当你不得不更新一大组实体时,这种操作就会非常低效。持久性提供者(Persistence Provider)将为每个更新实体创建一个更新语句,并在下一次 flush 操作时发送至数据库中。
然而,SQL 提供了一个更为高效的方式。它允许你创建可一次性更新多个实体的更新语句。你还可以对 JPA 2.1 引入的
CriteriaUpdate和
CriteriaDelete语句进行同样的操作。
如果你之前用过
criteria条件查询,肯定对新的
CriteriaUpdate以及
CriteriaDelete语句非常熟悉,更新和删除操作的创建方式几乎与 JPA 2.0 中引入的 criteria 条件查询创建方式一样。
在下面的代码段中可以看到,你需要从实体管理器中获取
CriteriaBuilder并用它创建
CriteriaUpdate对象,对
CriteriaQuery进行的操作与此类似,主要区别在于用于定义更新操作的
set方法。
CriteriaBuilder cb = this.em.getCriteriaBuilder(); // create update CriteriaUpdate update = cb.createCriteriaUpdate(Author.class); // set the root class Root a = update.from(Author.class); // set update and where clause update.set(Author_.firstName, cb.concat(a.get(Author_.firstName), " - updated")); update.where(cb.greaterThanOrEqualTo(a.get(Author_.id), 3L)); // perform update Query q = this.em.createQuery(update); q.executeUpdate();
在
CriteriaDelete操作中,你只需要在实体管理器中调用
createCriteriaDelete方法以获取
CriteriaDelete对象,并用它来定义与上例类似的
FROM和
WHERE查询部分。
在数据库中处理数据
作为 Java 开发者,我们倾向于在 Java 中实现所有的应用逻辑,这也是造成性能问题的一大常见原因。别误会,在 Java 中实现逻辑的好处很多,但如果将部分逻辑实现在数据库中,只把结果发送到业务逻辑层,也能得到很好的效果。在数据库中执行逻辑的方法很多。只用 SQL 语句,也能完成很多事情,如果不够,你还可以调用数据库的特定功能和存储过程。在本文中,笔者将仔细探讨存储过程,更确切地说是探讨调用存储过程的方式。
在 JPA 2.0 中,并没有针对存储过程的实际支持,本地查询是调用存储过程的唯一方式。JPA 2.1.引入了
@NamedStoredProcedureQuery和更为动态的
StoredProcedureQuery,改变了这一现状。在本文中,笔者将重点关注基于注解的、用
@NamedStoredProcedureQuery进行调用的存储过程的定义。笔者在自己的博客中详细介绍了动态存储过程查询 。
在下面代码段中可以看到,
@NamedStoredProcedureQuery的定义非常简洁,你需要指定查询的名称、数据库中的存储过程名称以及输入和输出参数。在本例中,笔者用输入参数
x和
y调用存储过程
calculate,期望的输出参数为
sum,其它支持的参数类型还有用于输入和输出的参数
INPUT和用于检索结果集的
REF_COURSOR。
@NamedStoredProcedureQuery( name = "calculate", procedureName = "calculate", parameters = { @StoredProcedureParameter(mode = ParameterMode.IN, type = Double.class, name = "x"), @StoredProcedureParameter(mode = ParameterMode.IN, type = Double.class, name = "y"), @StoredProcedureParameter(mode = ParameterMode.OUT, type = Double.class, name = "sum") })
@NamedStoredProcedureQuery的使用方法与
@NamedQuery相似,你需要向实体管理器的
createNamedStoredProcedureQuery方法提供查询名称,以便在本次查询中获取
StoredProcedureQuery对象,然后,用
setParameter方法设定输入参数,之后再用
execute方法调用存储过程。
StoredProcedureQuery query = this.em.createNamedStoredProcedureQuery("calculate"); query.setParameter("x", 1.23d); query.setParameter("y", 4.56d); query.execute(); Double sum = (Double) query.getOutputParameterValue("sum");
总结
JPA 给数据库存储和检索带来诸多便利。通过这一工具,可快速开展项目,解决大部分问题,但也更容易导致实现非常低效的持久层。由此,普遍存在的问题包括:使用过多查询获取所需数据、逐个更新实体以及在 Java 中执行所有逻辑。JPA 2.1规范引入了几个新的功能以应对这些低效操作,比如实体图(entity graphs),条件更新(criteria update)和存储过程查询(stored procedure queries)。笔者的JPA2.1新功能备忘单囊括了JPA 2.1的这些功能及其他新功能,你可以免费下载。
(编译自:http://zeroturnaround.com/rebellabs/three-jpa-2-1-features-that-will-boost-your-applications-performance/)
OneAPM 为您提供端到端的 Java 应用性能解决方案,我们支持所有常见的 Java 框架及应用服务器,助您快速发现系统瓶颈,定位异常根本原因。分钟级部署,即刻体验,Java 监控从来没有如此简单。想阅读更多技术文章,请访问 OneAPM 官方技术博客。
本文转自 OneAPM 官方博客
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