使用JPA和Hibernate查询分页
介绍
受到我最近给出的StackOverflow答案的启发，我决定是时候写一篇关于使用JPA和Hibernate时查询分页的文章了。
在本文中，您将了解如何使用查询分页来限制 JDBC大小并避免获取不必要的数据。ResultSet
如何在#Hibernate中使用查询分页来限制 JDBC 结果集的大小并避免获取不必要的数据。@vlad_mihalceahttps://t.co/fkd8ne1mYjpic.twitter.com/Ca78OhlIP1
— Java （@java）2018 年 10 月 12 日
域模型
现在，假设我们在应用程序中定义了以下实体类：PostPostComment
类是父实体，而子实体是子实体，因为它与实体有关联。两个实体都实现了提供用于访问基础实体标识符的协定的接口。PostPostComment@ManyToOnePostIdentifiable
接下来，我们将在数据库中保存以下内容和实体：PostPostComment
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 | LocalDateTime timestamp = LocalDateTime.of( 2018, 10, 9, 12, 0, 0, 0 ); int commentsSize = 5; LongStream.range(1, 50).forEach(postId -> { Post post = new Post(); post.setId(postId); post.setTitle( String.format("Post nr. %d", postId) ); post.setCreatedOn( Timestamp.valueOf( timestamp.plusMinutes(postId) ) ); LongStream.range(1, commentsSize + 1).forEach(commentOffset -> { long commentId = ((postId - 1) * commentsSize) + commentOffset; PostComment comment = new PostComment(); comment.setId(commentId); comment.setReview( String.format("Comment nr. %d", comment.getId()) ); comment.setCreatedOn( Timestamp.valueOf( timestamp.plusMinutes(commentId) ) ); post.addComment(comment); }); entityManager.persist(post); }); |
限制结果集大小
为了限制基础查询大小，JPA接口提供了setMaxResults方法。ResultSetQuery
因此，在执行以下 JPQL 查询时：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | List .createQuery( "select p " + "from Post p " + "order by p.createdOn ") .setMaxResults(10) .getResultList(); assertEquals(10, posts.size()); assertEquals("Post nr. 1", posts.get(0).getTitle()); assertEquals("Post nr. 10", posts.get(9).getTitle()); |
Hibernate在PostgreSQL上生成以下SQL语句：
| 1 2 3 4 5 6 | SELECT p.id AS id1_0_, p.created_on AS created_2_0_, p.title AS title3_0_ FROM post p ORDER BY p.created_on LIMIT 10 |
在 SQL Server 2012（或更高版本）上，Hibernate 将执行以下 SQL 查询：
| 1 2 3 4 5 6 | SELECT p.id AS id1_0_, p.created_on AS created_2_0_, p.title AS title3_0_ FROM post p ORDER BY p.created_on OFFSET 0 ROWS FETCH NEXT 10 ROWS ONLY |
因此，SQL 分页查询适用于基础数据库引擎功能。
使用查询分页时，使用 of 是强制性的，因为 SQL 不保证任何特定的顺序，除非我们通过子句提供一个。
ORDER BYORDER BY
使用偏移来定位结果集
如果上一个查询是给定分页查询的第一页的典型查询，则导航下一页需要将结果集定位在最后一页结束的位置。为此，JPA接口提供了setFirstResult方法。Query
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | List .createQuery( "select p " + "from Post p " + "order by p.createdOn ") .setFirstResult(10) .setMaxResults(10) .getResultList(); assertEquals(10, posts.size()); assertEquals("Post nr. 11", posts.get(0).getTitle()); assertEquals("Post nr. 20", posts.get(9).getTitle()); |
在 PostgreSQL 上运行之前的 JPQL 查询时，Hibernate 执行以下 SQL SELECT 语句：
| 1 2 3 4 5 6 7 | SELECT p.id AS id1_0_, p.created_on AS created_2_0_, p.title AS title3_0_ FROM post p ORDER BY p.created_on LIMIT 10 OFFSET 10 |
在 SQL Server 2012（或更高版本）上，Hibernate 将生成以下 SQL 查询：
| 1 2 3 4 5 6 | SELECT p.id AS id1_0_, p.created_on AS created_2_0_, p.title AS title3_0_ FROM post p ORDER BY p.created_on OFFSET 10 ROWS FETCH NEXT 10 ROWS ONLY |
DTO投影查询
JPA 查询分页不限于仅返回实体的实体查询。您也可以将其用于DTO投影。
假设我们有以下DTO：PostCommentSummary
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | public class PostCommentSummary { private Number id; private String title; private String review; public PostCommentSummary( Number id, String title, String review) { this.id = id; this.title = title; this.review = review; } public PostCommentSummary() {} //Getters omitted for brevity } |
运行以下 DTO 投影查询时：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | List .createQuery( "select new " + " com.vladmihalcea.book.hpjp.hibernate.fetching.PostCommentSummary( " + " p.id, p.title, c.review " + " ) " + "from PostComment c " + "join c.post p " + "order by c.createdOn") .setMaxResults(10) .getResultList(); assertEquals(10, summaries.size()); assertEquals("Post nr. 1", summaries.get(0).getTitle()); assertEquals("Comment nr. 1", summaries.get(0).getReview()); assertEquals("Post nr. 2", summaries.get(9).getTitle()); assertEquals("Comment nr. 10", summaries.get(9).getReview()); |
Hibernate将分页子句附加到底层SQL查询：
| 1 2 3 4 5 6 7 | SELECT p.id AS col_0_0_, p.title AS col_1_0_, c.review AS col_2_0_ FROM post_comment c INNER JOIN post p ON c.post_id=p.id ORDER BY c.created_on LIMIT 10 |
有关使用 JPA 和 Hibernate 进行 DTO 投影的更多详细信息，请查看本文。
本机 SQL 查询
JPA 查询分页不限于实体查询，例如 JPQL 或条件 API。您也可以将其用于本机 SQL 查询。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | List .createNativeQuery( "select p.id as id, p.title as title " + "from post p " + "order by p.created_on", Tuple.class) .setFirstResult(10) .setMaxResults(10) .getResultList(); assertEquals(10, posts.size()); assertEquals("Post nr. 11", posts.get(0).get("title")); assertEquals("Post nr. 20", posts.get(9).get("title")); |
运行上述 SQL 查询时，Hibernate 会附加特定于 DB 的分页子句：
| 1 2 3 4 5 6 | SELECT p.id AS id, p.title AS title FROM post p ORDER BY p.created_on LIMIT 10 OFFSET 10 |
加入抓取和分页
但是，如果我们尝试在实体查询中使用子句，同时也使用 JPA 分页：JOIN FETCH
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | List "select p " + "from Post p " + "left join fetch p.comments " + "order by p.createdOn", Post.class) .setMaxResults(10) .getResultList(); assertEquals(10, posts.size()); |
休眠将发出以下警告消息：
| 1 | HHH000104: firstResult/maxResults specified with collection fetch; applying in memory! |
并且执行的 SQL 查询将缺少分页子句：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | SELECT p.id AS id1_0_0_, c.id AS id1_1_1_, p.created_on AS created_2_0_0_, p.title AS title3_0_0_, c.created_on AS created_2_1_1_, c.post_id AS post_id4_1_1_, c.review AS review3_1_1_, c.post_id AS post_id4_1_0__, c.id AS id1_1_0__ FROM post p LEFT OUTER JOIN post_comment c ON p.id=c.post_id ORDER BY p.created_on |
这是因为 Hibernate 希望完全获取实体及其集合，如子句所示，而 SQL 级分页可能会截断可能使父实体在集合中具有较少元素。JOIN FETCHResultSetPostcomments
警告的问题在于Hibernate将获取andentities的乘积，并且由于结果集的大小，查询响应时间将很长。HHH000104PostPostComment
为了解决此限制，您必须使用窗口函数查询：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | List .createNativeQuery( "select * " + "from ( " + " select *, dense_rank() OVER (ORDER BY post_id) rank " + " from ( " + " select p.*, pc.* " + " from post p " + " left join post_comment pc on p.id = pc.post_id " + " order by p.created_on " + " ) p_pc " + ") p_pc_r " + "where p_pc_r.rank <= :rank", Post.class) .setParameter("rank", 10) .unwrap(NativeQuery.class) .addEntity("p", Post.class) .addEntity("pc", PostComment.class) .setResultTransformer(DistinctPostResultTransformer.INSTANCE) .getResultList(); |
有关使用窗口函数修复问题及其代码的更多详细信息，请查看本文。
HHH000104DistinctPostResultTransformer
为什么不改用查询流式处理？
JPA 2.2 添加了该方法，您可能认为它是分页的有效替代方案。但是，流结果不会向查询计划程序提供结果集大小，因此可能会选择次优的执行计划。因此，在获取少量数据时，使用分页比流式传输更有效。getResultStreamQuery
有关为什么分页比流式传输更有效的更多详细信息，请查看本文。
键集分页
Markus Winand撰写了《SQL Performance Explained》一书，他提倡使用Keyset分页而不是Offset。尽管偏移分页是 SQL 标准功能，但有两个原因让您更喜欢密钥集分页：
- 性能（索引必须扫描到偏移量，而对于键集分页，我们可以直接转到按谓词和过滤条件匹配顺序的第一个索引条目）
- 正确性（如果在两者之间添加元素，偏移分页将无法提供一致的读取）
即使 Hibernate 不支持键集分页，您也可以使用本机 SQL 查询来实现此目的。
结论
获取所需数量的数据是数据访问性能方面最重要的技巧之一。提取数据时，分页允许您控制结果集大小，以便即使基础数据集随时间增长，性能也保持稳定。
虽然键集分页为大型结果集提供了更好的性能，但如果您可以使用正确的过滤谓词缩小扫描的数据集，则偏移分页的性能将相当好。为了获得一致的读取，您必须确保扫描的数据集始终以这样一种方式进行排序，即新条目附加到集的末尾，而不是混合在旧条目之间。