Spring Data Jpa 中的 Query Hint

1、简介

本文将带你了解 Spring Data JPA 中 Query Hint （查询提示）的功能、基本原理以及如何有效地应用它们。

这些提示有助于优化数据库查询，并通过影响优化器的决策过程来改善应用性能。

2、理解 Query Hint

Spring Data JPA 中的 Query Hint 是一种强大的工具，可帮助优化数据库查询并提高应用性能。与直接控制执行不同，Query Hint 会影响优化器（Optimizer）的决策过程。

在 Spring Data JPA 中，可以在 org.hibernate.annotations 包中找到这些 Hint，同时还有与 Hibernate 相关的各种注解和类。需要注意的是，这些 Hint 的解释和执行通常取决于底层持久化层实现（Persistence Provider），如 Hibernate 或 EclipseLink，因此它们是特定于厂商的。

3、使用 Query Hint

Spring Data JPA 提供了多种利用 Query Hint 优化数据库查询的方法。

3.1、基于注解的配置

Spring Data JPA 提供了一种使用注解为 JPA 查询添加 Query Hint 的简便方法。通过 @QueryHints 注解，可以指定用于生成 SQL 查询的 JPA @QueryHint 数组。

示例如下，设置了 JDBC fetch size Hint，以限制结果返回的大小：

@Repository
public interface EmployeeRepository extends JpaRepository<Employee, Long> {
    @QueryHints(value = { @QueryHint(name = "org.hibernate.fetchSize", value = "50") })
    List<Employee> findByGender(String gender);
}

如上，在 EmployeeRepository 接口的 findByGender() 方法中添加了 @QueryHints 注解，以控制一次获取的实体数量。

此外，还可以在 Repository 级别应用 @QueryHints 注解，以影响 Repository 中的所有查询：

@Repository
@QueryHints(value = { @QueryHint(name = "org.hibernate.fetchSize", value = "50") })
public interface EmployeeRepository extends JpaRepository<Employee, Long> {
    // Repository 方法。。。
}

此操作可确保指定的 Query Hint 适用于 EmployeeRepository 接口中的所有查询，从而促进整个 Repository 查询的一致性。

3.2、编程式配置 Query Hint

除了基于注解和动态的方法外，还可以使用 EntityManager 对象以编程方式配置 Query Hint。这种方法提供了对 Query Hint 配置的细粒度控制。下面是一个以编程方式设置自定义 Hint 的示例：

@PersistenceContext
private EntityManager entityManager;

@Override
List<Employee> findRecentEmployees(int limit, boolean readOnly) {
    Query query = entityManager.createQuery("SELECT e FROM Employee e ORDER BY e.joinDate DESC", Employee.class)
      .setMaxResults(limit)
      .setHint("org.hibernate.readOnly", readOnly);
    return query.getResultList();
}

如上，传递了一个 boolean 标志作为参数，用于指示应将 Hint 设置为 true 还是 false。这种灵活性使我们可以根据运行时的条件调整查询行为。

3.3、在实体中定义命名查询（Named Query）

Query Hint 可以直接在实体类中使用 @NamedQuery 注解来应用。这样，就可以在定义命名查询的同时定义特定的 Hint。如下：

@Entity
@NamedQuery(name = "selectEmployee", query = "SELECT e FROM Employee e",
  hints = @QueryHint(name = "org.hibernate.fetchSize", value = "50"))
public class Employee {
    // Entity 属性和方法
}

一旦在实体类中定义了命名查询 selectEmployee 和相关 Hint，就可以使用 EntityManager 的 createNamedQuery() 方法来调用：

List<Employee> employees = em.createNamedQuery("selectEmployee").getResultList();

4、Query Hint 使用场景

Query Hint 可用于各种情况，以优化查询性能。下面是一些常见的使用案例。

4.1、超时控制

在查询可能长时间运行的情况下，实施有效的超时管理策略变得至关重要。通过使用 javax.persistence.query.timeout Hint，为查询设置最长执行时间。这种做法可确保查询不会超过指定的时间阈值。

该 Hint 接受以毫秒为单位的值，如果查询时间超过限制，就会抛出 LockTimeoutException。

示例如下，设置了 5000 毫秒的超时：

@QueryHints(value = {@QueryHint(name = "javax.persistence.query.timeout<em>"</em>, value = "5000")})
List<Employee> findActiveEmployees(long inactiveDaysThreshold);

4.2、缓存查询结果

可以使用 jakarta.persistence.cache.retrieveMode Hint 来启用查询结果的缓存。当设置为 USE 时，JPA 会首先尝试从缓存中检索实体，然后才会访问数据库。当设置为 BYPASS 时，JPA 会忽略缓存并直接从数据库获取实体。

此外，还可以使用 jakarta.persistence.cache.storeMode 来指定 JPA 在二级缓存中存储实体的处理方式。当设置为 USE 时，JPA 会向缓存中添加实体并更新现有实体。BYPASS 模式指示 Hibernate 只更新缓存中的现有实体，而不添加新实体。最后，REFRESH 模式会在检索缓存中的实体前刷新它们，确保缓存数据是最新的。

这些 Hint 的用法如下：

@QueryHints(value = {
    @QueryHint(name = "jakarta.persistence.cache.retrieveMode", value = "USE"),
    @QueryHint(name = "jakarta.persistence.cache.storeMode", value = "USE")
})
List<Employee> findEmployeesByName(String name);

在检索模式（retrieveMode）和存储模式（storeMode）都被配置为 USE 的情况下，Hibernate 在检索和存储实体时都会积极利用二级缓存。

4.3、优化查询执行计划

Query Hint 可用于影响数据库优化器生成的执行计划。例如，当不需要修改数据时，可以使用 org.hibernate.readOnly 提示来表示查询是只读的：

@QueryHints(@QueryHint(name = "org.hibernate.readOnly", value = "true"))
User findByUsername(String username);

4.4、自定义 SQL 注释

org.hibernate.comment Hint 允许在查询中添加自定义 SQL 注释，从而有助于查询分析和调试。当我们想在生成的 SQL 语句中提供上下文或注释时，这一功能尤其有用。

示例如下:

@QueryHints(value = { @QueryHint(name = "org.hibernate.comment", value = "Retrieve employee older than specified age\"") })
List findByAgeGreaterThan(int age);

5、总结

本文介绍了在 Spring Data JPA 中 Query Hint（查询提示）的重要性以及它们对优化数据库查询以提升应用性能的重要影响。还介绍了多种技术，包括基于注解的配置和直接的 JPQL 操作，来有效地应用 Query Hint。

Ref：https://www.baeldung.com/spring-data-jpa-query-hints