MultipleBagFetchException: Полное руководство по исправлению

Исключение MultipleBagFetchException в Hibernate возникает при попытке одновременной выборки нескольких коллекций @OneToMany или @ManyToMany с использованием FetchType.EAGER. Основная причина заключается в том, что Hibernate генерирует декартово произведение в SQL-запросе, и поскольку “наборы” (Lists) не имеют встроенного порядка, Hibernate не может правильно сопоставить, какие элементы принадлежат какой коллекции, что приводит к потенциальному повреждению данных и серьезным проблемам с производительностью.

Содержание

• Понимание основной проблемы
• Почему декартовы произведения проблематичны
• Технические детали реализации
• Распространенные сценарии, вызывающие исключение
• Предотвращение и решения

Понимание основной проблемы

Исключение MultipleBagFetchException выбрасывается Hibernate при попытке одновременной выборки нескольких коллекций List в одном сущностном объекте. Согласно Baeldung, “Выборка двух или более наборов одновременно для одной сущности может привести к формированию декартова произведения”. Поскольку набор (Bag) не имеет порядка, Hibernate не сможет правильно сопоставить столбцы с соответствующими сущностями.

В Hibernate “набор” (bag) относится к любой коллекции, которая не определяет уникальное ограничение или порядок, что включает в себя java.util.List и java.util.Collection. Когда у вас есть несколько таких ассоциаций в одной сущности, Hibernate сталкивается с фундаментальной проблемой, как связать извлеченные данные с правильным родительским объектом.

Документация Spring Cloud объясняет, что “При попытке выборки нескольких ассоциаций “один-ко-многим” или “многие-ко-многим” одновременно генерируется декартово произведение, и даже если бы Hibernate не выбрасывал MultipleBagFetchException, мы все равно хотели бы избежать получения декартова произведения в наборе результатов запроса.”

---

Почему декартовы произведения проблематичны

Декартово произведение возникает, когда каждая запись из одной коллекции комбинируется с каждой записью из другой коллекции. Это создает экспоненциальный взрыв данных, который может серьезно повлиять на производительность.

Как объясняет Vlad Mihalcea, “исключение MultipleBagFetchException говорит вам, что может быть сгенерировано декартово произведение, и в большинстве случаев это нежелательно при выборке сущностей, так как это может привести к ужасным проблемам с производительностью доступа к данным.”

Влияние на производность значительно, потому что:

• Количество возвращаемых строк растет экспоненциально с каждой дополнительной коллекцией
• Использование памяти увеличивается dramatically
• Передача по сети становится неэффективной
• Время обработки базы данных существенно возрастает

Например, если у вас есть родительская сущность с двумя дочерними коллекциями, содержащими 100 и 50 элементов соответственно, декартово произведение сгенерирует 100 × 50 = 5 000 строк вместо ожидаемых 150 строк.

---

Технические детали реализации

Проблема генерации SQL

Когда Hibernate обрабатывает результаты запроса, нет простого способа определить, к какой коллекции принадлежит дочерний элемент, когда у вас есть несколько наборов. Как отмечено в обсуждении на Stack Overflow, “корневая причина проблемы заключается в том, что при выборке результатов SQL-запроса в Hibernate нет простого способа определить, к какой коллекции принадлежит дочерний элемент”.

Внутренняя обработка Hibernate

Из документации hibernate-tunings мы понимаем, что:

Спецификация JPA гарантирует, что в каждом EntityManager/PersistenceContext существует только один объект сущности, представляющий определенную запись в базе данных. Вы можете использовать это для эффективного разрешения ссылок на внешние ключи или чтобы позволить Hibernate…

Когда Hibernate пытается обработать несколько наборов, он не может надежно определить, какие дочерние записи принадлежат какому родительскому объекту, потому что:

1. Наборы не содержат информации об порядке
2. Нет естественного ключа для связывания данных
3. Набор результатов не содержит достаточных метаданных для правильного сопоставления

Роль DISTINCT

Как упоминается на Stack Overflow, “поэтому мы устанавливаем подсказку JPA-запроса PASS_DISTINCT_THROUGH в false. DISTINCT имеет два значения в JPQL, и здесь нам нужно дедупликацию ссылок на Java-объекты, возвращаемых getResultList на стороне Java, а не на стороне SQL.”

Это показывает, что Hibernate имеет сложные механизмы для обработки уникальности, но они выходят из строя при работе с несколькими наборами.

---

Распространенные сценарии, вызывающие исключение

Множественные ассоциации EAGER

Наиболее распространенный сценарий возникает, когда у вас есть несколько ассоциаций @OneToMany или @ManyToMany с FetchType.EAGER в одной сущности. Как отмечено на Stack Overflow, “проблема заключается в спецификации Hibernate: он не позволяет отмечать более одного списка как EAGER”.

Использование EntityGraph

При использовании EntityGraph для выборки нескольких коллекций вы можете столкнуться с этой проблемой. Как упоминается на Stack Overflow, вы можете разделить ваш @NamedEntityGraph “UserWithItems” на два @NamedEntityGraph, что приведет к двум запросам.

Методы репозитория без @Transactional

Как отмечено в первоначальном ответе на Stack Overflow, “вы всегда должны использовать @Transactional в методах сервиса, вызывающих репозиторий Spring Data JPA. Не делать этого - серьезная ошибка.” Это важно, потому что без правильного управления транзакциями Hibernate может пытаться выбирать коллекции способами, которые вызывают исключение.

---

Предотвращение и решения

1. Используйте java.util.Set вместо java.util.List

Самый простой способ исправить MultipleBagFetchException - изменить тип атрибутов, которые отображают ваши ассоциации “ко-многим”, на java.util.Set. Как объясняет Thorben Janssen, “это всего лишь небольшое изменение в вашем отображении, и вам не нужно менять ваш бизнес-код.”

Set имеют естественные ограничения порядка, которые позволяют Hibernate правильно сопоставлять данные.

2. Используйте FetchType.LAZY

Как предлагается на Reddit, “это происходит только при eager загрузке дочерних коллекций, что документация Hibernate явно не рекомендует делать. Просто сделайте коллекции lazy, и Hibernate выполнит 2 запроса вместо 1, что не является большой проблемой.”

3. Используйте @Fetch с FetchMode.SUBSELECT

Для ассоциаций, которые должны загружаться eagerly, вы можете использовать специфическую для Hibernate аннотацию @Fetch(value = FetchMode.SUBSELECT). Как упоминается в первоначальном ответе на Stack Overflow, “@OneToMany(mappedBy=“parent”, fetch=FetchType.EAGER) @Fetch(value = FetchMode.SUBSELECT) private List childs; Это должно исправить проблему, связанную с ошибкой Hibernate HHH-1718”

4. Используйте @IndexColumn для Lists

Если вы должны использовать Lists, вы можете добавить @IndexColumn для предоставления семантики порядка. Как отмечено на Blog.eyallupu, “использование @IndexColumn помогает решить проблему, поскольку теперь Hibernate имеет семантику List для ассоциации, и при выборке родительского объекта он также выбирает индекс каждого элемента в списке.”

5. Разделяйте запросы

Как предлагается на W3Docs, “чтобы исправить эту ошибку, вам нужно разделить запрос на несколько запросов, по одному для каждой коллекции. Вы можете использовать join fetch для выборки коллекций в отдельных запросах.”

Заключение

Исключение MultipleBagFetchException в Hibernate является фундаментальным ограничением, которое предотвращает потенциальное повреждение данных и проблемы с производительностью. Ключевые выводы включают:

1. Основная причина: Исключение возникает, когда Hibernate не может правильно сопоставить несколько наборов коллекций из-за отсутствия встроенного порядка, что приводит к потенциальной генерации декартова произведения.

2. Влияние на производительность: Множественная eager загрузка коллекций может вызвать экспоненциальный рост размера набора результатов, что серьезно влияет на производительность приложения.

3. Лучшие практики: Используйте java.util.Set вместо java.util.List для коллекций, отдавайте предпочтение FetchType.LAZY для ассоциаций и используйте специфичные для Hibernate аннотации, такие как @Fetch(FetchMode.SUBSELECT), когда необходима eager загрузка.

4. Управление транзакциями: Всегда используйте аннотации @Transactional в методах сервиса, которые вызывают репозитории Spring Data JPA, для обеспечения правильного управления сессией Hibernate.

5. Альтернативные подходы: Рассмотрите возможность использования EntityGraph с отдельными графами или разделения запросов, когда вам нужно эффективно загружать несколько коллекций.

Понимание этих принципов позволит вам проектировать отображения JPA-сущностей для избежания этой распространенной проблемы, поддерживая при этом оптимальную производительность в ваших приложениях Spring Boot.

Источники

1. A Guide to MultipleBagFetchException in Hibernate | Baeldung
2. Hibernate throws MultipleBagFetchException - cannot simultaneously fetch multiple bags - Stack Overflow
3. Spring Data Jpa Multiplebagfetchexception - Spring Cloud
4. Spring Data JPA MultipleBagFetchException - Vlad Mihalcea
5. Your 2 best options to fix Hibernate’s MultipleBagFetchException - Thorben Janssen
6. The best way to fix the Hibernate MultipleBagFetchException - Vlad Mihalcea
7. Hibernate Tips: How to avoid Hibernate’s MultipleBagFetchException - Thorben Janssen
8. The best way to fix the infamous MultipleBagFetchException with Spring Data JPA - Reddit
9. Handling MultipleBagFetchException in Hibernate while using FetchType.EAGER - Medium
10. hibernate-tunings/docs/FixingMultipleBagFetchException.md at master · jlmc/hibernate-tunings