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标题: 深入理解 MyBatis 延迟加载机制与实现原理 [打印本页]

作者: 王國慶 时间: 2025-5-6 12:08
标题: 深入理解 MyBatis 延迟加载机制与实现原理
作为 Java 后端开发，你是否曾经纠结过：查询用户信息时，要不要把用户关联的订单、地址一起查出来？全部查询性能肯定受影响，可不查又怕背面用到时反复访问数据库。这种"查不查"的两难决议，实在可以通过 MyBatis 的延迟加载机制漂亮解决。那么问题来了，MyBatis 到底支持延迟加载吗？它背后的实现原理又是什么？
   MyBatis 的延迟加载支持环境

   MyBatis 确实支持延迟加载(Lazy Loading)功能，这是一种按需加载的计谋，可以有用减轻系统负担，提高查询效率。
   简朴来说，当我们查询一个实体时，对于它的关联对象，不立刻从数据库中加载，而是在第一次真正使用到关联对象时才去数据库查询。如许做可以避免一次性加载过多数据，尤其是在关联关系较多或数据量较大的环境下。
   延迟加载的设置方式

   MyBatis 提供了两个全局参数来控制延迟加载：
                                 登录后复制

<settings>
<setting name="lazyLoadingEnabled" value="true"/>
<setting name="aggressiveLazyLoading" value="false"/>
</settings>

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lazyLoadingEnabled：设置为 true 时开启延迟加载功能
aggressiveLazyLoading：设置为 false 时，按需加载对象属性(只有当调用该属性的 getter 方法时才加载)；设置为 true 时，任何对对象方法的调用都会触发全部标志为延迟加载的属性加载

举个简朴例子，当aggressiveLazyLoading=true时：
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User user = userMapper.getUserById(1);
user.getUsername(); // 仅想获取用户名，但会触发orderList等所有延迟加载属性的加载
// 或者
System.out.println(user); // 调用toString()方法，却触发了所有延迟属性的加载

复制代码

                     因此，生产环境中通常建议保持aggressiveLazyLoading=false，避免不必要的性能损耗。
   除了全局设置外，还可以在关联查询中单独设置：
                                 登录后复制

<association property="author" column="author_id" select="selectAuthor" fetchType="lazy"/>
<collection property="posts" ofType="Post" column="id" select="selectPostsForBlog" fetchType="lazy"/>

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                     通过fetchType属性可以覆盖全局的延迟加载设置，值为lazy表现使用延迟加载，eager表现立刻加载。
   延迟加载的触发条件

   延迟加载并非任何操作都会触发，详细的触发条件包括：

调用延迟属性的 getter 方法：如user.getOrderList()
对延迟集合属性进行操作：如orderList.size()、orderList.isEmpty()、遍历操作等
仅获取代理对象引用不会触发加载：必须调用其方法才会触发

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User user = userMapper.getUserById(1);
// 以下操作不会触发延迟加载
List<Order> orderList = null;
orderList = user.getOrderList(); // 仅获取引用，不会触发加载
// 以下操作会触发延迟加载
int size = user.getOrderList().size(); // 调用size()方法触发加载
boolean isEmpty = user.getOrderList().isEmpty(); // 调用isEmpty()方法触发加载
for (Order order : user.getOrderList()) { // 遍历触发加载
// 处理订单
}

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                     延迟加载的实现原理

   MyBatis 的延迟加载紧张是通过动态代理实现的。这里涉及两种代理模式：

JDK 动态代理
CGLIB 动态代理

   字节码层面的代理原理

   理解代理选择的焦点，需要相识底层实现原理：

JDK 动态代理：基于接口实现，通过java.lang.reflect.Proxy类在运行时天生接口的代理类。它要求目标类必须实现至少一个接口。
CGLIB 动态代理：基于字节码天生技术，通过创建目标类的子类来实现代理。CGLIB 在运行时动态修改字节码，重写目标类的方法以插入延迟加载逻辑。

   简朴理解：JDK 代理是"实现接口"，CGLIB 代理是"继续类"。这就是为什么实现了接口的类优先使用 JDK 代理，而平凡类只能用 CGLIB 代理。
   代理机制的选择

   MyBatis 会根据目标类是否实现接口选择使用不同的代理机制：
                                 登录后复制

// MyBatis ProxyFactory选择逻辑(简化版)
public class ProxyFactory {
private ProxyFactory() {
// Prevent Instantiation
}
public static Object createProxy(Object target, ResultLoaderMap lazyLoader, Configuration configuration,
ObjectFactory objectFactory, List<Class<?>> constructorArgTypes,
List<Object> constructorArgs) {
// target: 真实对象(如User实例)
// lazyLoader: 存储延迟加载任务的映射(属性名→加载器)
// 判断目标类是否为接口或者代理类
boolean isJdkProxy = target.getClass().getInterfaces().length > 0
&& !Proxy.isProxyClass(target.getClass());
if (isJdkProxy) {
// 使用JDK动态代理(优先选择，性能略优且符合Java标准)
return JdkProxyFactory.createProxy(target, lazyLoader, configuration, objectFactory,
constructorArgTypes, constructorArgs);
} else {
// 使用CGLIB动态代理(目标是非接口的普通类时)
return CglibProxyFactory.createProxy(target, lazyLoader, configuration, objectFactory,
constructorArgTypes, constructorArgs);
}
}
}

复制代码

假如目标类实现了接口，MyBatis 会优先使用 JDK 动态代理(性能更好且符合 Java 标准)
假如目标类没有实现接口，则使用 CGLIB 动态代理

         注意：MyBatis 3.2.8+完全支持 JDK/CGLIB 代理自动切换，早期版本可能需要手动设置代理工厂。MyBatis 自 3.3.0 起，若检测到 classpath 中无 CGLIB 依赖，会自动引入mybatis-cglib-proxy模块(基于 CGLIB 3.2.5)，因此 Maven 项目通常无需额外设置。若使用 Gradle 或手动管理依赖，需确保相关 jar 包存在。
      动态代理实现优化

   JDK 和 CGLIB 代理处理逻辑中有很多相似部分，可以抽取公共方法处理：
                                 登录后复制

// 公共方法处理逻辑
private Object handleSpecialMethods(Object target, Method method, Object[] args) throws Throwable {
final String methodName = method.getName();
if (methodName.equals("equals")) {
return target.equals(args[0]);
} else if (methodName.equals("hashCode")) {
return target.hashCode();
} else if (methodName.equals("toString")) {
return target.toString();
}
return null; // 不是特殊方法，返回null
}
// 然后在代理处理器中调用
Object result = handleSpecialMethods(target, method, args);
if (result != null) {
return result;
}
// 处理其他方法...

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                     ResultLoaderMap：延迟加载的焦点容器

   ResultLoaderMap是 MyBatis 用于管理延迟加载任务的容器，它存储了属性名与对应的ResultLoader的映射关系。每个延迟属性对应一个ResultLoader，当属性被访问时，通过ResultLoader实行对应的子查询并添补数据。
   ResultLoaderMap是会话级(SqlSession)容器，线程安全由SqlSession的线程隔离性保证，无需额外同步。在高并发场景下，每个哀求使用独立SqlSession，避免线程间数据污染。
                                 登录后复制

// ResultLoaderMap简化概念示意
public class ResultLoaderMap {
// 存储属性名到ResultLoader的映射
private final Map<String, LoadPair> loaderMap = new HashMap<>();
// 检查是否有指定属性的加载器
public boolean hasLoader(String property) {
return loaderMap.containsKey(property);
}
// 触发指定属性的加载
public void load(String property) throws SQLException {
LoadPair pair = loaderMap.get(property);
if (pair != null) {
pair.load(); // 执行SQL查询并填充结果
loaderMap.remove(property); // 加载后移除该加载器
}
}
}
// 加载器，包含了执行查询所需的全部信息
class LoadPair {
private final String property;
private final MetaObject metaResultObject;
private final ResultLoader resultLoader;
public void load() throws SQLException {
// 执行SQL查询获取结果
Object value = resultLoader.loadResult();
// 将结果设置到目标对象的属性上
metaResultObject.setValue(property, value);
}
}

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                     延迟加载的实际案例

   让我们通过一个用户(User)和订单(Order)的例子来看看延迟加载如何工作：
   实体类界说

                                 登录后复制

public class User implements Serializable { // 实现Serializable接口避免序列化问题
private Integer id;
private String username;
private List<Order> orderList;
// getter和setter方法
}
public class Order implements Serializable {
private Integer id;
private String orderNo;
private Double amount;
private Integer userId;
// getter和setter方法
}

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MyBatis 设置

首先在 MyBatis 全局设置中启用延迟加载：

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<settings>
<setting name="lazyLoadingEnabled" value="true"/>
<setting name="aggressiveLazyLoading" value="false"/>
</settings>

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然后在 Mapper 文件中设置：

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<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
<select id="getUserById" resultMap="userResultMap" parameterType="int">
SELECT id, username FROM user WHERE id = #{id}
</select>
<select id="getOrdersByUserId" resultType="com.example.entity.Order" parameterType="int">
SELECT id, order_no, amount, user_id FROM orders WHERE user_id = #{userId}
</select>
<resultMap id="userResultMap" type="com.example.entity.User">
<id property="id" column="id"/>
<result property="username" column="username"/>
<collection property="orderList" ofType="com.example.entity.Order"
column="id" select="getOrdersByUserId" fetchType="lazy"/>
</resultMap>
</mapper>

复制代码

实行过程与事务

   工具类及代码演示

   首先，需要一个 MyBatis 工具类来获取 SqlSession：
                                 登录后复制

import org.apache.ibatis.io.Resources;
import org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactoryBuilder;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
public class MyBatisUtil {
private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(MyBatisUtil.class);
private static final SqlSessionFactory sqlSessionFactory;
static {
try (InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis-config.xml")) {
sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
} catch (IOException e) {
log.error("MyBatis配置加载失败", e);
throw new RuntimeException("MyBatis配置加载失败", e);
}
}
public static SqlSession getSqlSession() {
return sqlSessionFactory.openSession();
}
}

复制代码

                           注意：需要在类路径下添加mybatis-config.xml设置文件，设置数据源和 Mapper 扫描。
      然后，使用这个工具类编写延迟加载示例：
                                 登录后复制

public class LazyLoadingDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用try-with-resources确保SqlSession正确关闭
try (SqlSession sqlSession = MyBatisUtil.getSqlSession()) {
UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
// 查询用户信息
User user = userMapper.getUserById(1);
System.out.println("用户名: " + user.getUsername());
// 此时还没有执行订单查询的SQL
System.out.println("=== 分割线，以上SQL不包含订单查询 ===");
// 访问订单信息时，才会触发延迟加载，执行订单查询SQL
// 注意：延迟加载依赖活动的SqlSession，建议在会话关闭前完成所有延迟属性的访问
List<Order> orderList = user.getOrderList();
System.out.println("订单数量: " + orderList.size());
// 后续再次访问不会触发SQL查询，因为已缓存在一级缓存中
System.out.println("再次访问订单: " + user.getOrderList().size());
} // SqlSession自动关闭
// 注意：在此处访问user.getOrderList()会抛出异常
// 因为延迟加载依赖活动的SqlSession
}
}

复制代码

                     延迟加载的优缺点

   优点

性能提升：避免一次性加载过多不必要的数据，减少内存占用
按需加载：只有真正需要使用关联数据时才会查询，减少不必要的 IO 操作
降低系统压力：特别是在复杂关联关系或大数据量场景下，可以明显降低系统负担

缺点

N+1 问题：当需要遍历一个集归并访问每个元素的延迟加载属性时，会导致主查询 1 次+每个对象的延迟查询 N 次，统共 N+1 次查询
代理对象序列化问题：延迟加载的代理对象序列化时可能会出现问题，尤其是 CGLIB 代理对象
会话关闭后无法加载：延迟加载依赖运动的数据库会话，SqlSession 关闭后无法再加载

   解决 N+1 问题的方法

   延迟加载可能导致的 N+1 问题可以通过以下方式解决：
   1. 使用显式即时加载

   在明确需要关联数据的场景下，可以显式指定即时加载：
                                 登录后复制

<collection property="orderList" ofType="Order" column="id"
select="getOrdersByUserId" fetchType="eager"/>

复制代码

                     需要注意的是，fetchType="eager"并不是在 SQL 层面使用 JOIN 查询，而是在主查询完成后立刻实行关联查询。本质上是"分步加载"，但不需要等到属性被访问时才加载。
   2. 使用 MyBatis 的批量查询功能

   MyBatis 提供了多种批量查询方式来解决 N+1 问题：
   a) 使用 multiple column 参数传递多个值进行批量查询

                                 登录后复制

<collection property="orders" ofType="Order"
column="{userId=id, userName=username}" select="getOrdersByUserParams"/>
<select id="getOrdersByUserParams" resultType="Order">
SELECT * FROM orders
WHERE user_id = #{userId}
AND create_by = #{userName}
</select>

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b) 手动批量查询优化

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// 手动批量查询优化示例
List<User> users = userMapper.getAllUsers();
List<Integer> userIds = users.stream().map(User::getId).collect(Collectors.toList());
List<Order> allOrders = orderMapper.getOrdersByUserIds(userIds); // 1次批量查询
// 建立用户-订单映射关系
Map<Integer, List<Order>> orderMap = allOrders.stream()
.collect(Collectors.groupingBy(Order::getUserId));
// 处理用户和订单
for (User user : users) {
List<Order> userOrders = orderMap.getOrDefault(user.getId(), Collections.emptyList());
System.out.println("用户" + user.getUsername() + "的订单数量: " + userOrders.size());
}

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                           注意：固然 MyBatis 提供了batchSize设置，但它紧张用于优化批量插入/更新操作，对延迟加载的 N+1 问题没有直接资助。延迟加载的子查询仍然是单条实行的，需要通过上述手动批量查询方式优化。
      3. N+1 问题的监控与预防

   可以通过以下方式监控和预防 N+1 问题：
                                 登录后复制

// 配置SQL监控
@Aspect
@Component
public class LazyLoadingMonitor {
private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(LazyLoadingMonitor.class);
// 可通过配置调整阈值
@Value("${mybatis.lazy.threshold:10}")
private long threshold;
@Around("execution(* com.example.entity.*.get*(..))")
public Object monitorLazyLoading(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
String methodName = pjp.getSignature().getName();
Object target = pjp.getTarget();
// 判断是否可能触发延迟加载的getter方法
if (methodName.startsWith("get") && !methodName.equals("getClass")) {
// 记录方法调用前的时间
long start = System.currentTimeMillis();
Object result = pjp.proceed();
long end = System.currentTimeMillis();
// 如果执行时间过长，可能触发了延迟加载
long duration = end - start;
if (duration > threshold) {
log.warn("可能的延迟加载: 类={}, 方法={}, 执行时间={}ms",
target.getClass().getSimpleName(),
methodName,
duration);
}
return result;
}
return pjp.proceed();
}
}

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                     也可以使用成熟的监控工具，如 MyBatis Plus 的性能分析插件来监控 SQL 实行。
   代理对象序列化问题及解决方案

   延迟加载使用的代理对象在序列化时可能会遇到问题，尤其是 CGLIB 代理类。CGLIB 天生的代理类名称类似$$EnhancerByCGLIB$$xxx，反序列化时需要相同的类路径和类界说。在分布式系统中(如微服务架构)，这种代理类可能无法在不同节点间精确反序列化，导致ClassNotFoundException异常。
   解决方案包括：
   1. 确保实体类实现 Serializable 接口

   全部实体类都应该实现java.io.Serializable接口，包括关联实体类。
   2. 在序列化前触发延迟加载

   确保在序列化前已经访问过延迟加载属性，将代理对象转换为真实对象：
                                 登录后复制

// 引入Jackson依赖
import com.fasterxml.jackson.core.JsonProcessingException;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
public class SerializationHelper {
private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(SerializationHelper.class);
private static final ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
public static String prepareForSerialization(User user) {
try {
// 在序列化前触发所有延迟加载
if (user.getOrderList() != null) {
user.getOrderList().size(); // 触发延迟加载
}
// 现在user中的orderList已经是真实数据，可以安全序列化
return objectMapper.writeValueAsString(user);
} catch (JsonProcessingException e) {
log.error("序列化失败", e);
throw new RuntimeException("序列化失败", e);
}
}
}

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                     3. 使用自界说序列化计谋

   使用 Jackson 或其他序列化工具的自界说序列化功能：
                                 登录后复制

// 使用Jackson注解忽略代理相关属性
@JsonIgnoreProperties({"handler", "hibernateLazyInitializer"})
public class User implements Serializable {
// 实体类定义
}

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                     延迟加载与事务的关系

   延迟加载依赖的SqlSession需与事务作用域一致。假如事务提条件交或回滚，会导致后续的延迟加载无法实行：
                                 登录后复制

// 正确示例：在同一事务中完成延迟加载
@Service
public class UserService {
@Autowired
private UserMapper userMapper;
@Transactional
public int getUserOrderCount(int userId) {
User user = userMapper.getUserById(userId);
// 在同一事务中访问延迟加载属性
return user.getOrderList().size();
}
}

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                     在 Spring 环境中，可以使用OpenSessionInView模式延长会话生命周期，但这可能导致数据库连接长时间占用，高并发系统中要谨慎使用。
   延迟加载与缓存联合使用

   MyBatis 的延迟加载与缓存机制可以协同工作，进一步提升性能：
   一级缓存(会话级)

默认开启，作用域为 SqlSession
延迟加载的结果会存入一级缓存，同一会话内重复访问不会触发数据库查询
当实行 update、delete、insert 或调用 clearCache()时，一级缓存会被清空

二级缓存(全局)

需手动设置<cache/>或<cache-ref/>
延迟加载查询的结果也会被二级缓存缓存
跨会话访问时可以直接从二级缓存获取

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<mapper namespace="com.example.mapper.UserMapper">
<cache eviction="LRU"
flushInterval="60000"
size="1024"
readOnly="true"/>
</mapper>

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                     readOnly=true表现缓存对象不可变，MyBatis 会直接返回缓存对象引用，提升性能；readOnly=false则返回对象副本，保证线程安全。
   二级缓存存储的是完备对象(包括延迟加载后的数据)，因此需确保延迟加载触发后的数据会被精确序列化并缓存。建议在getUserById等主查询上设置缓存，延迟加载的子查询(如getOrdersByUserId)可通过flushCache="true"保证数据一致性。
   延迟加载的实用场景

   适合使用延迟加载的场景

关联数据使用频率低：如用户详情页的历史订单，只有用户点击"查看订单"时才需要加载
大数据量列表查询：只加载主数据，关联数据按需加载，避免一次性加载过多数据
层级数据结构：如树形结构，只需要加载当前节点数据，子节点按需加载
统计报表的明细数据：报表页面通常只展示汇总数据，详情数据按需加载

不适合使用延迟加载的场景

频仍访问关联数据：如订单详情页需同时展示用户和商品信息，此时即时加载更高效
批量数据处理：需要处理大量关联数据的场景，延迟加载会导致 N+1 问题
无状态服务：如 REST API，每个哀求都会创建新的 Session，延迟加载可能导致会话关闭问题
高并发系统：延迟加载依赖会话，可能导致数据库连接长时间占用

   复杂关联关系处理

   多对多和嵌套加载处理

   在处理复杂关联关系如多对多(用户-脚色)或嵌套关系(用户-订单-商品)时，设置原理相似，但需要注意关联条件和层级结构：
                                 登录后复制

<resultMap id="userWithRolesMap" type="com.example.entity.User">
<id property="id" column="id"/>
<result property="username" column="username"/>
<collection property="roles" ofType="com.example.entity.Role"
column="id" select="getRolesByUserId" fetchType="lazy"/>
</resultMap>
<resultMap id="orderMap" type="com.example.entity.Order">
<id property="id" column="id"/>
<result property="orderNo" column="order_no"/>
<collection property="products" ofType="com.example.entity.Product"
column="id" select="getProductsByOrderId" fetchType="lazy"/>
</resultMap>

复制代码

在处理复杂关系时要点：

对于多对多关系：通常需要一个额外查询处理中央表连接
对于嵌套层级：需确保每层都精确设置延迟加载，并且会话保持运动状态直到全部层级都访问完毕

   MyBatis 与 Hibernate 延迟加载对比

   对于熟悉 Hibernate 的开发者，相识两者差异有助于更好地使用 MyBatis 的延迟加载：

特性	MyBatis	Hibernate
代理实现与性能	基于动态代理(JDK/CGLIB)，代理对象创建速度快，但功能相对简朴	基于字节码加强(Javassist/ByteBuddy)，初始化较慢但运行性能好
加载方式	通过单独的 select 查询(需手动设置)	支持 JOIN 方式和单表查询两种延迟加载
会话管理	需手动管理 SqlSession 生命周期	通过 Session/EntityManager 自动处理
设置方式	XML 或注解，需明确设置 fetchType	通过映射关系直接控制(如@OneToMany(fetch=FetchType.LAZY))
N+1 解决	需手动批量查询或设置关联查询	提供批处理机制(batch fetching)自动优化

实际应用建议

选择性启用：不是全部场景都适合使用延迟加载，需要根据业务特点选择
公道设置全局设置：

开发环境可以设置lazyLoadingEnabled=true方便调试
生产环境根据实际性能测试结果决定
尽量保持aggressiveLazyLoading=false，避免非预期的性能问题

联合缓存机制：MyBatis 的一级缓存、二级缓存与延迟加载配合使用，可以进一步提升性能
在 Service 层管理好会话：确保访问延迟加载属性时 SqlSession 仍然处于打开状态，或考虑使用 Spring 的OpenSessionInView模式
性能测试：在生产环境摆设前，对延迟加载的性能影响进行充实测试，包括高并发场景

   总结

   我们来用表格总结一下 MyBatis 的延迟加载特性：

特性	形貌
支持环境	MyBatis 完全支持延迟加载功能
实现原理	基于动态代理机制(JDK 代理或 CGLIB 代理)
延迟容器	使用 ResultLoaderMap 存储延迟加载任务
全局设置	lazyLoadingEnabled和aggressiveLazyLoading控制
局部控制	通过fetchType属性覆盖全局设置
触发条件	调用 getter 方法、集合操作方法(size/isEmpty)、遍历等
会话依赖	延迟加载依赖运动的 SqlSession 和事务
N+1 优化	批量查询、multiple columns 传参
序列化处理	实现 Serializable 接口、预先触发延迟加载、自界说序列化计谋
与缓存联合	延迟加载结果会进入一/二级缓存，提升后续访问性能
实用场景	关联数据使用频率低、大数据量列表查询、层级数据结构

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