高效使用JavaEE ORM框架

本是古典何须时尚 2022-08-04 16:44 181阅读 0赞

高效使用JavaEE ORM框架

虽然Java领域有无数的ORM框架，如[Hibernate][]，[iBatis][]，TopLink，JDO，JPA……但是这些ORM框架基本上大同小异。很多初学者对JDBC的复杂性望而却步，就简单认为使用ORM就会省时省力，结果恰恰相反，任何好的框架都是给专家准备的，任何急功近利试图偷懒的方法往往适得其反。要正确使用ORM还真不是一件简单的事情。本文仅简单整理一下ORM的原理，基本用法，以及如何避免各种陷阱的基本编程原则。

### ORM的原理 ###

先说ORM的实现原理。其实，要实现JavaBean的属性到数据库表的字段的映射，任何ORM框架不外乎是读某个配置文件把JavaBean的属性和数据库表的字段自动关联起来，当从数据库Query时，自动把字段的值塞进JavaBean的对应属性里，当做INSERT或UPDATE时，自动把JavaBean的属性值绑定到SQL语句中。但是，几乎所有的ORM都提供“按需读取”的功能，比如一个User有id，name，email和address这4个字段，但是address字段很少用，于是ORM只读取前3个字段，直到调用User的getAddress()方法时，才去数据库中读取address的值。这个功能显然不能通过User的get/set完成，因此，ORM需要采用某种方式生成一个User类的子类，并且覆写get/set方法，这样，才能在调用get方法时有机会从数据库中读取。类似的对User的修改检测也是这样实现的。

### 两种增强的方式 ###

ORM为我们自己的JavaBean实现子类的方法很多，这个过程简单称之为“增强”，基本上有两种方法：Hibernate使用CGLIB在加载我们的User类时动态创建了一个子类，而JDO则要求编译完User类后再利用它提供的工具对User类进行改造，以便实现JDO需要的各种接口。**请注意**：就是这种极其变态的设计导致了使用JDO的极大困难，在我们编译完源码后，还需要额外执行一个增强命令，或者额外编写Ant任务，极大地影响了快速开发和单元测试，所以，凡是采用静态生成持久类的ORM，要在第一时间直接排除，切记！

### 理解持久和非持久状态 ###

所有的ORM框架都有持久和非持久的概念。简单地说，当我们new一个User实例时，它是非持久对象，当我们调用ORM的save()之类的方法后，这个实例就变成持久对象了。当我们通过ORM从数据库读取到一个User对象时，这个对象是持久对象，当关闭当前的事务后，这个对象变成非持久对象。

虽然这个过程很容易理解，但是，难点在于当我们设计一个方法时，我们必须准确地知道当前操作的对象是持久对象还是非持久对象，否则，各种灵异事件会接踵而来，比如插入了重复记录等等。举例说明，当我们需要创建一个User对象时，save(User)方法必须传入非持久对象，当我们需要更新一个User对象时，update(User)方法必须传入一个持久对象，有些ORM比如Hibernate，为了方便用户，提供了saveOrUpdate()方法，自动判断是否是持久对象，是则更新，否则创建。我的建议是永远不要使用这些看上去很简单的方法，否则将很难判断ORM到底做了什么操作，也就很难追踪到逻辑错误。

### 正确使用CRUD ###

正因为我们需要时刻区分一个对象的持久化状态，所以，编写CRUD（Create，Retrieve，Update，Delete的缩写）要严格遵循以下原则：

**Create**：对于Create操作，传入的永远是非持久化对象，一旦调用了create方法，就变成持久化对象；

**Retrieve**：所有通过ORM从数据库读取的对象都是持久化对象，直到当前会话结束；

**Update**：对于Update操作，传入的必须是持久化对象，而通常需要更新的对象是从页面获得的，因此，编写Update方法要按照以下步骤：

从Web页面中获得了一个User对象（包含ID），这个对象肯定是非持久化对象；

当得到该User对象时，千万不可直接做Update操作，因为从Web页面得到的数据都是不可信任的，修改HTTP请求非常简单，有经验的开发人员利用一个FireFox插件就能完成。正确的做法是根据该User对象的ID从数据库中查询到持久化的User对象，然后把待修改的属性复制到持久化的User对象中，最后Update该持久化的User对象，简单的代码如下：

[view source][] [print][] [?][Link 1]

`01.` `void` `update(User u) {`

`02.` `    ``// 从数据库读取User：`

`03.` `    ``User p = load(User.``class``, u.getId());`

`04.` `    ``// 检查当前用户有无权限修改：`

`05.` `    ``// TODO: ...`

`06.` `    ``// 复制属性：`

`07.` `    ``p.setName(u.getName());`

`08.` `    ``p.setAddress(u.getAddress());`

`09.` `    ``// 不允许修改的属性例如email就不要复制了，然后更新：`

`10.` `    ``update(p);`

`11.` `}`

**Delete**：对于Delete操作，ORM通常只关心映射到主键的ID属性，不过，正确的做法仍然是根据ID先通过ORM读取，然后判断权限，最后删除。简单的代码如下：

[view source][] [print][] [?][Link 1]

`1.` `void` `delete(String id) {`

`2.` `    ``// 从数据库读取User：`

`3.` `    ``User p = load(User.``class``, u.getId());`

`4.` `    ``// 检查当前用户有无权限修改：`

`5.` `    ``// TODO: ...`

`6.` `    ``// 删除：`

`7.` `    ``delete(p);`

`8.` `}`

严格按照正确的方法做CRUD操作，使用ORM才能事半功倍。

### 级联读取 ###

数据库表支持外键关联，因此，ORM也可以把多个JavaBean按照数据库的外键关系联系起来，比如可以在读User对象时把其关联的Profile对象也一并读出来，即所谓级联读取。这又是一个使用起来要非常小心谨慎的功能。

首先，我的建议是级联读取的层次最好是0或1，一般不要超过3，千万不可设为无限，否则，一个简单的查询可能就读取了上万条记录，在开发时由于并发用户只有1，往往看不出问题，等到部署了发现服务器经常内存溢出，其实是级联读取太多导致的。

其次，级联有一对多和多对一两种（一对一可以并入第二种），要非常小心地使用一对多，除非有十分的把握确定“多”的一端只有不超过100条记录。比如设计论坛时读取“版面”Board时如果有一对多顺便把“话题”Topic一并读入了，随着Topic越来越多，每次读取Board的内存占用也越来越多，直到最后内存溢出。因此，我的建议是最好不用一对多，凡是有一对多的需求全部采用分页查询的方式解决。

最后，大多数ORM对级联读取都是采用join的方式，在数据量很大的情况时，join操作很慢，而且无法水平分割数据库表。对读取要求很高的应用，最好不要设置级联读取。

### 缓存 ###

绝大多数ORM都会提供缓存，通常还分为一级缓存和二级缓存。一级缓存只在当前会话内有效，当我们在一个会话里反复读取同一个对象时，只有第一次ORM会从数据库中读取，后续请求会直接从缓存中读取，例如：

[view source][] [print][] [?][Link 1]

`1.` `int` `id=``12345``;`

`2.` `User u1 = load(User.``class``, id);``// 从数据库读`

`3.` `User u2 = load(User.``class``, id);``// 从一级缓存读`

`4.` `System.out.println(u1==u2);``// True`

实际上，很少有人会写出这样的代码，所以，一级缓存几乎没有什么作用。

而二级缓存就作用于整个应用。不过，当数据量很小的时候，通过增大数据库服务器的内存就和使用缓存没什么区别，当数据量非常大的时候，二级缓存的命中率很低，原因当然是缓存大小不够，因此，针对海量数据通常都要自己动手，用memcached做专门的缓存服务器来提高性能。所以，二级缓存不开也罢。

### 确定事务范围，小心使用Lasy Loading ###

使用ORM也需要对数据库事务有一定了解，通常ORM的一个会话对应一个数据库事务，如果事务持续时间长，占用的数据库资源就长，数据库并发处理能力就会降低，所以，事务范围越短越好。对于Web应用，把事务限制在Controller中就比限制在Controller+View中要短，通过MVC框架提供的各种拦截器可以很方便地开启和关闭事务。当事务限制在Controller时，到了View渲染的时候，就无法使用LasyLoading功能了。Lasy Loading虽然简单，但不当使用也会造成严重的性能问题，所以还是不用为妙。

以上对ORM框架的使用做了一个简单的概括，实际应用中还需要通过大量实践慢慢探索。

[Hibernate]: http://www.hibernate.org/
[iBatis]: http://ibatis.apache.org/
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