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Hibernate 的原理与配置  

2009-09-16 12:09:54|  分类: Java进级中 |  标签: |举报 |字号 订阅

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也许你听说过Hibernate的大名,但可能一直不了解它,也许你一直渴望使用它进行开发,那么本文正是你所需要的!在本文中,我向大家重点介绍Hibernate的核心API调用库,并讲解一下它的基本配置。

  看完本文后,我相信你对什么是ORM(对像/关系映射)以及它的优点会有一个深刻的认识,我们先通过一个简单的例子开始来展现它的威力。

  正如一些传统的经典计算机文章大都会通过一个“hello,world”的例子开始讲解一样,我们也不例外,我们也将从一个相对简单的例子来阐述Hibernate的开发方法,但如果要真正阐述Hibernate的一些重要思想,仅仅靠在屏幕上打印一些字符是远远不够的,在我们的示例程序中,我们将创建一些对象,并将其保存在数据库中,然后对它们进行更新和查询。

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“Hello World” “Hello world”示例程序让您对Hibernate有一个简单的认识
理解Hibernate的架构 介绍Hibernate接口的主要功能。
核心接口 Hibernate有5个核心接口,通过这几个接口开发人员可以存储和获得持久对象,并且能够进行事务控制
一个重要的术语:Type Type是Hibernate发明者发明的一个术语,它在整个构架中是一个非常基础、有着强大功能的元素,一个Type对象能将一个Java类型映射到数据库中一个表的字段中去。
策略接口 Hibernate与某些其它开源软件不同的还有一点――高度的可扩展性,这通过它的内置策略机制来实现。
基础配置 Hibernate可以配置成可在任何Java环境中运行,一般说来,它通常被用在2-3层的C/S模式的项目中,并被部署在服务端。
创建一个SessionFactory对象 要创建一个SessionFactory对象,必须在Hibernate初始化时创建一个Configuration类的实例,并将已写好的映射文件交由它处理。

“Hello World”

  Hibernate应用程序定义了一些持久类,并且定义了这些类与数据库表格的映射关系。在我们这个“Hello world”示例程序中包含了一个类和一个映射文件。让我们看看这个简单的持久类包含有一些什么?映射文件是怎样定义的?另外,我们该怎样用Hibernate来操作这个持久类。

  我们这个简单示例程序的目的是将一些持久类存储在数据库中,然后从数据库取出来,并将其信息正文显示给用户。其中Message正是一个简单的持久类:,它包含我们要显示的信息,其源代码如下:

  列表1 Message.Java 一个简单的持久类

package hello;
public class Message {
 private Long id;
 private String text;
 private Message nextMessage;
 private Message() {}
 public Message(String text) {
  this.text = text;
 }
 public Long getId() {
  return id;
 }
 private void setId(Long id) {
  this.id = id;
 }
 public String getText() {
  return text;
 }
 public void setText(String text) {
  this.text = text;
 }
 public Message getNextMessage() {
  return nextMessage;
 }
 public void setNextMessage(Message nextMessage) {
  this.nextMessage = nextMessage;
 }
}

  Message类有三个属性:Message的id 、消息正文、以及一个指向下一条消息的指针。其中id属性让我们的应用程序能够唯一的识别这条消息,通常它等同于数据库中的主键,如果多个Message类的实例对象拥有相同的id,那它们代表数据库某个表的同一个记录。在这里我们选择了长整型作为我们的id值,但这不是必需的。Hibernate允许我们使用任意的类型来作为对象的id值,在后面我们会对此作详细描述。

  你可能注意到Message类的代码类似于JavaBean的代码风格,并且它有一个没有参数的构造函数,在我们以后的代码中我将继续使用这种风格来编写持久类的代码。

  Hibernate会自动管理Message类的实例,并通过内部机制使其持久化,但实际上Message对象并没有实现任何关于Hibernate的类或接口,因此我们也可以将它作为一个普通的Java类来使用:

Message message = new Message("Hello World");
System.out.println( message.getText() );

  以上这段代码正是我们所期望的结果:它打印“hello world”到屏幕上。但这并不是我们的最终目标;实际上Hibernate与诸如EJB容器这样的环境在持久层实现的方式上有很大的不同。我们的持久类(Message类)可以用在与容器无关的环境中,不像EJB必须要有EJB容器才能执行。为了能更清楚地表现这点,以下代码将我们的一个新消息保存到数据库中去:

Session session = getSessionFactory().openSession();
Transaction tx = session.beginTransaction();
Message message = new Message("Hello World");
session.save(message);
tx.commit();
session.close();

  以上这段代码调用了Hibernate的Session和Transaction接口(关于getSessionFactory()方法我们将会马上提到)。它相当于我们执行了以下SQL语句:

insert into MESSAGES (MESSAGE_ID, MESSAGE_TEXT, NEXT_MESSAGE_ID)
values (1, 'Hello World', null)

  在以上的SQL语句中,MESSAGE_ID字段到底被初始化成了什么值呢?由于我们并没有在先前的代码中为message对象的id属性赋与初始值,那它是否为null呢?实际上Hibernate对id属性作了特殊处理:由于它是一个对象的唯一标识,因此当我们进行save()调用时,Hibernate会为它自动赋予一个唯一的值(我们将在后面内容中讲述它是如何生成这个值的)。

  我们假设你已经在数据库中创建了一个名为MESSAGE的表,那么既然前面这段代码让我们将Message对象存入了数据库中,那么现在我们就要将它们一一取出来。下面这段代码将按照字母顺序,将数据库中的所有Message对象取出来,并将它们的消息正文打印到屏幕上:

Session newSession = getSessionFactory().openSession();
Transaction newTransaction = newSession.beginTransaction();
List messages =newSession.find("from Message as m order by m.text asc");
System.out.println( messages.size() + " message(s) found:" );
for ( Iterator iter = messages.iterator(); iter.hasNext(); ) {
 Message message = (Message) iter.next();
 System.out.println( message.getText() );
}
newTransaction.commit();
newSession.close();

  在以上这段代码中,你可能被find()方法的这个参数困扰着:"from Message as m order by m.text asc",其实它是Hibernate自己定义的查询语言,全称叫Hibernate Query Language(HQL)。通俗地讲HQL与SQL的关系差不多就是方言与普通话之间的关系,咋一看,你会觉得它有点类似于SQL语句。其实在find()调用时,Hibernate会将这段HQL语言翻译成如下的SQL语句:

select m.MESSAGE_ID, m.MESSAGE_TEXT, m.NEXT_MESSAGE_ID
from MESSAGES m
order by m.MESSAGE_TEXT asc

  以下就是运行结果:

1 message(s) found:
Hello World

  如果你以前没有ORM(对象-关系映射)的开发经验,那你可能想在代码的某个地方去寻找这段SQL语句,但在Hibernate中你可能会失望:它根本不存在!所有就SQL语句都是Hibernate动态生成的。

  也许你会觉得还缺点什么,对!仅凭以上代码Hibernate是无法将我们的Message类持久化的。我们还需要一些更多的信息,这就是映射定义表!这个表在Hibernate中是以XML格式来体现的,它定义了Message类的属性是怎样与数据库中的MESSAGES表的字段进行一一对应的,列表2是这个示例程序的映射配置文件清单:

  列表2:示例程序的对象-关系映射表

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE hibernate-mapping PUBLIC
"-//Hibernate/Hibernate Mapping DTD//EN"
"http://hibernate.sourceforge.net/hibernate-mapping-2.0.dtd">
<hibernate-mapping>
<class name="hello.Message" table="MESSAGES">
 <id name="id" column="MESSAGE_ID">
  <generator class="increment"/>
 </id>
 <property name="text" column="MESSAGE_TEXT"/>
 <many-to-one name="nextMessage" cascade="all" column="NEXT_MESSAGE_ID"/>
</class>
</hibernate-mapping>

  以上这个文档告诉Hibernate怎样将Message类映射到MESSAGES表中,其中Message类的id属性与表的MESSAGE_ID字段对应,text属性与表的MESSAGE_TEXT字段对应,nextMessage属性是一个多对一的关系,它与表中的NEXT_MESSAGE_ID相对应。

  相对于有些开源项目来说,Hibernate的配置文件其实是很容易理解的。你可以轻松地修改与维护它。只要你定义好了持久类与数据库中表字段的对应关系就行了,Hibernate会自动帮你生成SQL语句来对Message对象进行插入、更新、删除、查找工作,你可以不写一句SQL语句,甚至不需要懂得SQL语言!

  现在让我们做一个新的试验,我们先取出第一个Message对象,然后修改它的消息正文,最后我们再生成一个新的Message对象,并将它作为第一个Message对象的下一条消息,其代码如下:

  列表3 更新一条消息

Session session = getSessionFactory().openSession();
Transaction tx = session.beginTransaction();
// 1 is the generated id of the first message
Message message =(Message) session.load( Message.class, new Long(1) );
message.setText("Greetings Earthling");
Message nextMessage = new Message("Take me to your leader (please)");
message.setNextMessage( nextMessage );
tx.commit();
session.close();

  以上这段代码在调用时,Hibernate内部自动生成如下的SQL语句:

select m.MESSAGE_ID, m.MESSAGE_TEXT, m.NEXT_MESSAGE_ID
from MESSAGES m
where m.MESSAGE_ID = 1

insert into MESSAGES (MESSAGE_ID, MESSAGE_TEXT, NEXT_MESSAGE_ID)
values (2, 'Take me to your leader (please)', null)

update MESSAGES
set MESSAGE_TEXT = 'Greetings Earthling', NEXT_MESSAGE_ID = 2
where MESSAGE_ID = 1

  当第一个Message对象的text属性和nextMessage被程序修改时,请注意Hibernate是如何检测到这种变化,并如何在数据库中自动对它更新的。这实际上是Hibernate的一个很有价值的特色,我们把它称为“自动脏数据检测”,Hibernate的这个特色使得当我们修改一个持久对象的属性后,不必显式地通知Hibernate去将它在数据库中进行更新。同样的,当第一个Message对象调用setNextMessage()方法将第二个Message对象作为它的下一条消息的引用时,第二条消息会无需调用save()方法,便可以自动地保存在数据库中。这种特色被称为“级联保存”,它也免去了我们显式地对第二个Message对象调用save()方法之苦。

  如果我们再运行先前的那段将数据库中所有的Message对象都打印出来的代码,那它的运行结果如下:

2 message(s) found:
Greetings Earthling
Take me to your leader (please)


  “Hello world”示例程序现在介绍完毕。我们总算对Hibernate有了一个简单的认识,下面我们将回过头来,对Hibernate的主要API调用作一下简要的介绍:

理解Hibernate的架构

  当你想用Hibernate开发自己的基于持久层的应用时,第一件事情应当是熟悉它的编程接口。Hibernate的API接口设计得尽量简洁明了,以方便开发人员。然而实际上由于ORM的复杂性,它的API一般都不可能设计得很简单。但是别担心,你没有必要一下子了解所有的Hibernate的API接口。下面这张图描述了Hibernate在应用层和持久层中的一些重要的接口类:

Hibernate 的原理与配置快速入门(图二)


  在上图中,我们将应用层放在了持久层的上部,实际上在传统的项目中,应用层充当着持久层的一个客户端角色。但对于一些简单的项目来说,应用层和持久层并没有区分得那么清楚,这也没什么,在这种情况下你可以将应用层和持久层合并成了一层。

  在上图中,Hibernate的接口大致可以分为以下几种类型:

  · 一些被用户的应用程序调用的,用来完成基本的创建、读取、更新、删除操作以及查询操作的接口。这些接口是Hibernate实现用户程序的商业逻辑的主要接口,它们包括Session、Transaction和Query。

  · Hibernate用来读取诸如映射表这类配置文件的接口,典型的代表有Configuration类。

  · 回调(Callback)接口。它允许应用程序能对一些事件的发生作出相应的操作,例如Interceptor、Lifecycle和Validatable都是这一类接口。

  · 一些可以用来扩展Hibernate的映射机制的接口,例如UserType、CompositeUserType和IdentifierGenerator。这些接口可由用户程序来实现(如果有必要)。

  Hibernate使用了J2EE架构中的如下技术:JDBC、JTA、JNDI。其中JDBC是一个支持关系数据库操作的一个基础层;它与JNDI和JTA一起结合,使得Hibernate可以方便地集成到J2EE应用服务器中去。

  在这里,我们不会详细地去讨论Hibernate API接口中的所有方法,我们只简要讲一下每个主要接口的功能,如果你想了解得更多的话,你可以在Hibernate的源码包中的net.sf.hibernate子包中去查看这些接口的源代码。下面我们依次讲一下所有的主要接口:

  核心接口

  以下5个核心接口几乎在任何实际开发中都会用到。通过这些接口,你不仅可以存储和获得持久对象,并且能够进行事务控制。

  Session接口

  Session接口对于Hibernate 开发人员来说是一个最重要的接口。然而在Hibernate中,实例化的Session是一个轻量级的类,创建和销毁它都不会占用很多资源。这在实际项目中确实很重要,因为在客户程序中,可能会不断地创建以及销毁Session对象,如果Session的开销太大,会给系统带来不良影响。但值得注意的是Session对象是非线程安全的,因此在你的设计中,最好是一个线程只创建一个Session对象。

  在Hibernate的设计者的头脑中,他们将session看作介于数据连接与事务管理一种中间接口。我们可以将session想象成一个持久对象的缓冲区,Hibernate能检测到这些持久对象的改变,并及时刷新数据库。我们有时也称Session是一个持久层管理器,因为它包含这一些持久层相关的操作,诸如存储持久对象至数据库,以及从数据库从获得它们。请注意,Hibernate 的session不同于JSP应用中的HttpSession。当我们使用session这个术语时,我们指的是Hibernate中的session,而我们以后会将HttpSesion对象称为用户session。

  SessionFactory 接口

  这里用到了一个设计模式――工厂模式,用户程序从工厂类SessionFactory中取得Session的实例。

  令你感到奇怪的是SessionFactory并不是轻量级的!实际上它的设计者的意图是让它能在整个应用中共享。典型地来说,一个项目通常只需要一个SessionFactory就够了,但是当你的项目要操作多个数据库时,那你必须为每个数据库指定一个SessionFactory。
SessionFactory在Hibernate中实际起到了一个缓冲区的作用,它缓冲了Hibernate自动生成的SQL语句和一些其它的映射数据,还缓冲了一些将来有可能重复利用的数据。

  Configuration 接口

  Configuration接口的作用是对Hibernate进行配置,以及对它进行启动。在Hibernate的启动过程中,Configuration类的实例首先定位映射文档的位置,读取这些配置,然后创建一个SessionFactory对象。

  虽然Configuration接口在整个Hibernate项目中只扮演着一个很小的角色,但它是启动hibernate时你所遇到的每一个对象。

  Transaction 接口

  Transaction接口是一个可选的API,你可以选择不使用这个接口,取而代之的是Hibernate的设计者自己写的底层事务处理代码。 Transaction接口是对实际事务实现的一个抽象,这些实现包括JDBC的事务、JTA中的UserTransaction、甚至可以是CORBA事务。之所以这样设计是能让开发者能够使用一个统一事务的操作界面,使得自己的项目可以在不同的环境和容器之间方便地移值。

  Query和Criteria接口

  Query接口让你方便地对数据库及持久对象进行查询,它可以有两种表达方式:HQL语言或本地数据库的SQL语句。Query经常被用来绑定查询参数、限制查询记录数量,并最终执行查询操作。

  Criteria接口与Query接口非常类似,它允许你创建并执行面向对象的标准化查询。

  值得注意的是Query接口也是轻量级的,它不能在Session之外使用。

  Callback 接口

  当一些有用的事件发生时――例如持久对象的载入、存储、删除时,Callback接口会通知Hibernate去接收一个通知消息。一般而言,Callback接口在用户程序中并不是必须的,但你要在你的项目中创建审计日志时,你可能会用到它。

一个重要的术语:Type

  Hibernate设计者们发明了一个术语:Type,它在整个构架中是一个非常基础、有着强大功能的元素。一个Type对象能将一个Java类型映射到数据库中一个表的字段中去(实际上,它可以映射到表的多个字段中去)。持久类的所有属性都对应一个type。这种设计思想使用Hibernate有着高度的灵活性和扩展性。

  Hibernate内置很多type类型,几乎包括所有的Java基本类型,例如Java.util.Currency、Java.util.calendar、byte[]和Java.io.Serializable。

  不仅如此,Hibernate还支持用户自定义的type,通过实现接口UserType和接口CompositeUserType,你可以加入自己的type。你可以利用这种特色让你的项目中使用自定义的诸如Address、Name这样的type,这样你就可以获得更大的便利,让你的代码更优雅。自定义type在Hibernate中是一项核心特色,它的设计者鼓励你多多使用它来创建一个灵活、优雅的项目!

  策略接口

  Hibernate与某些其它开源软件不同的还有一点――高度的可扩展性,这通过它的内置策略机制来实现。当你感觉到Hibernate的某些功能不足,或者有某些缺陷时,你可以开发一个自己的策略来替换它,而你所要做的仅仅只是继承它的某个策略接口,然后实现你的新策略就可以了,以下是它的策略接口:

  · 主键的生成 (IdentifierGenerator 接口)

  · 本地SQL语言支持 (Dialect 抽象类)

  · 缓冲机制 (Cache 和CacheProvider 接口)

  · JDBC 连接管理 (ConnectionProvider接口)

  · 事务管理 (TransactionFactory, Transaction, 和 TransactionManagerLookup 接口)

  · ORM 策略 (ClassPersister 接口)

  · 属性访问策略 (PropertyAccessor 接口)

  · 代理对象的创建 (ProxyFactory接口)

  Hibernate为以上所列的机制分别创建了一个缺省的实现,因此如果你只是要增强它的某个策略的功能的话,只需简单地继承这个类就可以了,没有必要从头开始写代码。

  以上就是Hibernate的一些核心接口,但当我们真正开始用它进行开发时,你的脑海里可能总会有一个疑问:我是通过什么方式,并从哪里取得Session的呢?以下我们就解答这个问题。

  基础配置

  现在回顾一下我们先前的内容:我们写出了一个示例程序,并简要地讲解了Hibernate的一些核心类。但要真正使你的项目运行起来,还有一件事必须要做:配置。Hibernate可以配置成可在任何Java环境中运行,一般说来,它通常被用在2-3层的C/S模式的项目中,并被部署在服务端。在这种项目中,Web浏览器、或Java GUI程序充当者客户端。尽管我们的焦点主要是集中在多层web应用,但实际上在一些基于命令行的应用中也可以使用Hibernate。并且,对Hibernate的配置在不同的环境下都会不同,Hibernate运行在两种环境下:可管理环境和不可管理环境

  · 可管理环境――这种环境可管理如下资源:池资源管理,诸如数据库连接池和,还有事务管理、安全定义。一些典型的J2EE服务器(JBoss、Weblogic、WebSphere)已经实现了这些。

  · 不可管理环境――只是提供了一些基本的功能,诸如像Jetty或Tomcat这样的servlet容器环境。一个普通的Java桌面应用或命令行程序也可以认为是处于这种环境下。这种环境不能提供自动事务处理、资源管理或安全管理,这些都必须由应用程序自己来定义。

  Hibernate的设计者们将这两种环境设计了一个统一的抽象界面,因此对于开发者来说只有一种环境:可管理环境。如果实际项目是建立在诸如Tomcat这类不可管理的环境中时,那Hibernate将会使用它自己的事务处理代码和JDBC连接池,使其变为一个可管理环境。
对于可管理的环境而言,Hibernate会将自己集成在这种环境中。对于开发者而言,你所要做的工作非常简单:只需从一个Configuration类中创建一个SessionFactory类就可以了。

创建一个SessionFactory对象

  为了能创建一个SessionFactory对象,你必须在Hibernate初始化时创建一个Configuration类的实例,并将已写好的映射文件交由它处理。这样,Configuration对象就可以创建一个SessionFactory对象,当SessionFactory对象创建成功后,Configuration对象就没有用了,你可以简单地抛弃它。如下是示例代码:

Configuration cfg = new Configuration();
cfg.addResource("hello/Message.hbm.xml");
cfg.setProperties( System.getProperties() );
SessionFactory sessions = cfg.buildSessionFactory();

  在以上代码中,Message.hb.xml这个映射文件的位置比较特殊,它与当前的classpath相关。例如classpath包含当前目录,那在上述代码中的Message.hbm.xml映射文件就可以保存在当前目录下的hello目录中。

  作为一种约定,Hibernate的映射文件默认以.htm.xml作为其扩展名。另一个约定是坚持为每一个持久类写一个配置文件,想一想如果你将所有持久类的映射写入一个单独的配置文件中的话,那这个配置文件肯定非常庞大,不易维护。但这里又出现了一个新问题:如果为每个类写一个配置文件的话,这么多的配置文件应该存放在哪里呢?

  Hibernate推荐你将每个映射文件保存在与持久类相同的目录下,并且与持久类同名。例如我们第一个示例程序中的Message持久类放在hello目录下,那你必须在这个目录下存放名为Message.hbm.xml的映射文件。这样一个持久类都有自己的一个映射文件,避免了出现像struts项目中的“struts-config.xml地狱”的情况。如果你不遵循这种规定,那你必须手动地用addResource()方法将一个个的映射文件载入;但你如果遵循这种规定,那你可以方便地用addClass()方法同时将持久类和它的映射文件载入,以下是体现这种便利性的示例代码:

SessionFactory sessions = new Configuration()
.addClass(org.hibernate.auction.model.Item.class)
.addClass(org.hibernate.auction.model.Category.class)
.addClass(org.hibernate.auction.model.Bid.class)
.setProperties( System.getProperties() )
.buildSessionFactory();

  当然,Hibernate的映射文件还有很多其它的配置选项,比如数据库连接的设定,或是能够改变Hibernate运行时行为的一些设定。所有的设置可能是非常庞杂的,足以让你喘不过气来,但是不必担心,因为Hibernate为绝大多数值都设定了一个合理缺省值,你只需要修改这些配置文件中的极小一部分值。

  你可以通过以下几种方式来修改Hibernate的系统配置参数:

  · 将一个Java.util.Properties实例作为参数传给Configuration类的setProperties()方法。

  · 在Hibernate启动时用Java –Dproperty=value的方式设置值。

  · 在classpath可以找到的路径下创建一个名为hibernate.properties的配置文件。

  · 在classpath可以找到的路径下创建一个名为hibernate.cfg.xml的文件,并在其<property>标签中定义属性值。

  以上就是对Hibernate的一个大致介绍,如果你想知道得更多,那本文还是远远不够的,我将陆续推出更多关于Hibernate的资料。但有一点是毫无疑问的:它的确是一个非常优秀的持久层解决方案!

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