使用 Java 持久化 API

我們通過為自行車商店構建示例應用程序來學習如何使用 JPA。-- Stephon Brown（作者）

對應用開發(fā)者來說， JAVA 持久化 API(Java Persistence API)（JPA）是一項重要的 java 功能，需要透徹理解。它為 Java 開發(fā)人員定義了如何將對象的方法調用轉換為訪問、持久化及管理存儲在 NoSQL 和關系型數據庫中的數據的方案。

本文通過構建自行車借貸服務的教程示例來詳細研究 JPA。此示例會使用 Spring Boot 框架、MongoDB 數據庫（已經不開源）和 Maven 包管理來構建一個大型應用程序，并且構建一個創(chuàng)建、讀取、更新和刪除（CRUD）層。這兒我選擇 NetBeans 11 作為我的 IDE。

此教程僅從開源的角度來介紹 Java 持久化 API 的工作原理，不涉及其作為工具的使用說明。這全是關于編寫應用程序模式的學習，但對于理解具體的軟件實現也很益處。可以從我的 GitHub 倉庫來獲取相關代碼。

Java: 不僅僅是“豆子”

Java 是一門面向對象的編程語言，自 1996 年發(fā)布第一版 Java 開發(fā)工具（JDK）起，已經變化了很多很多。要了解其各種發(fā)展及其虛擬機本身就是一堂歷史課。簡而言之，和 linux 內核很相似，自發(fā)布以來，該語言已經向多個方向分支發(fā)展。有對社區(qū)免費的標準版本、有針對企業(yè)的企業(yè)版本及由多家供應商提供的開源替代品。主要版本每六個月發(fā)布一次，其功能往往差異很大，所以確認選用版本前得先做些研究。

總而言之，Java 的歷史很悠久。本教程重點介紹 Java 11 的開源實現 JDK 11 。因其是仍然有效的長期支持版本之一。

Spring Boot 是由 Pivotal 公司開發(fā)的大型 Spring 框架的一個模塊。Spring 是 Java 開發(fā)中一個非常流行的框架。它支持各種框架和配置，也為 WEB 應用程序及安全提供了保障。Spring Boot 為快速構建各種類型的 Java 項目提供了基本的配置。本教程使用 Spring Boot 來快速編寫控制臺應用程序并針對數據庫編寫測試用例。
Maven 是由 Apache 開發(fā)的項目/包管理工具。Maven 通過 POM.xml 文件來管理包及其依賴項。如果你使用過 NPM 的話，可能會非常熟悉包管理器的功能。此外 Maven 也用來進行項目構建及生成功能報告。
Lombok 是一個庫，它通過在對象文件里面添加注解來自動創(chuàng)建 getters/setters 方法。像 C# 這些語言已經實現了此功能，Lombok 只是把此功能引入 Java 語言而已。
NetBeans 是一款很流行的開源 IDE，專門用于 Java 開發(fā)。它的許多工具都隨著 Java SE 和 EE 的版本更新而更新。

我們會用這組工具為一個虛構自行車商店創(chuàng)建一個簡單的應用程序。會實現對 Customer 和 Bike 對象集合的的插入操作。

釀造完美

導航到 Spring Initializr 頁面。該網站可以生成基于 Spring Boot 和其依賴項的基本項目。選擇以下選項：

項目： Maven 工程
語言： Java
Spring Boot： 2.1.8（或最穩(wěn)定版本）
項目元數據： 無論你使用什么名字，其命名約定都是像 com.stephb 這樣的。你可以保留 Artifact 名字為 “Demo”。
依賴項： 添加：Spring Data MongoDBLombok

點擊下載，然后用你的 IDE（例如 NetBeans）打開此新項目。

模型層概要

在項目里面，模型(model)代表從數據庫里取出的信息的具體對象。我們關注兩個對象：Customer 和 Bike。首先，在 src 目錄創(chuàng)建 dto 目錄；然后，創(chuàng)建兩個名為 Customer.java 和 Bike.java 的 Java 類對象文件。其結構如下示：

package com.stephb.JavaMongo.dto;import lombok.Getter;import lombok.Setter;import org.springframework.data.annotation.Id;/** * * @author stephon */@Getter @Setterpublic class Customer {private @Id String id;private String emailAddress;private String firstName;private String lastName;private String address;}

Customer.Java

package com.stephb.JavaMongo.dto;import lombok.Getter;import lombok.Setter;import org.springframework.data.annotation.Id;/** * * @author stephon */@Getter @Setterpublic class Bike {private @Id String id;private String modelNumber;private String color;private String description;@Overridepublic String toString() {return "This bike model is " + this.modelNumber + " is the color " + this.color + " and is " + description;}}

Bike.java

如你所見，對象中使用 Lombok 注解來為定義的屬性(properties)/ 特性(attributes)生成 getters/setters 方法。如果你不想對該類的所有特性都生成 getters/setters 方法，可以在屬性上專門定義這些注解。這兩個類會變成容器，里面攜帶有數據，無論在何處想顯示信息都可以使用。

配置數據庫

我使用 Mongo Docker 容器來進行此次測試。如果你的系統(tǒng)上已經安裝了 MongoDB，則不必運行 Docker 實例。你也可以登錄其官網，選擇系統(tǒng)信息，然后按照安裝說明來安裝 MongoDB。

安裝后，就可以使用命令行、GUI（例如 MongoDB Compass）或用于連接數據源的 IDE 驅動程序來與新的 MongoDB 服務器進行交互。到目前為止，可以開始定義數據層了，用來拉取、轉換和持久化數據。需要設置數據庫訪問屬性，請導航到程序中的 Applications.properties 文件，然后添加如下內容：

spring.data.mongodb.host=localhostspring.data.mongodb.port=27017spring.data.mongodb.database=BikeStore

定義數據訪問對象/數據訪問層

數據訪問層(data access layer)（DAL）中的數據訪問對象(data access objects)（DAO）定義了與數據庫中的數據的交互過程。令人驚嘆的就是在使用 spring-boot-starter 后，查詢數據庫的大部分工作已經完成。

讓我們從 Customer DAO 開始。在 src 下的新目錄 dao 中創(chuàng)建一個接口文件，然后再創(chuàng)建一個名為 CustomerRepository.java 的 Java 類文件，其內容如下示：

package com.stephb.JavaMongo.dao;import com.stephb.JavaMongo.dto.Customer;import java.util.List;import org.springframework.data.mongodb.repository.MongoRepository;/** * * @author stephon */public interface CustomerRepository extends MongoRepository<Customer, String>{@Overridepublic List<Customer> findAll();public List<Customer> findByFirstName(String firstName);public List<Customer> findByLastName(String lastName);}

這個類是一個接口，擴展或繼承于 MongoRepository 類，而 MongoRepository 類依賴于 DTO （Customer.java）和一個字符串，它們用來實現自定義函數查詢功能。因為你已繼承自此類，所以你可以訪問許多方法函數，這些函數允許持久化和查詢對象，而無需實現或引用自己定義的方法函數。例如，在實例化 CustomerRepository 對象后，你就可以直接使用 Save 函數。如果你需要擴展更多的功能，也可以重寫這些函數。我創(chuàng)建了一些自定義查詢來搜索我的集合，這些集合對象是我自定義的元素。

Bike 對象也有一個存儲源負責與數據庫交互。與 CustomerRepository 的實現非常類似。其實現如下所示：

package com.stephb.JavaMongo.dao;import com.stephb.JavaMongo.dto.Bike;import java.util.List;import org.springframework.data.mongodb.repository.MongoRepository;/** * * @author stephon */public interface BikeRepository extends MongoRepository<Bike,String>{public Bike findByModelNumber(String modelNumber);@Overridepublic List<Bike> findAll();public List<Bike> findByColor(String color);}

運行程序

現在，你已經有了一種結構化數據的方式，可以對數據進行提取、轉換和持久化，然后運行這個程序。

找到 Application.java 文件（有可能不是此名稱，具體取決于你的應用程序名稱，但都會包含有 “application” ）。在定義此類的地方，在后面加上 implements CommandLineRunner。這將允許你實現 run 方法來創(chuàng)建命令行應用程序。重寫 CommandLineRunner 接口提供的 run 方法，并包含如下內容用來測試 BikeRepository ：

package com.stephb.JavaMongo;import com.stephb.JavaMongo.dao.BikeRepository;import com.stephb.JavaMongo.dao.CustomerRepository;import com.stephb.JavaMongo.dto.Bike;import java.util.Scanner;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.boot.CommandLineRunner;import org.springframework.boot.SpringApplication;import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplicationpublic class JavaMongoApplication implements CommandLineRunner {@Autowiredprivate BikeRepository bikeRepo;private CustomerRepository custRepo;public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(JavaMongoApplication.class, args);}@Overridepublic void run(String... args) throws Exception {Scanner scan = new Scanner(System.in);String response = "";boolean running = true;while(running){System.out.println("What would you like to create? n C: The Customer n B: Bike? n X:Close");response = scan.nextLine();if ("B".equals(response.toUpperCase())) {String[] bikeInformation = new String[3];System.out.println("Enter the information for the Bike");System.out.println("Model Number");bikeInformation[0] = scan.nextLine();System.out.println("Color");bikeInformation[1] = scan.nextLine();System.out.println("Description");bikeInformation[2] = scan.nextLine();Bike bike = new Bike();bike.setModelNumber(bikeInformation[0]);bike.setColor(bikeInformation[1]);bike.setDescription(bikeInformation[2]);bike = bikeRepo.save(bike);System.out.println(bike.toString());} else if ("X".equals(response.toUpperCase())) {System.out.println("Bye");running = false;} else {System.out.println("Sorry nothing else works right now!");}}}}

其中的 @Autowired 注解會自動依賴注入 BikeRepository 和 CustomerRepository Bean。我們將使用這些類來從數據庫持久化和采集數據。

已經好了。你已經創(chuàng)建了一個命令行應用程序。該應用程序連接到數據庫，并且能夠以最少的代碼執(zhí)行 CRUD 操作