【Spring Boot】Java 持久层 API：JPA

1.Spring Data

Spring Data 是 Spring 的一个子项目，旨在统一和简化各类型数据的持久化存储方式，而不拘泥于是关系型数据库还是 NoSQL 数据库。

无论是哪种持久化存储方式，数据访问对象（Data Access Objects，DAO）都会提供对对象的增加、删除、修改和查询的方法，以及排序和分页方法等。

Spring Data 提供了基于这些层面的统一接口（如：CrudRepository、PagingAndSortingRepository），以实现持久化的存储。

Spring Data 包含多个子模块，主要分为主模块和社区模块。

1.1 主要模块

1.2 社区模块

2.JPA

JPA（Java Persistence APl）是 Java 的持久化 API，用于对象的持久化。它是一个非常强大的 ORM 持久化的解决方案，免去了使用 JDBCTemplate 开发的编写脚本工作。JPA 通过简单约定好接口方法的规则自动生成相应的 JPQL 语句，然后映射成 POJO 对象。

JPA 是一个规范化接口，封装了 Hibernate 的操作作为默认实现，让用户不通过任何配置即可完成数据库的操作。JPA、Spring Data 和 Hibernate 的关系如下图所示。

Hibernate 主要通过 hibernate-annotation、hibernate-entitymanager 和 hibernate-core 三个组件来操作数据。

• hibernate-annotation：是 Hibernate 支持 annotation 方式配置的基础，它包括标准的 JPAannotation、Hibernate 自身特殊功能的 annotation。
• hibernate-core：是 Hibernate 的核心实现，提供了 Hibernate 所有的核心功能。
• hibernate-entitymanager：实现了标准的 JPA，它是 hibernate-core 和 JPA 之间的适配器，它不直接提供 ORM 的功能，而是对 hibernate-core 进行封装，使得 Hibernate 符合 JPA 的规范。

如果要 JPA 创建《Java 的数据库连接模板：JDBCTemplate》中 “2.2 新建实体类” 里的实体，可使用以下代码来实现。

@Data
@Entity
public class User {private int id;@Id// id 的自增由数据库自动管理@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)private String username;private String password;
}

对比 JPA 与 JDBCTemplate 创建实体的方式可以看出：JPA 的实现方式简单明了，不需要写映射（支持自定义映射），只需要设置好属性即可。id 的自增由数据库自动管理，也可以由程序管理，其他的工作 JPA 自动处理好了。

3.使用 JPA

要使用 JPA，只要加入它的 Starter 依赖，然后配置数据库连接信息。

3.1 添加 JPA 和 MySQL 数据库的依赖

下面以配置 JPA 和 MySQL 数据库的依赖为例，具体配置见以下代码：

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><scope>runtime</scope>
</dependency>

3.2 配置数据库连接信息

Spring Boot 项目使用 MySQL 等关系型数据库，需要配置连接信息，可以在 application.properties 文件中进行配置。以下代码配置了与 MySQL 数据库的连接信息：

spring.datasource.url=jdbc:mysql://127.0.0.1/book?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&serverTimezone=UTC&useSSL=true
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
spring.jpa.properties.hibernate.hbm2ddl.auto=update
spring.jpa.properties.hibernate.dialect=org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect
spring.jpa.show-sql= true

• spring.datasource.username：要填写的数据库用户名。
• spring.datasource.password：要填写的数据库密码。
• spring.jpa.show-sql：开发工具的控制台是否显示 SQL语句，建议打开。
• spring.jpa.properties.hibernate.hbm2ddl.auto：hibernate 的配置属性，其主要作用是自动创建、更新、验证数据库表结构。该参数的几种配置如下表所示。

4.了解 JPA 注解和属性

4.1 常用注解

4.2 映射关系的注解

4.3 映射关系的属性

懒加载 LAZY 和实时加载 EAGER 的目的是，实现关联数据的选择性加载。

• 懒加载 是一种延迟加载策略，即在真正需要访问对象的属性时，才从数据库中加载数据。当 Hibernate 在查询数据库时遇到关联对象（如一对多、多对一、多对多等关系），并不会立即加载关联对象的数据，而只会加载主键 ID。只有当程序真正需要访问关联对象的属性时，Hibernate 才会发出 SQL 语句去加载数据。这种策略的优点在于，如果程序并不需要访问关联对象的所有属性，那么就可以节省数据库访问的开销，提高程序性能。但是，如果在使用懒加载的对象后关闭了 Session，那么在访问其关联对象的属性时，就会抛出 LazyInitializationException 异常，因为 Hibernate 需要在 Session 的作用范围内才能发出 SQL 语句加载数据。
• 实时加载 是一种积极加载策略，即在加载一个对象时，会立即加载与其关联的所有对象。当 Hibernate 在查询数据库时遇到关联对象，会立即发出 SQL 语句加载关联对象的数据，并将其全部加载到内存中。这种策略的优点在于，程序可以随时访问关联对象的属性，而无需担心 Session 是否已经关闭。但是，如果关联对象的数据量很大，那么就会消耗大量的内存，并可能导致性能下降。

在 Spring Data JPA 中，要控制 Session 的生命周期，否则会出现 could not initialize proxy [xxxx#18] - no Session 错误。可以在配置文件中配置以下代码来控制 Session 的生命周期：

spring.jpa.open-in-view=true
spring.jpa.properties.hibernate.enable_lazy_load_no_trans=true

5.用 JPA 构建实体数据表

下面通过实例来体验如何通过 JPA 构建对象/关系映射的实体模型。

package com.example.demo.entity;import lombok.Data;import javax.persistence.*;
import javax.validation.constraints.NotEmpty;
import javax.validation.constraints.Size;
import java.io.Serializable;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;@Entity
@Data
public class Article implements Serializable {@Id@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)private long id;@Column(nullable = false, unique = true)@NotEmpty(message = "标题不能为空")private String title;@Column(columnDefinition = "enum('图','图文','文')")private String type;private Boolean available = Boolean.FALSE;@Size(min = 0, max = 20)private String keyword;@Size(max = 255)private String description;@Column(nullable = false)private String body;@Transientprivate List keywordlists;public List getKeywordlists() {return Arrays.asList(this.keyword.trim().split("|"));}public void setKeywordlists(List keywordlists) {this.keywordlists = keywordlists;}
}

如果想创建虚拟字段，则通过在属性上加注解 @Transient 来解决。

运行项目后会自动生成数据表。完成后的数据表如下图所示。