Развитие компонентных технологий

Управление данными приложения. Hibernate

Технологии обеспечения синхронизации внутренних данных приложения и его базы данных развиваются в настоящий момент достаточно активно. Технология EJB предоставляет соответствующие механизмы, но за счет значительного снижения удобства разработки и модификации компонентов. Обеспечение той же функциональности при более простой внутренней организации кода является основным направлением развития в данной области.

Возможным решением этой задачи являются объектно-реляционные преобразователи (object-relation mappers, ORM), которые обеспечивают автоматическую синхронизацию между данными приложения в виде наборов связанных объектов и данными, хранящимися в системе управления базами данных (СУБД) в реляционном виде, т.е. в форме записей в нескольких таблицах, ссылающихся друг на друга с помощью внешних ключей.

Одним из наиболее широко применяемых и развитых в технологическом плане объектно-реляционных преобразователей является Hibernate [7,8,9].

Базовая парадигма, лежащая в основе избранного Hibernate подхода, — это использование объектов обычных классов Java (быть может, оформленных в соответствии с требованиями спецификации JavaBeans — с четко выделенными свойствами) в качестве объектного представления данных приложения. Такой подход даже имеет название-акроним POJO (plain old Java objects, простые старые Java-объекты), призванное показать его отличие от сложных техник построения компонентов, похожих на EJB.

Большое достоинство подобного подхода — возможность использовать один раз созданные наборы классов, представляющих понятия предметной области, в качестве модели данных любых приложений на основе Java, независимо от того, являются ли они распределенными или локальными, требуется ли в них синхронизация с базой данных и сохранение данных объектов или нет.

увеличить изображение
Рис. 15.2. Реляционное представление данных о книгах и авторах

Например, для представления в объектном виде данных о книгах и их авторах, соответствующих показанной на рис. 15.2 группе таблиц, могут быть использованы представленные ниже классы:

import java.util.Set;
import java.util.HashSet;

public class Author
{
  private int id;
  
  private String firstName;
  private String surname;
  
  private Set books = new HashSet();

  public  int  getId ()       { return this.id; }
  private void setId (int id) { this.id = id;   }

  public String getFirstName ()               { return this.firstName;      }
  public void setFirstName (String firstName) { this.firstName = firstName; }

  public String getSurname ()               { return this.surname;    }
  public void   setSurname (String surname) { this.surname = surname; }

  public Set  getBooks ()          { return this.books;  }
  public void setBooks (Set books) { this.books = books; }
}

public class Book
{
  private int id;
  
  private String title;
  private String isbn;
  
  private Set authors = new HashSet();

  public  int  getId ()       { return this.id; }
  private void setId (int id) { this.id = id;   }

  public String getIsbn ()            { return this.isbn; }
  public void   setIsbn (String isbn) { this.isbn = isbn; }

  public String getTitle ()             { return this.title;  }
  public void   setTitle (String title) { this.title = title; }

  public Set  getAuthors ()            { return this.authors;    }
  public void setAuthors (Set authors) { this.authors = authors; }
}

Для определения отображения объектов этих классов в записи соответствующих таблиц используются конфигурационные файлы со следующим содержанием. Первый фрагмент представляет собой описание отображения объектов класса Author на записи таблицы Authors, которое обычно помещается в файл Author.hbm.xml:

<hibernate-mapping>
  <class name="Author" table="Authors">
    <id name="id" column="ID">
      <generator class="increment"/>
    </id>
    <property name="firstName" column="FirstName"/>
    <property name="surname"/ column="Surname">
    <set name="books" table="BookAuthors" inverse="true">
      <key column="AuthorID"/>
      <many-to-many column="BookID" class="Book"/>
    </set>
  </class>
</hibernate-mapping>

Второй фрагмент представляет собой содержание аналогичного файла Book.hbm.xml, описывающего отображение объектов класса Book на записи таблицы Books.

<hibernate-mapping>
  <class name="Book" table="Books">
    <id name="id" column="ID">
      <generator class="increment"/>
    </id>
    <property name="title" column="Title"/>
    <property name="isbn"/ column="ISBN">
    <set name="authors" table="BookAuthors" inverse="true">
      <key column="BookID"/>
      <many-to-many column="AuthorID" class="Author"/>
    </set>
  </class>
</hibernate-mapping>

При использовании объектов указанных классов в рамках приложения на основе Hibernate обеспечивается автоматическая синхронизация данных объектов с данными соответствующих записей, а также автоматическая поддержка описанного отношения типа "многие-ко-многим".

Кроме того, Hibernate поддерживает удобные средства для описания сложных соответствий между объектами и записями таблиц при использовании наследования. Так, легко могут быть поддержаны: отображение данных всех объектов классов-наследников в одну таблицу, отображение объектов разных классов-наследников в разные таблицы, отображение данных полей общего класса-предка в одну таблицу, а данных классов-наследников — в разные таблицы, а также смешанные стратегии подобных отображений.

В приложениях на основе Hibernate объекты одного и того же класса могут быть как хранимыми, т.е. представляющими данные, хранящиеся в базе данных, так и временными, не имеющими соответствующих записей в базе данных. Перевод объекта из одного из этих видов в другой осуществляется при помощи всего лишь одного вызова метода вспомогательного класса среды Hibernate.

C помощью дополнительной службы NHibernate [7] возможности среды Hibernate могут быть использованы и из приложений на базе .NET.

Java Data Objects

Еще более упростить разработку объектно-ориентированных приложений, данные которых могут храниться в базах данных, призвана технология Java Data Objects ( JDO ) [10,11].

В ее основе тоже лежит использование для работы с хранимыми данными обычных классов на Java, но в качестве хранилища данных может выступать не только реляционная СУБД, но вообще любое хранилище данных, имеющее соответствующий специализированный адаптер (в рамках JDO это должна быть реализация интерфейса javax.jdo.PersistenceManager ). Основная функция этого адаптера — прозрачная для разработчиков синхронизация хранилища данных и набора хранимых объектов в памяти приложения. Он должен также обеспечивать достаточно высокую производительность приложения, несмотря на наличие нескольких промежуточных слоев между классами самого приложения и хранилищем данных, представляемых ими.

Использование JDO очень похоже на использование Hibernate. Конфигурационные файлы, хранящие информацию о привязке объектов Java-классов к записям в определенных таблицах, а также о привязке коллекций ссылок на объекты к ссылкам между записями, также похожи на аналогичные файлы Hibernate. Обычно первые даже несколько проще, поскольку большую часть работы по отображению полей объектов в поля записей базы данных берет на себя специализированный адаптер.

В дополнение JDO предоставляет средства для построения запросов с помощью описания свойств объектов, без использования более привычного встроенного SQL.

В целом, подход JDO является обобщением подхода ORM на произвольные хранилища данных, но он требует реализации более сложных специализированных адаптеров для каждого вида таких хранилищ, в то время как один и тот же ORM может использоваться для разных реляционных СУБД, требуя для своей работы только наличия более простого драйвера JDBC.

Enterprise Java Beans 3.0

В рамках следующей, пятой версии платформы J2EE [6] будет использоваться новый набор техник для построения компонентов EJB — стандарт EJB 3.0 [12].

Стандарт EJB версии 3.0 является существенным развитием EJB 2.1 в сторону упрощения разработки и поддержки приложений, использующих технологию EJB. При этом большинство нововведений основывается на тех же идеях, на которых строится работа с хранимыми данными в рамках Hibernate и JDO. Гевин Кинг (Gavin King), создатель первых версий Hibernate, является и одним из разработчиков стандарта EJB 3.0.

В рамках нового стандарта для создания компонента требуется описать только один класс, который не должен наследовать какому-то библиотечному классу или реализовывать какой бы то ни было интерфейс. Объекты этого класса могут быть как хранимыми, так и временными.

Различные описатели свойств компонента и его методов можно оформлять в виде аннотаций, стандартной конструкции для описания метаданных в Java 5. Примерами таких описателей являются: указание вида компонента — компонент данных или сеансовый; отображение свойств класса в поля таблиц и ссылки между ними; отметки нехранимых свойств и полей; отметки специальных методов, вызываемых при переходе между этапами жизненного цикла компонента; транзакционные атрибуты методов и пр. Заметим, что в .NET использование для этого аналогов аннотаций, атрибутов, уже реализовано. Остается и возможность использовать для этих целей XML-дескрипторы, аналогичные используемым в Hibernate конфигурационным файлам. Конфигурационные файлы более удобны для сложных приложений, поскольку сокращают количество мест, в которые нужно вносить модификации при изменениях в структуре базы данных или объектной модели данных приложения. В то же время, применение аннотаций позволяет обеспечить более быструю и у добную разработку небольших приложений.