JPA框架

​ 在我们之前编写的项目中，我们不难发现，实际上大部分的数据库交互操作，到最后都只会做一个事情，那就是把数据库中的数据映射为Java中的对象。比如我们要通过用户名去查找对应的用户，或是通过ID查找对应的学生信息，在使用Mybatis时，我们只需要编写正确的SQL语句就可以直接将获取的数据映射为对应的Java对象，通过调用Mapper中的方法就能直接获得实体类，这样就方便我们在Java中数据库表中的相关信息了。

​ 但是以上这些操作都有一个共性，那就是它们都是通过某种条件去进行查询，而最后的查询结果，都是一个实体类，所以你会发现你写的很多SQL语句都是一个套路select * from xxx where xxx=xxx，实际上对于这种简单SQL语句，我们完全可以弄成一个模版来使用，那么能否有一种框架，帮我们把这些相同的套路给封装起来，直接把这类相似的SQL语句给屏蔽掉，不再由我们编写，而是让框架自己去组合拼接。

认识SpringData JPA

首先我们来看一个国外的统计：

在国外JPA几乎占据了主导地位，而Mybatis并不像国内那样受待见，所以你会发现，JPA都有SpringBoot的官方直接提供的starter，而Mybatis没有，直到SpringBoot 3才开始加入到官方模版中。

那么，什么是JPA：

JPA（Java Persistence API）和JDBC类似，也是官方定义的一组接口，但是它相比传统的JDBC，它是为了实现ORM而生的，即Object-Relationl Mapping，它的作用是在关系型数据库和对象之间形成一个映射，这样，我们在具体的操作数据库的时候，就不需要再去和复杂的SQL语句打交道，只要像平时操作对象一样操作它就可以了。

其中比较常见的JPA实现有：

1. Hibernate：Hibernate是JPA规范的一个具体实现，也是目前使用最广泛的JPA实现框架之一。它提供了强大的对象关系映射功能，可以将Java对象映射到数据库表中，并提供了丰富的查询语言和缓存机制。
2. EclipseLink：EclipseLink是另一个流行的JPA实现框架，由Eclipse基金会开发和维护。它提供了丰富的特性，如对象关系映射、缓存、查询语言和连接池管理等，并具有较高的性能和可扩展性。
3. OpenJPA：OpenJPA是Apache基金会的一个开源项目，也是JPA规范的一个实现。它提供了高性能的JPA实现和丰富的特性，如延迟加载、缓存和分布式事务等。
4. TopLink：TopLink是Oracle公司开发的一个对象关系映射框架，也是JPA规范的一个实现。虽然EclipseLink已经取代了TopLink成为Oracle推荐的JPA实现，但TopLink仍然得到广泛使用。

JPA：具体的实现交给框架，我们只需要一一对应自己设置的实体类就行，方便很多

而实现JPA规范的框架一般最常用的就是Hibernate，它是一个重量级框架，学习难度相比Mybatis也更高一些，而SpringDataJPA也是采用Hibernate框架作为底层实现，并对其加以封装。

官网：https://spring.io/projects/spring-data-jpa

使用JPA快速上手

同样的，我们只需要导入stater依赖即可：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>

接着我们可以直接创建一个类，比如用户类，只需要把一个账号对应的属性全部定义好即可：

@Data
public class Account {
    int id;
    String username;
    String password;
}

通过注解形式在属性上添加数据库映射关系，这样就能够让JPA知道我们的实体类对应的数据库表长啥样，这里用到了很多注解：

@Data
@Entity   //表示这个类是一个实体类
@Table(name = "account")    //对应的数据库中表名称
public class Account {

    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)   //生成策略，这里配置为自增
    @Column(name = "id")    //对应表中id这一列
    @Id     //此属性为主键
    int id;

    @Column(name = "username")   //对应表中username这一列
    String username;

    @Column(name = "password")   //对应表中password这一列
    String password;
}

接着修改配置文件，把日志打印给打开：

spring:
  jpa:
    #开启SQL语句执行日志信息
    show-sql: true
    hibernate:
      #配置为检查数据库表结构，没有时会自动创建
      ddl-auto: update

ddl-auto属性用于设置自动表定义，可以实现自动在数据库中为我们创建一个表，表的结构会根据我们定义的实体类决定，它有以下几种：

• none: 不执行任何操作，数据库表结构需要手动创建。
• create: 框架在每次运行时都会删除所有表，并重新创建。
• create-drop: 框架在每次运行时都会删除所有表，然后再创建，但在程序结束时会再次删除所有表。
• update: 框架会检查数据库表结构，如果与实体类定义不匹配，则会做相应的修改，以保持它们的一致性。
• validate: 框架会检查数据库表结构与实体类定义是否匹配，如果不匹配，则会抛出异常。

这个配置项的作用是为了避免手动管理数据库表结构，使开发者可以更方便地进行开发和测试，但在生产环境中，更推荐使用数据库迁移工具来管理表结构的变更。

我们可以在日志中发现，在启动时执行了如下SQL语句：

我们的数据库中对应的表已经自动创建好了

接着来看如何访问表，需要创建一个Repository实现类：

@Repository
public interface AccountRepository extends JpaRepository<Account, Integer> {
    
}

注意JpaRepository有两个泛型，前者是具体操作的对象实体，也就是对应的表，后者是ID的类型，接口中已经定义了比较常用的数据库操作。编写接口继承即可，可以直接注入此接口获得实现类：

@Resource
AccountRepository repository;

@Test
void contextLoads() {
    Account account = new Account();
    account.setUsername("小红");
    account.setPassword("1234567");
    System.out.println(repository.save(account).getId());   //使用save来快速插入数据，并且会返回插入的对象，如果存在自增ID，对象的自增id属性会自动被赋值，这就很方便了
}

执行结果如下：

同时，查询操作也很方便：

@Test
void contextLoads() {
  	//默认通过通过ID查找的方法，并且返回的结果是Optional包装的对象，非常人性化
    repository.findById(1).ifPresent(System.out::println);
}

得到结果为：

包括常见的一些计数、删除操作等都包含在里面，仅仅配置应该接口就能完美实现增删改查：

我们发现，使用了JPA之后，整个项目的代码中没有出现任何的SQL语句，可以说是非常方便了，JPA依靠我们提供的注解信息自动完成了所有信息的映射和关联。

相比Mybatis，JPA几乎就是一个全自动的ORM框架，而Mybatis则顶多算是半自动ORM框架。

方法名称拼接自定义SQL

虽然接口预置的方法使用起来非常方便，但是如果我们需要进行条件查询等操作或是一些判断，就需要自定义一些方法来实现，同样的，我们不需要编写SQL语句，而是通过方法名称的拼接来实现条件判断，这里列出了所有支持的条件判断名称：

属性	拼接方法名称示例	执行的语句
Distinct	findDistinctByLastnameAndFirstname	select distinct … where x.lastname = ?1 and x.firstname = ?2
And	findByLastnameAndFirstname	… where x.lastname = ?1 and x.firstname = ?2
Or	findByLastnameOrFirstname	… where x.lastname = ?1 or x.firstname = ?2
Is，Equals	findByFirstname,findByFirstnameIs,findByFirstnameEquals	… where x.firstname = ?1
Between	findByStartDateBetween	… where x.startDate between ?1 and ?2
LessThan	findByAgeLessThan	… where x.age < ?1
LessThanEqual	findByAgeLessThanEqual	… where x.age <= ?1
GreaterThan	findByAgeGreaterThan	… where x.age > ?1
GreaterThanEqual	findByAgeGreaterThanEqual	… where x.age >= ?1
After	findByStartDateAfter	… where x.startDate > ?1
Before	findByStartDateBefore	… where x.startDate < ?1
IsNull，Null	findByAge(Is)Null	… where x.age is null
IsNotNull，NotNull	findByAge(Is)NotNull	… where x.age not null
Like	findByFirstnameLike	… where x.firstname like ?1
NotLike	findByFirstnameNotLike	… where x.firstname not like ?1
StartingWith	findByFirstnameStartingWith	… where x.firstname like ?1（参数与附加%绑定）
EndingWith	findByFirstnameEndingWith	… where x.firstname like ?1（参数与前缀%绑定）
Containing	findByFirstnameContaining	… where x.firstname like ?1（参数绑定以%包装）
OrderBy	findByAgeOrderByLastnameDesc	… where x.age = ?1 order by x.lastname desc
Not	findByLastnameNot	… where x.lastname <> ?1
In	findByAgeIn(Collection ages)	… where x.age in ?1
NotIn	findByAgeNotIn(Collection ages)	… where x.age not in ?1
True	findByActiveTrue	… where x.active = true
False	findByActiveFalse	… where x.active = false
IgnoreCase	findByFirstnameIgnoreCase	… where UPPER(x.firstname) = UPPER(?1)

比如我们想要实现根据用户名模糊匹配查找用户：

@Repository
public interface AccountRepository extends JpaRepository<Account, Integer> {
    //按照表中的规则进行名称拼接，不用刻意去记，IDEA会有提示
    List<Account> findAllByUsernameLike(String str);
}

测试一下：

@Test
void contextLoads() {
    repository.findAllByUsernameLike("%明%").forEach(System.out::println);
}

同时根据用户名和ID一起查询：

@Repository
public interface AccountRepository extends JpaRepository<Account, Integer> {
    List<Account> findAllByUsernameLike(String str);

    Account findByIdAndUsername(int id, String username);
    //也可以使用Optional类进行包装，Optional<Account> findByIdAndUsername(int id, String username);
}

@Test
void contextLoads() {
    System.out.println(repository.findByIdAndUsername(1, "小明"));
}

想判断数据库中是否存在某个ID的用户：

@Repository
public interface AccountRepository extends JpaRepository<Account, Integer> {
    List<Account> findAllByUsernameLike(String str);
    Account findByIdAndUsername(int id, String username);
    //使用exists判断是否存在
    boolean existsAccountById(int id);
}

注意自定义条件操作的方法名称一定要遵循规则，不然会出现异常：

Caused by: org.springframework.data.repository.query.QueryCreationException: Could not create query for public abstract  ...

有了这些操作，我们在编写一些简单SQL的时候就很方便了，用久了甚至直接忘记SQL怎么写。

关联查询

在实际开发中，比较常见的场景还有关联查询，也就是我们会在表中添加一个外键字段，而此外键字段又指向了另一个表中的数据，当我们查询数据时，可能会需要将关联数据也一并获取，比如我们想要查询某个用户的详细信息，一般用户简略信息会单独存放一个表，而用户详细信息会单独存放在另一个表中。当然，除了用户详细信息之外，可能在某些电商平台还会有用户的购买记录、用户的购物车，交流社区中的用户帖子、用户评论等，这些都是需要根据用户信息进行关联查询的内容。

在JPA中，每张表实际上就是一个实体类的映射，而表之间的关联关系，也可以看作对象之间的依赖关系，比如用户表中包含了用户详细信息的ID字段作为外键，那么实际上就是用户表实体中包括了用户详细信息实体对象：

@Data
@Entity
@Table(name = "users_detail")
public class AccountDetail {

    @Column(name = "id")
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    @Id
    int id;

    @Column(name = "address")
    String address;

    @Column(name = "email")
    String email;

    @Column(name = "phone")
    String phone;

    @Column(name = "real_name")
    String realName;
}

而用户信息和用户详细信息之间形成了一对一的关系，那么这时直接在类中指定这种关系：

@Data
@Entity
@Table(name = "users")
public class Account {

    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    @Column(name = "id")
    @Id
    int id;

    @Column(name = "username")
    String username;

    @Column(name = "password")
    String password;

    @JoinColumn(name = "detail_id")   //指定存储外键的字段名称
    @OneToOne    //声明为一对一关系
    AccountDetail detail;
}

在修改实体类信息后，我们发现在启动时也进行了更新，日志如下：

接着往用户详细信息中添加一些数据，一会可以直接进行查询：

@Test
void pageAccount() {
    repository.findById(1).ifPresent(System.out::println);
}

查询后，可以发现，得到如下结果：

也就是，在建立关系之后，我们查询Account对象时，会自动将关联数据的结果也一并进行查询。

那要是我们只想要Account的数据，不想要用户详细信息数据怎么办呢？我希望在我要用的时候再获取详细信息，这样可以节省一些网络开销，我们可以设置懒加载，这样只有在需要时才会向数据库获取：

@JoinColumn(name = "detail_id")
@OneToOne(fetch = FetchType.LAZY)    //将获取类型改为LAZY
AccountDetail detail;

接着测试一下：

@Transactional   //懒加载属性需要在事务环境下获取，因为repository方法调用完后Session会立即关闭
@Test
void pageAccount() {
    repository.findById(1).ifPresent(account -> {
        System.out.println(account.getUsername());   //获取用户名
        System.out.println(account.getDetail());  //获取详细信息（懒加载）
    });
}

接着来看看控制台输出了什么：

Hibernate: select account0_.id as id1_0_0_, account0_.detail_id as detail_i4_0_0_, account0_.password as password2_0_0_, account0_.username as username3_0_0_ from users account0_ where account0_.id=?
Test
Hibernate: select accountdet0_.id as id1_1_0_, accountdet0_.address as address2_1_0_, accountdet0_.email as email3_1_0_, accountdet0_.phone as phone4_1_0_, accountdet0_.real_name as real_nam5_1_0_ from users_detail accountdet0_ where accountdet0_.id=?
AccountDetail(id=1, address=四川省成都市青羊区, email=8371289@qq.com, phone=1234567890, realName=卢本)

可以看到，获取用户名之前，并没有去查询用户的详细信息，而是当我们获取详细信息时才进行查询并返回AccountDetail对象。

也可以在添加数据时，利用实体类之间的关联信息，一次性添加两张表的数据：需要稍微修改一下级联关联操作设定：

@JoinColumn(name = "detail_id")
@OneToOne(fetch = FetchType.LAZY, cascade = CascadeType.ALL) //设置关联操作为ALL
AccountDetail detail;

• ALL：所有操作都进行关联操作
• PERSIST：插入操作时才进行关联操作
• REMOVE：删除操作时才进行关联操作
• MERGE：修改操作时才进行关联操作

可以多个并存，接着进行一下测试：

@Test
void addAccount(){
    Account account = new Account();
    account.setUsername("Nike");
    account.setPassword("123456");
    AccountDetail detail = new AccountDetail();
    detail.setAddress("重庆市渝中区解放碑");
    detail.setPhone("1234567890");
    detail.setEmail("73281937@qq.com");
    detail.setRealName("张三");
  	account.setDetail(detail);
    account = repository.save(account);
    System.out.println("插入时，自动生成的主键ID为："+account.getId()+"，外键ID为："+account.getDetail().getId());
}

可以看到日志结果：

Hibernate: insert into users_detail (address, email, phone, real_name) values (?, ?, ?, ?)
Hibernate: insert into users (detail_id, password, username) values (?, ?, ?)
插入时，自动生成的主键ID为：6，外键ID为：3

结束后会发现数据库中两张表都同时存在数据。

接着我们来看一对多关联，比如每个用户的成绩信息：

@JoinColumn(name = "uid")  //注意这里的name指的是Score表中的uid字段对应的就是当前的主键，会将uid外键设置为当前的主键
@OneToMany(fetch = FetchType.LAZY, cascade = CascadeType.REMOVE)   //在移除Account时，一并移除所有的成绩信息，依然使用懒加载
List<Score> scoreList;

@Data
@Entity
@Table(name = "users_score")   //成绩表，注意只存成绩，不存学科信息，学科信息id做外键
public class Score {

    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    @Column(name = "id")
    @Id
    int id;

    @OneToOne   //一对一对应到学科上
    @JoinColumn(name = "cid")
    Subject subject;

    @Column(name = "socre")
    double score;

    @Column(name = "uid")
    int uid;
}

@Data
@Entity
@Table(name = "subjects")   //学科信息表
public class Subject {

    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    @Column(name = "cid")
    @Id
    int cid;

    @Column(name = "name")
    String name;

    @Column(name = "teacher")
    String teacher;

    @Column(name = "time")
    int time;
}

在数据库中填写相应数据，接着我们就可以查询用户的成绩信息了：

@Transactional
@Test
void test() {
    repository.findById(1).ifPresent(account -> {
        account.getScoreList().forEach(System.out::println);
    });
}

成功得到用户所有的成绩信息，包括得分和学科信息。

同样的，我们还可以将对应成绩中的教师信息单独分出一张表存储，并建立多对一的关系，因为多门课程可能由同一个老师教授（千万别搞晕了，一定要理清楚关联关系，同时也是考验你的基础扎不扎实）：

@ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
@JoinColumn(name = "tid")   //存储教师ID的字段，和一对一是一样的，也会当前表中创个外键
Teacher teacher;

接着就是教师实体类了：

@Data
@Entity
@Table(name = "teachers")
public class Teacher {

    @Column(name = "id")
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    @Id
    int id;

    @Column(name = "name")
    String name;

    @Column(name = "sex")
    String sex;
}

最后我们再进行一下测试：

@Transactional
@Test
void test() {
    repository.findById(3).ifPresent(account -> {
        account.getScoreList().forEach(score -> {
            System.out.println("课程名称："+score.getSubject().getName());
            System.out.println("得分："+score.getScore());
            System.out.println("任课教师："+score.getSubject().getTeacher().getName());
        });
    });
}

成功得到多对一的教师信息。

最后我们再来看最复杂的情况，现在我们一门课程可以由多个老师教授，而一个老师也可以教授多个课程，那么这种情况就是很明显的多对多场景，现在又该如何定义呢？我们可以像之前一样，插入一张中间表表示教授关系，这个表中专门存储哪个老师教哪个科目：

@ManyToMany(fetch = FetchType.LAZY)   //多对多场景
@JoinTable(name = "teach_relation",     //多对多中间关联表
        joinColumns = @JoinColumn(name = "cid"),    //当前实体主键在关联表中的字段名称
        inverseJoinColumns = @JoinColumn(name = "tid")   //教师实体主键在关联表中的字段名称
)
List<Teacher> teacher;

接着，JPA会自动创建一张中间表，并自动设置外键，我们就可以将多对多关联信息编写在其中了。

JPQL自定义SQL语句

虽然SpringDataJPA能够简化大部分数据获取场景，但是难免会有一些特殊的场景，需要使用复杂查询才能够去完成，这时你又会发现，如果要实现，只能用回Mybatis了，因为我们需要自己手动编写SQL语句，过度依赖SpringDataJPA会使得SQL语句不可控。

使用JPA，我们也可以像Mybatis那样，直接编写SQL语句，不过它是JPQL语言，与原生SQL语句很类似，但是它是面向对象的，当然我们也可以编写原生SQL语句。

比如我们要更新用户表中指定ID用户的密码：

@Repository
public interface AccountRepository extends JpaRepository<Account, Integer> {

    @Transactional    //DML操作需要事务环境，可以不在这里声明，但是调用时一定要处于事务环境下
    @Modifying     //表示这是一个DML操作
    @Query("update Account set password = ?2 where id = ?1") //这里操作的是一个实体类对应的表，参数使用?代表，后面接第n个参数
    int updatePasswordById(int id, String newPassword);
}

@Test
void updateAccount(){
    repository.updatePasswordById(1, "654321");
}

现在我想使用原生SQL来实现根据用户名称修改密码：

@Transactional
@Modifying
@Query(value = "update users set password = :pwd where username = :name", nativeQuery = true) //使用原生SQL，和Mybatis一样，这里使用 :名称 表示参数，当然也可以继续用上面那种方式。
int updatePasswordByUsername(@Param("name") String username,   //我们可以使用@Param指定名称
                             @Param("pwd") String newPassword);

@Test
void updateAccount(){
    repository.updatePasswordByUsername("Admin", "654321");
}

通过编写原生SQL，在一定程度上弥补了SQL不可控的问题。

虽然JPA能够为我们带来非常便捷的开发体验，但是正是因为太便捷了，尤其是一些国内用到复杂查询业务的项目，可能开发到后期特别庞大时，就只能从底层SQL语句开始进行优化，而由于JPA尽可能地在屏蔽我们对SQL语句的编写，所以后期优化是个大问题，并且Hibernate相对于Mybatis来说，更加重量级。不过，在微服务的时代，单体项目一般不会太大，JPA的劣势并没有太明显地体现出来。