【JavaWeb】一文学会JPA

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📋📋 本文摘要：本篇文章主要介绍JPA的概念、注解实现ORM规范的关联关系、JPA实战以及ORM流行框架。

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JPA基础

- - 一、JPA概述
  - - 1.JPA概念
    - 2.实体
    - 3.ORM注解
    - - 一对一关系
      - 一对多关系
      - 多对一关系
      - 多对多关系
    - 4.JPQL
  - 二、JPA实战
  - 三、流行的ORM框架(基于JPA)
  - - 1.Hibernate
    - 2.Spring Data JPA

一、JPA概述

1.JPA概念

JPA(Java Persistence API)是用于对象持久化的API，是Java EE平台标准的ORM规范

，使得应用程序以统一的方式访问持久层。

ORM：

Object Relational Mapping
Java对象与关系数据库之间的映射

JPA:

通过JDK注解或XML描述对象-关系的映射关系
并将运行期的实体对象持久化到数据库中
Sun希望整合ORM技术，统一各种ORM框架的规范，实现天下归一：JPA提供了现有ORM实现框架功能的核心子集

JPA包含三方面的技术

ORM映射元数据：JPA支持XML和JDK注解两种元数据的形式，元数据描述对象和表之间对的映射关系，框架据此将实体对象持久化到数据库表中
JPA的API:用来操作实体对象，执行CRUD操作，框架在后台替我们完成所有的事情，开发者从繁琐的JDBC和SQL代码中解脱出来。
查询语言JPQL:这是持久化操作中很重要的一个方面，通过面向对象而非面向数据库的查询语言查询数据，避免程序的SQL语句紧密耦合。

2.实体

一个实体是一个轻量级的持久化对象。

通常一个实体表示关系数据库中的一张表
实体的每个实例对应表中的一行

假设有一个表名为 user，包含以下字段：

Field	Type
id	INT
name	VARCHAR(100)
age	INT
email	VARCHAR(100)
password	VARCHAR(100)

我们使用JPA定义一个实体类 User，对应 user 表中的一条记录：

@Entity
@Table(name = "user")
public class User {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Integer id;

    private String name;

    private Integer age;

    private String email;

    private String password;

    // getters and setters
}

在上述代码中，我们使用 @Entity 注解表示这是一个实体类，使用 @Table 注解指定了实体对应的表名为 user。同时，我们在类中定义了实体对应的属性，并使用 @Id 和 @GeneratedValue 注解表示该属性为实体的唯一标识，并指定了该属性的生成策略为自增长。

实体的状态：

新建态new（自由状态）：新创建的实体对象，尚未拥有持久化主键，没有和一个持久化上下文关联起来
受控态managed（持久状态）：已经拥有持久化主键并和持久化上下文建立了联系
游离态detached（分离状态）：拥有持久化主键，但尚未和持久化上下文建立联
删除态removed（删除状态）：拥有持久化主键，已经和持久化上下文建立联系系，但已经被安排从数据库中删除

3.ORM注解

基本注解

@Entity 将对象标注为一个实体，表示需要保存到数据库中

@Table 默认情况下类名即为表名，通过name属性显式指定表名

@Id 对应的属性是表的主键

@GeneratedValue 主键的产生策略，通过strategy属性指定

@EmbeddedId或@IdClass 组合关键字

@Column 属性对应的表字段

@Transient 表示对应属性不需要持久化。在保存或更新实体对象时，该属性不会持久化到数据库中

关联关系

@OneToOne

@OneToMany

@ManyToOne

@ManyToMany

下面是使用 JPA 实现一对一、一对多、多对一和多对多关系的示例。

一对一关系

在 JPA 中，一对一关系通常使用 @OneToOne 注解来表示。例如，一个 Person 实体可以拥有一个 Passport 实体，如下所示：

@Entity
public class Person {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private Long id;
    private String name;
    @OneToOne(mappedBy = "person")
    private Passport passport;
    // getters and setters
}

@Entity
public class Passport {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private Long id;
    private String number;
    @OneToOne
    @JoinColumn(name = "person_id")
    private Person person;
    // getters and setters
}

上述示例中，Person 实体与 Passport 实体之间建立了一对一的关系，Person 实体拥有一个 Passport 实体，而 Passport 实体则有一个对应的 Person 实体。在 Person 实体中，使用 mappedBy 属性指定了关系的维护方是 Passport 实体，即 Passport 实体维护了这个关系。在 Passport 实体中，使用 @JoinColumn 注解指定了外键列的名称，即 person_id。

一对多关系

在 JPA 中，一对多关系通常使用 @OneToMany 注解来表示。例如，一个 Department 实体可以拥有多个 Employee 实体，如下所示：

@Entity
public class Department {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private Long id;
    private String name;
    @OneToMany(mappedBy = "department")
    private List<Employee> employees;
    // getters and setters
}

@Entity
public class Employee {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private Long id;
    private String name;
    @ManyToOne
    @JoinColumn(name = "department_id")
    private Department department;
    // getters and setters
}

上述示例中，Department 实体与 Employee 实体之间建立了一对多的关系，Department 实体拥有多个 Employee 实体，而每个 Employee 实体都对应一个 Department 实体。在 Department 实体中，使用 mappedBy 属性指定了关系的维护方是 Employee 实体，即 Employee 实体维护了这个关系。在 Employee 实体中，使用 @ManyToOne 注解指定了关联的 Department 实体，同时使用 @JoinColumn 注解指定了外键列的名称，即 department_id。

多对一关系

在 JPA 中，多对一关系与一对多关系相反，通常使用 @ManyToOne 注解来表示。例如，一个 Employee 实体可以属于一个 Department 实体，如下所示：

@Entity
public class Department {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private Long id;
    private String name;
    // getters and setters

多对多关系

在 JPA 中，多对多关系通常使用 @ManyToMany 注解来表示。例如，一个 Student 实体可以选修多个 Course 实体，而每个 Course 实体也可以被多个 Student 实体选修，如下所示：

@Entity
public class Student {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private Long id;
    private String name;
    @ManyToMany(cascade = {CascadeType.PERSIST, CascadeType.MERGE})
    @JoinTable(name = "student_course",
            joinColumns = @JoinColumn(name = "student_id"),
            inverseJoinColumns = @JoinColumn(name = "course_id"))
    private List<Course> courses;
    // getters and setters
}

@Entity
public class Course {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private Long id;
    private String name;
    @ManyToMany(mappedBy = "courses")
    private List<Student> students;
    // getters and setters
}

上述示例中，Student 实体与 Course 实体之间建立了多对多的关系，一个 Student 实体可以选修多个 Course 实体，而每个 Course 实体也可以被多个 Student 实体选修。在 Student 实体中，使用 @ManyToMany 注解指定了与 Course 实体的关系，并在 JoinTable 注解中指定了关联表的名称，以及关联 Student 实体的主键和 Course 实体的主键。在 Course 实体中，使用 mappedBy 属性指定了关系的维护方是 Student 实体，即 Student 实体维护了这个关系。

需要注意的是，为了避免出现重复的数据，通常使用 CascadeType.PERSIST 和 CascadeType.MERGE 级联操作来保存关联的实体。同时，由于 JoinTable 中的主键是由 Student 实体和 Course 实体组合而成的复合主键，所以需要在 Student 和 Course 实体中实现 equals 和 hashCode 方法，以确保比较两个实体对象时正确性。

4.JPQL

Java Persistence Query Language（Java持久化查询语言）

是一种可移植的查询语言，可以被编译成所有主流数据库服务器上的SQL
JPQL是面向对象的，通过面向对象而非面向数据库的查询语言查询数据，在Java空间对类和对象进行操作，避免程序的SQL语句紧密耦合
使用 javax.persistence.Query接口代表一个查询实例

二、JPA实战

使用JPA持久化对象步骤

创建EntityManagerFactory：创建和销毁都相当耗费资源，通常一个系统内一个数据库仅创建一个。
创建EntityManager
创建实体类，使用注解来描述实体类跟数据库之间的一一映射关系
使用JPA API完成数据增加、删除、修改和查询操作（persisit、remove、merge、find）

假设有一个表名为 user，包含以下字段：

Field	Type
id	INT
name	VARCHAR(100)
age	INT
email	VARCHAR(100)
password	VARCHAR(100)

接下来，我们需要使用 JPA 完成实体类及使用 EntityManager 完成增删改查操作。

首先，我们需要定义一个实体类 User，对应 user 表中的一条记录：

@Entity
@Table(name = "user")
public class User {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Integer id;

    private String name;

    private Integer age;

    private String email;

    private String password;

    // getters and setters
}

接下来，我们可以使用 EntityManager 对实体进行增删改查操作。以下是一个示例：

public class UserDao {

    @PersistenceContext
    private EntityManager entityManager;

    // 添加用户
    public void addUser(User user) {
        entityManager.persist(user);
    }

    // 根据 id 查询用户
    public User getUserById(Integer id) {
        return entityManager.find(User.class, id);
    }

    // 更新用户信息
    public void updateUser(User user) {
        entityManager.merge(user);
    }

    // 根据 id 删除用户
    public void deleteUserById(Integer id) {
        User user = entityManager.find(User.class, id);
        entityManager.remove(user);
    }

}

在上述代码中，我们使用 @PersistenceContext 注解将 EntityManager 注入到 UserDao 类中。接着，我们定义了几个方法，分别用于添加、查询、更新和删除用户。

在 addUser 方法中，我们使用 EntityManager 的 persist 方法将用户对象保存到数据库中。

在 getUserById 方法中，我们使用 EntityManager 的 find 方法根据用户的唯一标识 id 查询用户信息，并将查询结果返回。

在 updateUser 方法中，我们使用 EntityManager 的 merge 方法将修改后的用户对象保存到数据库中。

在 deleteUserById 方法中，我们使用 EntityManager 的 remove 方法将根据用户的唯一标识 id 查询到的用户对象从数据库中删除。

需要注意的是，为了使用 EntityManager，我们需要将 JPA 的实现框架（如 Hibernate）配置到项目中，并在 persistence.xml 配置文件中配置数据源等信息。

三、流行的ORM框架(基于JPA)

1.Hibernate

Hibernate是一个流行的ORM（对象关系映射）框架，它提供了一种方便的方式来映射Java对象与关系型数据库表之间的关系。Hibernate是一个开源框架，可以在Java平台上使用，并支持多种关系型数据库。

Hibernate主要功能包括：

实体映射：Hibernate通过Java注解或XML文件将Java对象映射到数据库表上，实现了Java对象与关系型数据库的映射。开发人员可以通过简单的配置来实现复杂的对象关系映射。
数据库操作：Hibernate提供了一组API，用于执行各种数据库操作，例如插入、更新、删除和查询数据。
事务管理：Hibernate支持事务处理，确保所有数据库操作都可以在事务中进行，以保证数据的完整性和一致性。
缓存管理：Hibernate提供了一些缓存机制，可以减少数据库访问次数，提高性能。
查询语言：Hibernate提供了一种名为HQL（Hibernate Query Language）的查询语言，它允许开发人员以面向对象的方式查询数据库。

除了以上功能，Hibernate还支持诸如延迟加载、级联操作、事件监听、版本控制等高级特性，使得开发人员可以更加灵活地使用Hibernate。Hibernate还有一个称为Hibernate Tools的插件，可以集成到Eclipse等开发工具中，提供一些便捷的工具，帮助开发人员更加高效地使用Hibernate。

Hibernate是一个成熟的ORM框架，在Java开发中得到了广泛应用，也是JPA规范的实现之一。

2.Spring Data JPA

Spring Data JPA是Spring框架中的一个模块，它提供了一种更方便的方式来使用JPA（Java Persistence API）规范。它简化了JPA的使用，并提供了一些便利的功能，如自动生成查询、分页和排序等。使用Spring Data JPA可以减少代码量，提高开发效率。

Spring Data JPA主要功能包括：

Repository接口：Spring Data JPA提供了一个Repository接口，它包含了一组常用的CRUD（Create, Retrieve, Update, Delete）操作，可以用来访问数据库中的数据。开发人员只需定义一个接口继承Repository接口，就可以直接使用这些操作。
自定义查询方法：除了提供常用的CRUD操作外，Spring Data JPA还支持通过方法名来自动生成查询，这样就不需要编写JPQL（Java Persistence Query Language）语句了。例如，如果要根据用户名查询用户信息，可以定义一个名为findByUsername的方法，Spring Data JPA会自动生成查询语句。
分页和排序：Spring Data JPA支持分页和排序，开发人员只需要在Repository接口的方法中传入Pageable对象，就可以实现分页和排序功能。
JPA Criteria查询：Spring Data JPA还支持使用JPA Criteria查询，它可以以面向对象的方式构建动态查询。使用JPA Criteria查询可以提高代码的可维护性和灵活性。

Spring Data JPA是一种非常方便的ORM框架，它可以减少代码量，提高开发效率。它建立在JPA之上，提供了一些便利的功能，使得开发人员可以更加轻松地使用JPA。