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Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0 Jonas Bandi Simon Martinelli.

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Präsentation zum Thema: "Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0 Jonas Bandi Simon Martinelli."—  Präsentation transkript:

1 Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0 Jonas Bandi Simon Martinelli

2 blog: Geschäftsführer der simas GmbH Nebenamtdozent an der Berner Fachhochschule (SWS und Medical Technology Center) Software Architekt, Entwickler, Berater und Trainer im Java EE Umfeld mit mehr als 17 Jahren Erfahrung in der Software Entwicklung

3 Jonas Bandi blog: Studium der Elektrotechnik und Informationstechnologie an der ETH Zürich Angestellt bei CompuGroup Medical Schweiz. Seit 10 Jahren in verschiedenen Bereichen der Softwareentwicklung tätig Mein besonderes Interesse gilt dem Einsatz von modernen Technologien und Methodiken in der Entwicklung von Enterprise Applikationen.

4 Kursziele Einführung in Objekt-Relationales Mapping Einführung in JPA Fortgeschrittene Themen beim Einsatz von JPA Unterschiede JPA / JPA2 Wir versuchen möglichst neutral bezüglich des verwendeten JPA Providers zu sein Übungen: EclipseLink, Maven Kursunterlagen:

5 Über euch Wer setzt Objekt-Relationales Mapping ein? Wer arbeitet mit JPA? Wer setzt Hibernate ein? Was setzten die andern ein? Ist JPA 2 ein Thema? Erwartungen an diesen Workshop? Wer hat die Übungen angeschaut?

6 Einführung ORM & JPA Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

7 Silver Bullet oder unnötiger Overhead? Objektrelationales Mapping ist ein umstrittenes Thema, das immer wieder Anlass für hitzige Diskussionen bietet. Hier zwei Beispiele...

8 Flame Wars The Best ORM is No ORM The database is an object. ORM is, for the most part, solving the wrong problem. In fact the problem does not really exist. ORM is an Antipattern: Objects are not an adequate way of expressing the results of relational queries. Hibernate should be to programmers what cake mixes are to bakers: beneath their dignity. [...] As professional programmers, we should be more sceptical of generic frameworks like hibernate.

9 The Vietnam of Computer Science Ted Neward: Object/Relational Mapping is the Vietnam of Computer Science (Juni 2006). Original Blog Post: PDF: Law of Diminishing Returns Schnelle anfängliche Erfolge führen zu grossen Erwartungen Mit dem Fortschreiten des Unterfangens werden die Erfolge aber immer spärlicher und die dafür notwendigen Investitionen immer grösser Schlussendlich werden die Investitionen nicht mehr durch den Gewinn gerechtfertigt. Aber es gibt keinen Weg zurück...

10 Anwendung von bewährten OO-Techniken für die Implementation der Geschäftslogik: Kapselung, Vererbung, Polymorphie, Design Patterns... OO verspricht: bessere Skalierung bei zunehmender Komplexität bessere Erweiterbarkeit bessere Wartbarkeit weniger Redundanz Ausgangslage Domain Model

11 Ausgangslage: Relationale Datenbanken Vorherrschende Technologie zum Speichern von Daten im Enterprise-Umfeld. Gründe: Grosse Investitionen Bewährte, ausgereifte Technologie Flexibilität, Applikationsunabhängigkeit Daten leben länger als Applikationen Optimierte Konzepte zum Speichern von Daten

12 Ausgangslage: Der Konflikt De facto Standard-Konstellation für Enterprise-Applikationen: OO-Technologie für die Applikations- entwicklung Relationale Datenbanken für die Persistenz der Daten An dieser Ausgangslage wird sich mittelfristig kaum etwas ändern. Der OO-Ansatz und der relationale Ansatz weisen grundsätzliche Unterschiede auf Aus diesen Unterschieden resultiert der sog. Object-Relational-Mismatch

13 Der O/R-Mismatch Technische Ausprägungen des O/R-Mismatch: Typen-Systeme Null Datum/Zeit Abbildung von Beziehungen Richtung Mehrfachbeziehungen Vererbung Identität Objekte haben eine implizite Identität Relationen haben eine explizite Identität (Primary Key) Transaktionen

14 DBOO Designziele Speichern und Abfragen von Daten Speicherung unabhängig von konkreten Business- Problemen Vereinigung von Zustand und Verhalten Kapselung, Modularisierung, Abstraktion Modellierung konkreter Business-Probleme Architektur- ansätze Client/Server: verteiltes System Objekte sind lokal und nicht verteilt Abfrage/Zugriff Deklarative Abfragesprache Beziehungen zwischen Daten müssen nicht explizit definiert sein Imperative Navigation entlang von Referenzen Beziehungen zwischen Objekten müssen explizit definiert sein Der O/R-Mismatch

15 In heutigen Enterprise Umfeldern ist der O/R- Mismatch ein Fakt. Der O/R-Mismatch folgt aus konzeptionellen Unterschieden der zugrundeliegenden Technologien. Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten den O/R-Mismatch zu überwinden. O/R-Mapping resp. O/R-Mapping Frameworks sind ein möglicher Lösungsansatz.

16 History Konzepte zum Überbrücken des O/R-Mismatch existieren seit es OO gibt. Unterschiedliche Ansätze wie der O/R-Mismatch überwunden werden soll Bekannteste Java Frameworks Hibernate TopLink, TopLink Essentials, EclipseLink KODO, OpenJPA JPOX, DataNucleus Java Standardisierung: EJB2, JDO, JPA

17 Versprechen von O/R-Mapping Die Applikation wird von der DB entkoppelt Applikationsentwickler muss kein SQL beherrschen Das relationale Modell der Datenbank hat keinen Einfluss auf das OO- Design Automatische Persistenz Automatisierte Abbildung der Objekte in die relationalen Strukturen Der Applikationsentwickler muss sich nicht um die low-level-Details des CLI (z.B. connections) kümmern. Transparente Persistenz / Persistence Ignorance Die Klassen des Domain-Models wissen nicht dass sie persistiert und geladen werden können und haben keine Abhängigkeit zur Persistenz- Infrastruktur.

18 Versprechen von O/R-Mapping Abstraktion Abstraktion ist eines der wichtigsten Werkzeuge um Komplexität zu bewältigen Separation of Concerns Bei der Applikationsentwicklung kann man sich ausschliesslich auf die Geschäftsprobleme konzentrieren Infrastruktur-Probleme können separat gelöst werden und beeinflussen das Design und die Implementation der Geschäftslogik nicht.

19 Versprechen von O/R-Mapping Frameworks Umsetzung der Versprechen von O/R-Mapping Einsatz von bewährten Patterns und Konzepten Einsparungen von viel Code Manuell codierter DataAccess-Layer kann einen grossen Code-Anteil ausmachen Referenzbeispiele zeigen Einsparungen um Faktor 7 Strukturierung / Layerung des Codes vorgegeben

20 Pitfalls von O/R-Mapping Frameworks O/R-Mapping-Frameworks sind komplex und bieten viel Funktionalität. Hibernate Core: 1Mio LOC, 283 Personen-Jahre (Source: Ohloh.net) O/R-Mapping-Frameworks sind keine Rapid-Application- Development-Tools Der Einsatz eines O/R-Mapping-Frameworks hat Einfluss auf die Architektur und den Design der gesamten Applikation Die zugrundeliegenden Konzepte sollten verstanden sein. Gründliche Auseinandersetzung ist Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz eines O/R-Mapping-Frameworks

21 No Silver Bullet – find the sweet spot 21

22 Konzeptionelle Probleme beim O/R-Mapping Folgende konzeptionelle Probleme sollten beim O/R-Mapping beachtet werden: Location Transparency Optimiertes SQL Mengen-Manipulationen Relationale Suche / Reports / OLAP

23 Location Transparencey Alle Daten immer verfügbar Für die Applikation sollte es keinen Unterschied machen, ob die sich Daten im lokalen Speicher oder auf der entfernten Datenbank befinden. Wieviele Daten werden geladen? Zuviele: Speicher, Bandbreite -> Ladezeit! Zuwenige: Konstantes Nachladen -> Ladezeit! Stichworte: Lazy-Loading / Eager-Loading

24 Dynamisch Generiertes SQL SQL ist nicht so performant wie handgeschriebenes, getuntes SQL Problematik analog Assembler vs. High Level Sprache Dynamisch generiertes SQL muss auch nicht gewartet werden! Ausgereifte Frameworks generieren gut optimiertes SQL (torpedo-group.org)

25 Nutzung von relationalen Konzepten, die keine Entsprechung in der OO-Welt haben Unproblematische Abfragen: – Alle Personen, welche einen schwarzen Mantel bestellen. – Alle Personen, welche einen schwarzen Mantel bestellen mit all ihren Bestellungen und allen Bestell-Posten Relationale Suche / Reports

26 Problematische Abfrage: Alle Tupel bestehend aus Vorname, Nachname und Produktname FirstNameLastNameProductName ThomasAndersonBeretta 92FS 9mm ThomasAndersonBlack Coat ThomasAndersonCool Sunglasses TylerDurdenPerfumed Soap Relationale Suche / Reports

27 Probleme: Karthesisches Produkt In der DB sehr effizient umgesetzt In der OO-Welt keine Entsprechung Die Struktur des Resultats der Anfrage existiert nicht in der OO-Welt Es gibt keinen Typ mit den Attributen (Vorname, Nachname, Produktname) Die relationale Welt erlaubt flexible (untypisierte) Sichten auf die Daten (Deklarative ad-hoc formulierte Anfragen) Resultat einer Anfrage kann völlig entkoppelt sein von der Struktur wie die Daten gespeichert werden. Die OO-Welt verlangt definierte, stark typisierte Strukturen Das Flachdrücken / Denormalisieren muss in der OO-Welt manuell ausgeführt werden Alle beteiligten Objekte müssen geladen werden (Performance!)

28 JPA – Java Persistence API JPA ist eine Bestrebung OR-Mapping mit Java zu standardisieren JPA ist ein Teil der EJB 3 Spezifikation welche vom JCP erarbeitet wurde JSR 220, final release: TopLink Essentials ist die Referenzimplementation Es gibt verschiedene JPA Implementationen, diese werden auch JPA Providers genannt JPA 2 ist eine eigenständge Spezifikation, welche auf JPA aufbaut und etliche zusätzliche Features bietet JSR 317, final release: EclipseLink ist die Referenzimplementation Die bekannten JPA Providers unterstützen alle JPA2

29 Session Beans / Java Applikation Java Persistence API Java Persistence API Implementation JDBC - Driver JDBC API JPA Spezifikation JDBC 4.0 RDB SQL SQL 2003 oder Dialekte Java 5+ Herstellerspezifisch EclipseLink (TopLink), Hibernate, OpenJPA etc. Technologiestack

30 Packages javax.persistence javax.persistence.spi Classes Persistence Interfaces EntityManagerFactory EntityManager EntityTransaction Query Runtime Exceptions ( ~8 ) RollbackException Annotations ( ~64 ) Entity Id OneToOne OneToMany Enumerations ( ~10 ) InheritanceType CascadeType FetchType Java API

31 JPA Providers Die bekanntesten JPA Providers sind: Hibernate Toplink / TopLink Essentials / EclipseLink KODO / OpenJPA JPOX / DataNucleus Weniger bekannt sind: Apache Cayenne Resin Amber CocoBase

32 JPA Providers in JavaEE Servers 32 ServerDefault-Provider WebLogicOpenJPA/Kodo WebSphereWebSphereJPA (OpenJPA) GlassFishEclipseLink JBossHibernate ResinEclipseLink

33 Getting Started Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

34 Entity Überblick Eine Entity ist persistierbar. Der Zustand kann in einer Datenbank abgespeichert und später wieder darauf zugegriffen werden Wie jedes andere Java Objekt hat eine Entity eine Objektidentität. Zusätzlich besitzt sie eine Datenbankidentität (Primary Key) In Zusammenhang mit der Datenbank werden die Entities transaktional verwendet. Die Erstellung, Änderung und das Löschen wird in einer Transaktion durchgeführt 34

35 Entity Metadata Kennzeichnung mit oder Mapping mit XML Klasse kann Basisklasse oder abgeleitet sein Klasse kann abstrakt oder konkret sein Serialisierbarkeit ist bezüglich Persistenz nicht erforderlich Anforderungen: Standardkonstrukutor muss vorhanden sein. Klasse darf nicht final, kein Interface und keine Enumeration sein und keine final- Methoden enthalten Felder müssen private oder protected sein. Zugriff von Clients auf Felder nur über get/set- oder Business-Methoden erlaubt. Jede Entity muss einen Primärschlüssel haben Configuration by Exception / Conventions over Configuration 35

36 Entity, public class Employee protected int id; protected String name; protected long salary; public Employee(int id) { }... } 36

37 Entity Manager, Überblick 37

38 Entity Manager, Beispiel Entity Manager erstellen Entity persistieren Entitiy suchen EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("jpa.emp.2008"); EntityManager em = emf.createEntityManager(); Employee emp = new Employee(158); em.persist(emp); Employee emp = em.find(Employee.class, 158); 38

39 Entity Manager, Beispiel Entity verändern Entity löschen Queries em.getTransaction().begin(); emp.setSalary(emp.getSalary() ); em.getTransaction().commit(); em.getTransaction().begin(); em.remove(emp); em.getTransaction().commit(); Query q = em.createQuery("SELECT e FROM Employee e"); Collection emps = q.getResultList(); 39

40 Persitence Unit Eine Persistence Unit ist eine logische Einheit von Entities. Sie wird beschrieben durch: Einen Namen Die zu dieser Unit gehörenden Entity-Klassen Angaben zum Persistence Provider Angabe zum Transaktionstyp Angaben zur Datenquelle Weitere Properties Namen von XML O/R-Mapping Files Technisch wird die Beschreibung einer Persistence Unit in der Datei META-INF/persistence.xml abgelegt. Persitence Archive = JAR 40

41 Persistence Unit, Beispiel META-INF/persistence.xml 41 oracle.toplink.essentials.PersistenceProvider examples.model.Employee

42 Entity Mapping Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

43 Access Typ Für das Persistenz-Framework existieren zwei Zugriffspunkte auf die Daten einer Klasse 43 // Field public class Employee private int id; } //Property public class Employee { protected int public int getId() { return id; } }

44 Access Typ Options (JPA 2.0) Verschiedene Access Types pro Klasse möglich Mischen von Acces Types in einer public class Vehicle double protected double getDbFuelEfficiency() { return convertToImperial(fuelEfficiency); }... }

45 Mapping Es wird immer vom Defaultverhalten ausgegangen Das Defaultverhalten kann übersteuert = "EMP") public class = "EMP_ID")... }

46 Persistente Datentypen Erlaubt: Alle primitiven Typen, String Alle Wrapperklassen und serialisierbaren Typen (z.B. Integer, BigDecimal, Date, Calendar) byte[], Byte[], char[], Character[] Enumerations Beliebige weitere Entity-Klassen Collections von Entities, welche als Collection<>, List<>, Set<> oder Map<> deklariert sind. Nicht erlaubt: Alle Arten von Arrays ausser die obgenannten Collections von etwas anderem als Entities, also z.B. Wrapperklassen und andere serialiserbare Typen. 46

47 Java / SQL Type Mapping Implizit durch JDBC Data Type Conversion Table definiert Explizit durch Annotation, z.B. Produktspezifisch durch JPA-Implementation oder im JDBC-Driver für die jeweilige Datenbank = "sender") protected String sender;

48 Lazy Fetching und Large Objects Lazy Field Loading Large Objects = FetchType.LAZY) private String = private byte[] picture;

49 Enumerations Enumerations können persistent sein. In der Datenbank wird entweder der Ordinalwert (Position) oder der Stringwert (Name der Konstante) abgelegt. Vorsicht bei Änderungen an der Enumeration 49 // Variante protected MessageStatus status; // Variante protected MessageStatus status;

50 Temporale Typen Erlaubte Zeittypen: java.sql.Date, java.sql.Time, java.sql.Timestamp java.util.Date, java.util.Calendar java.sql Typen brauchen keine weitere Definition Bei java.util Typen muss der JDBC Typ angegeben werden: Mögliche Typen: TemporalType.DATE, TemporalType.TIME, TemporalType.TIMESTAMP private Calendar dob;

51 Transiente Attribute Attribute können von der Persistierung ausgeschlossen werden Entweder mittels transient: oder wenn das Attribut serialisiert werden soll mittels Annotation: 51 transient private String private String translatedName;

52 Entity Identity - Primärschlüssel Jede Entity-Klasse muss einen bezeichneten Primärschlüssel besitzen. Eine Id kann von folgenden Typen sein: Primitive Java Typen: byte, int, short, long, char Wrapper Klassen: Byte, Integer, Short, Long, Character Array von primitiven Typen oder Wrapper Klassen java.lang.String java.math.BigInteger Zeittypen: java.util.Date, java.sql.Date Floating Point Typen sind ebenfalls erlaubt, aber sind aufgrund der möglichen Rundungsfehler nicht zu empfehlen 52

53 Primärschlüssel Generierung Primärschlüssel können in Zusammenarbeit mit der Datenbank generiert werden. Beispiel: Strategien sind Identity, Table, Sequence und Auto public class = GenerationType.IDENTITY) public Integer id; }

54 GenerationType.TABLE 54 public class Employee = "Emp_Gen", table = "ID_GEN", pkColumnName = "GEN_NAME", valueColumnName = GenerationType.TABLE, generator = "Emp_Gen") private int id;... }

55 Beziehungen Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

56 Eine Parent-Child Beziehung Wie sieht das Klassen-Modell aus? Employee hat eine Referenz auf Department Department hat eine Collection von Employee Referenzen Beides: Bidirektionale Beziehung Unabhängig davon ist das zugrundeliegende DB-Schema:

57 Eine Parent-Child Beziehung Mapping des Klassenmodells auf das DB- Schema mittels JPA: Metadata ist erforderlich. Je nach Klassenmodell wird entweder eine many-to- one Beziehung oder eine one-to-many Beziehung gemappt Falls beide Richtungen gemappt werden sollen, so muss definiert werden, dass für beide derselbe Foreign-Key zugrunde liegt.

58 Eine Parent-Child public class Employee { private Department department; public class Department (name=department_id) private Set employees = new HashSet (); public class Department { (mappedBy = department) private Set employees = new HashSet (); … Mapping der one-to-many Beziehung Field/Property muss ein Interface sein Achtung: – Unidirektionales one-to-many ohne Beziehungstabelle wird erst ab JPA2 unterstützt Mapping der many-to-one Beziehung Mapping der bidirektionalen Beziehung JPA muss wissen, dass nur ein Foreign-Key für beide Richtungen existiert.

59 Association Types Richtung – Unidirektional – Bidirektional Kardinalität – One-to-one – Many-to-one – One-to-many – many-to-many EmployeeProject EmployeeAddress SourceTarget EmployeeDepartment *1 EmployeeProject ** EmployeeAddress 11 EmployeePhone 1*

60 one-to-one, unidirektional private Address referencedColumnName = "id") private Address address; (JPA2 unterstützt auch one-to-one mit einer zusätzlichen Zwischentabelle)

61 many-to-one, unidirektional private Department department; (JPA2 unterstützt auch many-to-one mit einer zusätzlichen Zwischentabelle)

62 one-to-many, bidirektional = false) private Employee employee; = "employee") private Collection phones;

63 many-to-many, bidirektional = "employees") private Collection projects; private Collection employees;

64 one-to-many, unidirektional Bei einer unidirektionalen one-to-many Beziehungen fehlt das mappedBy Element und das Target hat keine Rückbeziehung JPA verwendet in diesen Fällen ebenfalls eine Beziehungstabelle JPA 2 spezifiziert die unidirektionale one-to-many Beziehung (name=department_id) private Set employees = new HashSet private Set employees = new HashSet ();

65 Many-To-Many Beziehungen If you think that two objects share a simple many-to-many relationship, you haven't looked closely enough at the domain. There is a third object waiting to be discovered with attributes and a life cycle all its own. - Dierk König Oft sind weitere Daten auf der Zwischentabelle nötig Üblicherweise mappt man dann die Zwischentabelle auf eine eigene Entity

66 Bidirektionale Beziehungen JPA verändert die Java-Semantik nicht! D.h. der korrekte Unterhalt von bidirektionalen Beziehungen ist Sache der Applikation! Department taxes = new Department(); Employee john = new Employee(); taxes.getEmployees().add(john); john.setDepartment(taxes);

67 Bidirektionale Beziehungen Best Practice: Convenience Methoden auf den public class Department { private List employees = new ArrayList (); public void addEmployee(Employee employee){ if (employee == null) throw new IllegalArgumentException(Null employee); if (employee.getDepartment() != null) employee.getDepartment().getEmployees().remove(employee); getEmployees().add(employee); employee.setDepartment(this); } … } Analog: removeEmployee() sowie Methoden auf Employee.

68 Verwendung von Collections java.util.Set – Eindeutig ( Object.equals() ) private Set phones; java.util.List – geordnet, kann sortiert ASC") private List phones; java.util.Map – Key/Value = "phonenumber") private Map phones; JPA 2: private List phones;

69 Lazy- und Eager-Loading Default bei one-to-one und many-to-one –FetchType.EAGER Default bei one-to-many und many-to-many –FetchType.LAZY Defaultverhalten kann übersteuert werden. z.B. = FetchType.EAGER) private Set phones; EntityManager em =... Department sales = em.find(Department.class, 123); sales.getEmployees().iterator().next(); Beziehungen werden transparent (nach)geladen:

70 Speichern und Löschen von Beziehungen Department taxes = new Department(); Employee john = new Employee(); taxes.addEmployee(john); Employee jane = new Employee(); taxes.addEmployee(jane); em.persist(taxes); em.persist(john); em.persist(jane); em.flush(); for (Employee empl : taxes.getEmployees()){ em.remove(empl); } em.remove(taxes); em.flush(); Jede Entity hat einen eigenen, unabhängigen Lifecycle! IllegalStateException wenn vergessen wird, eine assoziierte Entity zu persistieren. Explizites Löschen jeder assoziierten Entity

71 Transitive Persistenz Persistenz wird von JPA propagiert auf assoziierte (mappedBy = department, cascade = CascadeType.ALL) private Set employees = new HashSet (); Department taxes = new Department(); Employee john = new Employee(); taxes.addEmployee(john); Employee jane = new Employee(); taxes.addEmployee(jane); em.persist(taxes); em.flush(); em.remove(taxes); em.flush(); Kaskadierung wird auf der Assoziation konfiguriert Speichern eines Parents speichert auch alle Kinder Löschen eines Parents löscht auch alle Kinder. CascadeType {ALL, PERSIST, MERGE, REMOVE, REFRESH, DETACH};

72 Orphan Deletion Phone phone1 = … Employee john = em.find(Employee.class, 123); john.getPhones().remove(phone1); em.flush(); Child wird nicht gelöscht! Entfernen eines Kindes aus der Collection des Parents setzt nur den Foreign Key auf der Kind-Tabelle auf NULL. – FK Constraint Verletzung möglich – Das Kind ist nun orphaned In JPA 1 muss das Löschen von Orphans explizit in der Applikation erfolgen. JPA 2 unterstützt das automatische Löschen von mappedBy=customer, orphanRemoval=true) public Set getOrders() { return orders; }

73 Working With Persistent Objects Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

74 Persistence Context Der Persistence Context definiert das physische Umfeld von Entities zur Laufzeit: die Menge aller Managed Entities in der Applikation den Entity Manager für diese Entities die laufende Transaktion den Contexttyp 74

75 Kontext Typen TRANSACTION Standard im Java EE Umfeld Lesender und schreibender Zugriff nur innerhalb der Transaktion. Gelesene Objekte sind nach der Transaktion im Zustand detached Wiedereinkopplung in eine Transaktion mit merge() EXTENDED Standard im Java SE Umfeld Alle Objekte sind lesend und schreibend zugreifbar Modifikationen finden lokal statt Effekt von persist(), remove() usw. wird aufbewahrt Propagation von Efffekten und Änderungen in die DB aber nur, wenn nachträglich begin()/commit() ausgeführt wird 75

76 Objektzustand Objekte haben vier mögliche Zustände: New Objekt ist neu erzeugt, hat noch keinen Zusammenhang mit der Datenbank und noch keine gültige ID. Managed Das Objekt hat eine Entsprechung in der Datenbank. Änderungen werden vom Entity Manager automatisch getracked und mit der DB abgeglichen. Detached Das Objekt hat eine Entsprechung in der Datenbank, wurde aber abgekoppelt. Der Zustand wird nicht mehr automatisch abgeglichen mit der Datenbank. Removed Das Objekt existiert noch, ist aber zum Löschen markiert. 76

77 Zustände und Übergänge 77

78 Objekt ID Ein neues Objekt bekommt erst eine ID, wenn es das erste Mal physisch in die Datenbank transportiert wird 78 Employee emp = new Employee(); em.persist(emp); System.out.println(emp.getId()); // null em.flush(); oder em.getTransaction().commit(); System.out.println(emp.getId()); // gültige ID, z.B. 1

79 Entity suchen Mit find() kann eine Entity über ihren Primary Key gefunden werden Die gefunden Entity wird kommt automatisch in den Zustand managed Da find() über den Primary Key sucht, kann diese Methode vom Persistence Provider optimiert werden und unter Umständen einen Datenbankzugriff vermieden werden Soll eine one-to-one oder many-to-one Reference auf eine bestehende Entity gebildet werden, kann getReference() verwendet werden um das vollständige Laden der Target-Entity zu verhindern 79

80 Einlesen Der Objektzustand wird beim ersten Zugriff auf das Objekt eingelesen. Wenn FetchType.EAGER gesetzt ist, werden referenzierte Objekte ebenfalls mitgeladen. Wenn FetchType.LAZY gesetzt ist, werden referenzierte Objekte beim ersten Gebrauch eingelesen. Der Objektzustand wird nie automatisch aufgefrischt, nur via die EntityManager.refresh()-Methode. Eine neue Transaktion führt nicht automatisch zum erneuten Einlesen bestehender Objekte. 80

81 Objektzustand nach Commit Wenn der Persistence Context EXTENDED ist, bleibt ein Objekt im Zustand managed nach dem Commit. Änderungen nach dem Commit werden aufbewahrt und im Rahmen der nächsten Transaktion in die Datenbank übernommen. Wenn der Persistence Context TRANSACTION ist, geht ein Objekt in den Zustand detached über nach dem Commit. Änderungen müssen mit EntityManager.merge() innerhalb der nächsten Transaktion wieder eingekoppelt werden. 81

82 Objektzustand nach Rollback Nach einem Rollback ist jedes noch vorhandene Objekt im Zustand detached. Die Belegung der Felder wird durch den Rollback nicht geändert, jedoch der Zustand in der Datenbank Vorsicht vor möglichen Inkonsistenzen Objekte via Methoden des Entity Manager neu laden: find(), getReference(), createQuery() usw. 82

83 Persistence Context aufräumen Ab und zu kann es vorkommen, dass der Persistence Context gelöscht werden soll Dies kann mit der Methode clear() des EntityManager erreicht werden Alle Entities kommen in den Zustand detached Vorsicht: enthält der Persistence Context Änderungen welche noch nicht mit commit() gespeichert wurden, gehen diese verloren 83

84 Synchronisation mit der Datenbank Das Zurückschreiben findet zum Commit-Zeitpunkt oder explizit mit der flush() Methode statt. Das Zurückschreiben beinhaltet kein Refresh allfälliger Änderungen in der Datenbank in der Zwischenzeit -> Lost Update! Das Zurückschreiben betrifft nur Änderungen, nicht ungeänderte Daten. Applikation m.setContent("A") tx.commit() m.setContent("C") tx.commit() SQL-Client update Message set content = 'B'; commit Zustand von m in Appl in DB A A A B C C 84

85 Foreign Key Constraints Änderungsoperationen erzeugen oft Konflikte mit Fremdschlüssel-bedingungen, wenn Datensätze in der falschen Reihenfolge gelöscht werden. Oracle erlaubt die Constraints DEFERABLE zu definieren, damit diese erst zum Commit Zeitpunkt ge prüft werden: 85 ALTER TABLE EMPLOYEE ADD CONSTRAINT EMPLOYEE_ADDRESS_FK FOREIGN KEY (ADDRESS_ID) REFERENCES ADDRESS(ID) DEFERRABLE INITIALLY DEFERRED;

86 Querying Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

87 Entities laden In JPA gibt es verschiedene Optionen Entitäten zu laden: Eine einzelne Instanz über die ID laden Navigation auf dem Objektgraphen Queries in der Java Persistence Query Language (JPQL) Queries in SQL In JPA2 kommt neu die Criteria API hinzu

88 Entity über die ID laden Der EntityManager stellt zwei Möglichkeiten zur Verfügung: find() und getReference() EntityManager em = … Integer id = 1234; Employee john = em.find(Employee.class, id); Falls die Entität bereits im Persistence Context geladen ist, so wird kein DB-Query ausgeführt. find(): Wenn sich die Entity noch nicht im Persistence Context befindet, so wird sie von der DB geladen. Resultat is null, falls die Entity nicht existiert getReference(): Wenn sich die Entität noch nicht im Persistence Context befindet, so wird ein Proxy zurückgegeben. Es wird vorerst kein DB-Query ausgeführt. Dieses erfolgt erst wenn auf die Entität zugegriffen wird. EntityNotFoundException erst beim Zugriff, falls die Entity nicht existiert.

89 Navigation des Objektgraphen Ausgehend von einer Entity kann ein Objektgraph traversiert werden. Dabei lätdt JPA transparent alle notwendigen Daten von der DB. – Dieses Feature wird Lazy Loading genannt – Die Entities müssen persistent und der EntityManager muss offen sein – Dies ist ein mächtiges Feature, birgt aber auch Gefahren

90 Queries mit JPQL JPQL ist eine mächtige Abfragesprache basierend auf dem Entitätenmodell: Stark an SQL angelehnt Unabhängig von der darunterliegenden Datenbank Abfragen basieren auf dem Klassenmodell (Entitäten), nicht auf dem Datenmodell (Tabellen) Unterstützt OO-Konstrukte wie Vererbung, Polymorphismus und Pfadausdrücke String queryString = " select e.address from Employee e where e.mainProject.name = JPA Kurs " ; Query query = em.createQuery(queryString); List users = query.getResultList();

91 Verwendung von JPQL Typischerweise wird JPQL verwendet um Entities zu laden. JPQL unterstützt aber auch andere Szenarien: Abfrage von skalaren Werten (Projektionen oder Aggregationen) Bulk Updates und Deletes Reporting Queries: Rückgabe von Daten-Tupels, Nutzung von Gruppierungs- und Aggregationsfunktionen der DB Constructor Expressions: Abfüllen von beliebigen Objekten (nicht notwendigerweise Entities) JPQL kann entweder in Dynamischen Queries oder in Named Queries verwendet werden.

92 Dynamische Queries Bei Dynamischen Queries wird der JPQL String zur Laufzeit erstellt. Kontextabhängige Queries String Concatenation EntityManager em =... String queryString = select e from Employee e where e.address.city = Bern; Query query = em.createQuery(queryString); List employees = query.getResultList();

93 Named Queries Named Queries werden statisch definiert und können überall in der Applikation verwendet werden. Die JPA Infrastruktur kann Named Queries vor der eigentlichen Ausführung parsen und kompilieren (Prepared Statements) Parsen/Kompilierung muss nur einmal durchgeführt werden Kann beim Deployen/Startup erfolgen und überprüft werden (Fail = "Employee.findAll", query = "SELECT e FROM Employee e") public class Employee {... } EntityManager em =... Query q = em.createNamedQuery("Employee.findAll"); List employees = query.getResultList();

94 Parameter Binding Queries sollten parametrisert werden. Es gibt zwei Arten der Parametrisierung: Named Parameters Positional Parameters SELECT e FROM Employee e WHERE e.department = :dept AND e.salary > :base Query q =... q.setParameter("dept", "Taxes"); q.setParameter("base", "3500"); SELECT e FROM Employee e WHERE e.department = ?1 AND e.salary > ?2 Query q =... q.setParameter(1, "Taxes"); q.setParameter(2, "3500");

95 Queries ausführen Abholen des Resultates mit Methoden von Query List getResultList() Object getSingleResult() int executeUpdate() Beispiel Query q = em.createQuery("SELECT e FROM Employee e"); List emps = q.getResultList(); for(Employee e : emps) { System.out.println(e); }

96 JPQL Sprach-Features JPQL ist eine sehr mächtige und flexible Abfragesprache. Hier nur einige Features: JOINS und Subqueries (IN, EXISTS) Aggregatsfunktionen (AVG, COUNT, MIN, MAX, SUM) GROUP BY und HAVING Funktionen (LOWER, ABS, TRIM...) LIKE Collection-Abfragen: IS EMPTY, MEMBER ANY, ALL, SOME,

97 Pfad-Ausdrücke Ein Pfadausdruck ermöglicht die direkte Navigation von einem äusseren zu inneren, referenzierten Objekten: SELECT e.address FROM Employee e SELECT e.address.name FROM Employee e Ein Pfadausdruck kann in einer Collection enden: SELECT e.projects FROM Employee e Ein Pfadausdruck kann nicht über eine Collection hinweg navigieren: SELECT e.projects.name FROM Employee e

98 Pagination String queryString = select e from Employee; Query query = em.createQuery(queryString); query.setFirstResult(110); query.setMaxResults(10); List orders = query.getResultList(); JPA schreibt nicht vor, wie Pagination umgesetzt wird! Dies kann von JPA-Implementation und DB-Dialekt abhängen. – In der Regel wird das resultierende SQL-Query für den entsprechenden SQL-Dialekt optimiert. – Achtung: Meist wird das SQL-Rowset limitiert, und nicht die resultierenden Entities! Mit JPA ist Pagination sehr einfach:

99 Fetching & Lazy Loading Die Idee von Lazy Loading ist es, die Daten erst dann von der DB zu laden, wenn sie auch wirklich in der Applikation benötigt werden. Das Laden sollte für den Client transparent sein Dem Programmierer wird viel Arbeit erspart Nachteile: Traversieren eines Objekt-Graphen kann in vielen einzelnen DB-Queries resultieren N+1 select problem: Für eine Parent-Child Beziehung wird für jedes Kind ein eigenes DB-Query abgesetzt Das Gegenteil von Lazy Loading ist Eager Loading

100 Fetching & Lazy Loading In JPA kann das Lade-Verhalten auf zwei Weisen beeinflusst werden: – Global Fetch Plan: Konfiguriert in den Entity- Metadaten (Annotationen/XML) – Programmatisch beim Erstellen eines Queries mittels Join = "employee", fetch = FetchType.EAGER) private Set phones = new HashSet (); SELECT d FROM Department d LEFT JOIN FETCH d.employees Fetch Join analog mit JPA 2 Criteria API.

101 Joins & Fetching Es gibt unterschiedliche Joins in JPQL: SELECT d FROM Department d LEFT JOIN FETCH d.employees Explizite Joins für Selektion und Projektion Implizite Joins aus Pfadausdrücken Fetch Joins für Eager Loading SELECT e FROM Employee e where e.address.city = 'Bern' SELECT employee FROM Employee employee JOIN employee.projects project WHERE project.name = 'Arcos' SELECT e.address FROM Employee e where e.name = 'John' SELECT project FROM Employee employee JOIN employee.projects project WHERE employee.name = 'John'

102 Polymorphe Queries Query q = em.createQuery("select p FROM Project p"); List projects = q.getResultList(); JPQL unterstützt Polymorphie: JPA 1: Queries sind immer polymorph! JPA 2: Einschränkungen des Typs mittels Type-Expression möglich: SELECT p FROM Project p WHERE TYPE(p) IN (DesignProject) Selektion aufgrund einer Subklasse: SELECT employee FROM Employee employee JOIN employee.projects project, DesignProject dproject WHERE project = dproject AND dproject.innovationLevel > 2

103 Reporting Queries Wird mehr als eine Expression in der SELECT Klausel verwendet, wird ein Object[]-Array zurückgegeben: List result = em.createQuery( "SELECT e.name, e.department.name " + "FROM Project p JOIN p.employees e " + "where p.name = "ZLD").getResultList(); for (Iterator i = result.iterator(); i.hasNext()) { Object[] values = (Object[])i.next(); System.out.println(values[0] + "," + values[1]); } Solche Queries werden typischerweise für Reporting verwendet Das Resultat sind keine Entities und wird nicht vom Persistence Context gemanagt!

104 Constructor Expressions Mit Constructor Expressions existiert eine einfache Möglichkeit um Resultate auf Klassen zu mappen: public class EmployeeDTO { public String employeeName; public String deptName; public EmployeeTO(String employeeName, String deptName) {...} } List result = em.createQuery( "SELECT NEW jpa.util.EmployeeDTO(e.name, e.department.name) " + "FROM Project p JOIN p.employees e " + "where p.name = "ZLD").getResultList(); for (EmployeeTO emp : result) { System.out.println(emp.employeeName + "," + emp.deptName); } Achtung: Klasse muss vollqualifiziert angegeben werden! Kann auch mit Entities verwendet werden. Das Resultat wird nicht vom Persistence Kontext gemanagt.

105 Bulk Statements In JPQL können UPDATE und DELETE-Statements formuliert werden, welche auf eine Menge von Entities angewendet werden. Query q = em.createQuery("DELETE from Employee e"); int count = q.executeUpdate(); Query q = em.createQuery("UPDATE Employee e " + "SET e.name = 'Simon' " + "WHERE e.name = 'Peter'); int count = q.executeUpdate(); Achtung: Bulk Statements umgehen den Entity Manager! Damit geladene Entities die Veränderungen mitbekommen, müssen sie mit der Datenbank synchronisiert werden.

106 Vorteile und Nachteile von JPQL Vorteile – Sehr mächtig und flexibel – Stark an SQL angelehnt Nachteile – JPQL ist eine embedded Language die in Java mittels Strings verwendet wird. Keine Überprüfung beim Kompilieren, keine Typ-Sicherheit – Flexible Komposition eines Queries ist nicht elegant möglich (String-Manipulation) – Für nicht-triviale Anwendungen ist SQL Knowhow und Verständnis des Datenmodels ist notwendig

107 SQL Queries Stored Procedures werden in JPA nicht unterstützt. Die meisten JPA- Implementationen bieten jedoch proprietäre Mechanismen zum Einbinden von Stored Procedures. JPA ermöglicht die Formulierung von SQL-Queries: Query q = em.createNativeQuery("SELECT * FROM emp WHERE id = ?", Employee.class); q.setParameter(1, employeeId); List employees = q.getResultList(); SQL-Queries könne auch als NamedQuery definiert = "employeeReporting", query = "SELECT * FROM emp WHERE id = ?", resultClass = Employee.class) Ausführung analog Named Queries in JPQL

108 SQL Queries Update und Delete Statements: Query q = em.createNativeQuery("UPDATE emp SET salary = salary + 1"); int updated = q.executeUpdate(); Flexibles Mapping des Result-Sets String s = "SELECT e.*, a.* FROM emp e, address a" + "WHERE e.adress_id = a.id"; Query q = em.createNativeQuery(s, "EmployeeWithAddress"); List employees = name = "EmployeeWithAddress", entities = = = Address.class)}

109 Criteria API in JPA 2 Mit der Criteria API wird in JPA 2 eine Objekt- Orientierte Schnittstelle zum programmatischen Erstellen von Queries standardisiert. Vorteile: Dynamisches Erstellen von Queries (Komposition) Keine String-Manipulation notwendig OO-Konstrukte zum Erstellen komplexer Queries Gewisse Typsicherheit Zwei Möglichkeiten: String- oder Metamodel based

110 Criteria API in JPA 2 Beispiel mit Strings für Referenzen: Beispiel mit dem typsicheren, statischen Metamodel: QueryBuilder qb =... CriteriaQuery q = qb.create(); Root cust = q.from(Customer.class); Join item = cust.join("orders").join("lineitems"); q.select(cust.get("name")).where( qb.equal(item.get("product").get("productType"), "printer")); QueryBuilder qb =... CriteriaQuery q = qb.create(); Root cust = q.from(Customer.class); Join order = cust.join(Customer_.orders); Join item = order.join(Order_.lineitems); q.select(cust.get(Customer_.name)).where(qb.equal(item.get(Item_.product).get(Product_.productType), "printer"));

111 Verbose … 111

112 Metamodel API Metamodel: statische Klassen, welche das Entity-Model abbilden Queries mit der Criteria API kann können mit dem Metamodel komplett typsicher programmiert public class Department_ { public static volatile SingularAttribute id; public static volatile SingularAttribute name; public static volatile SetAttribute employees; }

113 Metamodel API Erstellung des Metamodels ist nicht standardisiert. Typischerweise erfolgt sie über einen JDK6 Annotation Processor (APT) Java Compiler Department.java Department_.java Department_.class Department.class Annotation Processor call generate compile

114 Advanced Mapping Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

115 Embedded Objects 115 Komposition: Mutterobjekt mit eingebetteten Objekten Eingebettete Objekte haben keine eigene Identität Mutterobjekt und eingebettete sind in derselben Tabelle abgelegt

116 Embedded Objects, Beispiel public class Address { private String street; private String city; private String state; private String zip; public class Employee private int id; private String name; private long private Address address; }

117 Enhanced Embeddables (JPA 2.0) Verschachtelung von Embeddables und Embeddables mit Beziehungen public class Assembly ShippingDetail Supplier supplier;... }

118 Zusammengesetzte Primärschlüssel 118 public class EmployeeId implements Serializable { protected String country; protected int id; } // Variante EmployeeId.class public class Employee protected String protected int id; } // Variante public class Employee public EmployeeId id; }

119 Composite Primary Key With Relationships (JPA public class Part Supplier supplier; } public class PartPK { int partNo; int supplier; }

120 Read-Only Mappings und Optional = false, updateable = false) = true) // Default 120

121 Mehrere Tabellen pro Entity Gelegentlich wird eine Entity in der Datenbank in mehrere Tabellen modelliert oder muss umgekehrt aus mehreren Tabellen zusammengesetzt werden. Eine Entity kann beliebig viele Sekundärtabellen name = "Employee" name = "EmployeeExt", pkJoinColumns = referencedColumnName = "id")}) public class Employee {... }

122 Mapping von SQL-Views Komplexe Abfragen werden in einer Datenbank gerne als (materialisierte) View vorgehalten. Um Performance-Vorteile zu nutzen, kann eine View wie eine Entity angesprochen werden. Beispiel: public class protected long insertable=false, updatable=false) protected int numPhones; //... CREATE VIEW employeestats ( id, numPhones ) AS SELECT e.id, COUNT(p.*) FROM employee e LEFT OUTER JOIN PHONES P on (…) group by e.id

123 Vererbung Vererbungshierarchien können problemlos verwendet und abgebildet werden. Klassen können abstrakt oder konkret sein. Alle Klassen in der Vererbungshierarchie müssen den Primärschlüssel der Basisklasse verwenden (erben). Es gibt vier Mappingstrategien auf die Datenbank: Eine einzige Tabelle für die gesamte Verbungshierarchie Eine Tabelle für jede konkrete Klasse Eine Tabelle für jede Klasse Mapped Superclass 123

124 public class public class DesignProject extends public class QualityProject extends Project

125 public class public class DesignProject extends public class QualityProject extends Project

126 TABLE_PER_CLASS public class public class DesignProject extends public class QualityProject extends Project

127 MAPPED_SUPERCLASS 127 // Klasse public abstract class protected Integer id; protected Integer version; protected Timestamp createdAt; protected String createdFrom; protected Timestamp updatedAt; protected String updatedFrom; // Klasse public class Phone extends BaseEntity

128 Performance Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

129 Premature Optimization is the Root of all Evil. - Donald Knuth You can't control what you can't measure. - Tom DeMarco

130 SQL Logging Logging des JPA-Providers – z.B: in persistence.xml: Logging/Profiling Funktionalität der DB Logging/Profiling auf JDBC Ebene – Log4jdbc (http://code.google.com/p/log4jdbc/)http://code.google.com/p/log4jdbc/ – Log4jdbc-remix (http://code.google.com/p/log4jdbc-remix/)http://code.google.com/p/log4jdbc-remix/ – P6Spy (http://www.p6spy.com/)

131 Minimizing Query Count Typischer Weise entstehen die ersten Persistenz bezogenen Performance Probleme aufgund der Anzahl Queries auf die DB – Analyse – Optimierung des Globalen Fetch Plans – Optimierung des Fetch Plans auf Use-Case Ebene – Caching in der Applikation (z.B. DAO, Manager) – 2 nd Level Cache / Query Cache – Reporting View mit Constructor Expressions

132 Teure Queries Analyse, auch auf DB Ebene (Execution-Plan) – Meist hilft das setzten eines Index in der DB – Optimierung der Fetch-Strategie – Optimierung von Queries – Verwendung von Query Hints – Verwendung von SQL-Queries

133 Named Queries Named Queries können vom JPA-Provider beim Deploy oder Startup-Zeitpunkt geparst und kompiliert werden. Das resultierende prepared Statement kann dann wiederverwendet werden.

134 Instanzierung und Marshalling In Typischen Anwendungen ist dies kaum ein Performance Problem. – Objektinstanzierung ist um Grössenordnungen schneller als DB-Query Bei sehr grossen Datenmengen können Probleme entstehen aufgrund der Session Grösse (Identity- Map) Result Sets Objekte / Objekt- Graphen Statements

135 Constructor Expressions Erlaubt Views auf Daten, welche nicht den Entity-Strukturen entspricht.

136 Session Grösse Eine grosse Session kann zu Performance Problemen führen – Out of Memory – Garbage Collector – Identity Map Typischerweise ein Problem in Batch Szenarien – Frühe Erkennung während des Designs sinnvoll – Anwendung einer anderen Persistenz Strategie Achtung: Session-Management sollte von Transaktions-Steuerung getrennt behandelt werden!

137 Session Grösse Lösungsansätze – Regelmässiges flush() und clear() – Bulk-Statements in JPQL – Direktes SQL über JDBC – Proprietäre Mechanismen des JPA-Providers, z.B. Hibernate Stateless Session

138 Entity Caching Explizites Caching in der Applikation – z.B. DAO, Business-Komponente, Application- Infrastruktur – Lifetime kann explizit kontrolliert werden (z.B. Request, Conversation, Session, Application) Verwendung eines transparenten Caching Mechanismus (2 nd Level Cache) – Lernkurve! Oft beinahe Black Magic. – Grösse, Invalidation, Transaction-Isolation...

139 Query Caching Etliche JPA Providers ermöglichen das Caching von Query-Results. – Ist nur in sehr seltenen Fällen sinnvoll – Queries sind meist parametriert... – Invalidation und Read/Write Verhältnis

140 Testing Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

141 Testen mit Einbezug der DB Schwierigkeiten: Die DB repräsentiert den Zustand unseres Systems Oft enthält die DB den Input und den Output unseres Tests Um gezielt und deterministisch zu Testen müssen wir den DB Zustand kennen und beeinflussen Zusätzlich: Fast immer enthält die DB auch Logik (Constraints sind auch Logik)

142 Unit- vs. Integration Tests Mocking der DB soweit möglich: Einbindung der DB – DB in einen definierten Zustand bringen – Tests durchführen – Veränderungen verifizieren – (Aufräumen)

143 Mocking DAOs sind ein guter Ansatzpunkt – Zentraler Zugriffspunkt, klares Interface – Formulierung der Erwartungen an den Data- Access Layer mit Business Semantik – Erwartungen können gegen die DB gestestet werden Mocking der JPA-Infrastrukur – Möglich, aber aufwändig (EntityManager, Query) – Viel technische Komplexität, kein Business Value

144 In-Memory Datenbank HSQLDB, H2 und Derby sind reife Datenbanken mit einem In-Memory Mode DB wird für jeden Test neu gestartet und initialisiert – Einfache Integration, lokale Datenbank – Keine Seiteneffekte – Schema immer aktuell – Viele Persistenz bezogenen Probleme können erkannt werden

145 Mehrstufige Testing Strategie Unit-Tests mit Mocking – Testen von Business Komponenten in Isolation – Korrektes Verhalten bezüglich erwartetem Business Funktionale Tests mit In-Memory Datenbank – Korrektes Verhalten mit Einbezug der Persistenz-API – Sehr einfache Integration, schnell, lokal – Setup/Teardown pro Test Integrations Tests gegen Produktionsähnliche-Datenbank – Produktives Verhalten – Wenn möglich mit produktiven Datenbeständen – Komplizierteres Setup/Teardown, langsam

146 Testdaten Management Wichtiges Thema das früh im Projekt angegangen werden sollte Wer liefert valide Testdaten Wie und wann werden Testdaten in die verschiedenen DBs eingespielt Schema-Migrationen Patterns für Unit-Tests: – Object Mother, Test Data Builder

147 Architecture Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

148 148 Java EE 6 Integration

149 JSF 2.0 und Bean Validation 149

150 JSF und NULL Werte Leere Input Felder werden von JSF als «» (leerer String) behandelt Dies ist evtl. ein Problem für die Constraint greift nicht Lösung: javax.faces.INTERPRET_EMPTY_STRING_SUBMITTED_VALUES_AS_NULL true Achtung vor allfälligen «Nebenwirkungen»! 150

151 EJB 3.x Dependency Liefert eine Referenz zur Liefert eine Referenz zum EntityManger private EntityManager private EntityManagerFactory emf;

152 JPA 2.0 und JSR statt statt statt bei numerischen bei für Collections und Arrays 152

153 Stateless Session Beans public class EmployeeService type=PersistenceContextType.TRANSACTION) private EntityManager em; public Employee findById(Integer id) { Employee e = em.find(Employee.class, id); return e; }

154 Stateful Session Beans public class EmployeeService type=PersistenceContextType.EXTENDED) private EntityManager em; public Employee findById(Integer id) { Employee e = em.find(Employee.class, id); return e; }

155 Persistence Unit 155 jdbc/emp

156 156 Patterns

157 Data Access Object (DAO) Problem You want to encapsulate data access and manipulation in a separate layer Solution Use a Data Access Object to encapsulate all access to the persistent store. The Data Access Object manages the connection with the data source to obtain and store data DAOs werden als einfache, zustandslose Klassen realisiert, die den Zugriff auf eine Datenquelle kapseln Ziele: Trennung von Business Logik und technischer Zugriffslogik Kapselung von Zugriff auf Datenbank oder Fremdsystem

158 DAO Klassendiagramm

159 DAO und JPA Häufig überflüssig dank EntityManager Wenn schon DAO dann generisch public interface GenericDAO { T create(T t); T find(Class type, Serializable id); T update(T t); void delete(Object t); List findByNamedQuery(String queryName); List findByNamedQuery(String queryName, Map parameters); }

160 Transfer Object (TO) Problem You want to transfer multiple data elements over a tier Solution Use a Transfer Object to carry multiple data across a tier Daten werden in Datencontainern zusammengefasst und über Tier-Grenzen transportiert Das Konzept sollte generell zwischen den Schichten eingesetzt werden Ziel: Verringerung der übertragenen Datenmenge

161 TO und JPA Mit Constructor Expressions existiert eine einfache Möglichkeit direkt aus den Resultaten Transfer Objects zu erzeugen. public class EmpMenu { public EmpMenu(String employeeName, String deptName){...} } List result = em.createQuery( "SELECT NEW jpa.util.EmpMenu(e.name, e.department.name) " + "FROM Project p JOIN p.employees e " + "where p.name = "ZLD").getResultList(); for (EmpMenu menu : result) { log.info(menu.employeeName + "," + menu.deptName); }

162 Schichtung und Verteilung ApplikationsserverDB Server Datenzugriff Business Client oder Webserver Präsentations- schicht Datenhaltung FassadeService 3rd Party Applikation XY TOs und Entities Ausschliesslich TOs

163 Client/Server Ausschliesslich TOs Entities

164 Lazy Loading und Verteilung Lazy Loading deaktivieren Vorteil: einfach, für wenig Daten nutzbar Nachteil: bei vielen Daten aus Performance Gründen nicht nutzbar Open Session in View Pattern geht davon aus, dass in einer Webappliaktion die Session erst geschlossen wird, wenn der Request beendet ist. Vorteil: Die Daten werden bei Bedarf nachgeladen Nachteil: Funktioniert nur bei einer Webapplikation, Änderungen der Daten auf dem GUI-Level unter Umgehung der Businesslogik, saubere Trennung der Layer nicht möglich. Preload Pattern: Der Aufrufer einer DAO-Methode übergibt Informationen, welche Daten vorgeladen werden sollen. Vorteil: Abhängig von der Situation kann Lazy Loading eingesetzt oder umgangen werden Nachteil: Kann zu einer Schwemme von DAO-Methoden führen um die möglichen Kombinationen anzubieten. 164 Java Persistence API

165 Open Session in View 165 Java Persistence API HTTP Session Transaktion 1Transaktion 2 O1 Lazy

166 Preload Pattern nach Jürgen Kohl (1) Jürgen Kohl beschreibt in der Ausgabe 4/2008 des Java Magazins sein Preload Pattern, dass in einigen Praxisprojekten erfolgreich eingesetzt wurde. Hierbei liegt der Fokus darauf die Methodenschwemme zu vermeiden und weiterhin die Nutzung eines GenericDAO zu erlauben. Seine Anforderungen sind: generischer Mechanismus keine Verkomplizierung der Backend-Methoden bei steigender Komplexität des Domain Models Anwender der Backend-Methoden können denkbare Preload-kombinationen selbst definieren. 166 Java Persistence API

167 Preload Pattern nach Jürgen Kohl (2) 167 Java Persistence API public class Preload { private Class modelClass; private String property; public Preload(Class modelClass, String property) { this.modelClass = modelClass; this.property = property; } }

168 Preload Pattern nach Jürgen Kohl (3) 168 Java Persistence API public abstract class GenericDAO { private Class persistentClass; private String getPropertyGetterName(String property ) { String propertyUpper = property.toUpperCase().substring(0, 1); return "get" + propertyUpper + property.substring(1); } private Object invokeGetter(Object entity, Preload preload) { String getterName = getPropertyGetterName(preload.getProperty()); try { Method method = preload.getModelClass().getMethod( getterName, (Class[]) null); return method.invoke(entity, (Object[]) null); } catch (Exception ex) { throw new RuntimeException("Can't invoke getter for property: " + preload.getProperty(), ex); } }

169 Preload Pattern nach Jürgen Kohl (4) 169 Java Persistence API // Fortsetzung GenericDAO protected void preload(Object entity, Preload[] preloads) { if (entity instanceof Collection) { for (Object resultEntity : (Collection) entity) { preload(resultEntity, preloads); } } else { for (Preload preload : preloads) { if (preload.getModelClass().isInstance(entity)) { Object getterResult = invokeGetter(entity, preload); preload( getterResult, preloads); } }

170 Preload Pattern nach Adam Bien Idee: Verwendung JXPath für die Initiatlisierung von Lazy Loading Beziehungen Beispielklasse mit Lazy OneToOne Beziehung: Aufruf der Getter-Methode mit JXPath: 170 Java Persistence public class Master private Detail detail;... } JXPathContext.newContext(master).getValue("/detail");

171 Batch Problematik Sequenzielle Verarbeitung von grossen Datenmengen Verwendung von Cursors mit JPA nicht möglich Lösung Pagination Vorsicht Persistence Context kann gross werden und sollte regelmässig aufgeräumt werden (EntitManager.clear())

172 Clustering Zur Erhöhung der Verfügbarkeit und der Verbesserung der Performance werden Application Server häufig geclustert Problem Persistence Context auf mehreren Knoten vorhanden Synchronität mit Datenbank nicht gegeben Lösung Synchronisation (Providerabhängig) Referesh der Entitäten bei Bedarf

173 Advanced Topics Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

174 SQL Queries EntityManager.createNativeQuery(String sql) EntityManager.createNativeQuery(String sql, Class resultClass) Kann auch als NamedQuery definiert werden: Ausführen des NamedQueries und Parameterübergabe: name = "employeeReporting", query = "SELECT * FROM emp WHERE id = ?", resultClass = Employee.class) Query q = em.createNamedQuery("employeeReporting"); q.setParameter(1, employeeId); q.getResultList()

175 Result Set Mapping (1) Definition Verwendung name = "employeeResult", entities = Employee.class) Query q = em.createNativeQuery( "SELECT * FROM EMPLOYEE", "employeeResult");

176 Result Set Mapping (2) Mapping Foreign Keys Wenn die Foreign Keys im Resultat der Abfrage enthalten sind, werden die einfachen Beziehungen ebenfalls mitgeführt Multiple Result Mapping SELECT e.*, a.* FROM emp e, address a WHERE e.adress_id = a.id name = "EmployeeWithAddress", entities = = = Address.class)}

177 Result Set Mapping (3) Mapping Inheritance SELECT id, name, start_date, daily_rate, term, vacation, hourly_rate, salary, pension, type FROM employee_stage name="EmployeeStageMapping", entityClass=Employee.class, @FieldResult(name="hourlyRate",column="HOURLY_RATE") } ) )

178 Lifecycle Callbacks Callbacks sind eine gängige Methode, um Einfluss auf den Lade- oder Speichervorgang von Objekten zu nehmen. Mögliche Events: PrePersist, PostPersist, PreRemove, PostRemove, PreUpdate, PostUpdate, PostLoad public class ImageMessage extends protected void protected void uncompress() {... }

179 Entity Listeners Wenn Sie dieselbe Funktionalität bei Callbacks von verschiedenen Entities verweden wollen, können Sie einen Entity Listener erstellen: Entity Listener verwenden: 179 public class BaseEntityDebugListener public void debugPrePersist(BaseEntity e) { log.debug("PrePresist: " + e); public class Employee extends BaseEntity

180 Vererbung und Lifecycle Events 1.Prüfen ob Default Listeners existieren 2.Höchste Ebene der Vererbung Annotations prüfen 3.Wiederhole Schritt 2 für die nächst tiefere Ebene 4.Höchste Ebene der Vererbung auf Methoden mit zum Event passender Annotation prüfen 5.Wiederhole Schritt 4 für die nächst tiefere Ebene 180

181 Sperrzeitpunkt Daten werden in der Datenbank im Rahmen von SQL-Befehlen gesperrt. Da Änderungen vorerst lokal durchgeführt und erst zum Commit-Zeitpunkt in die DB propagiert werden, findet das Sperren erst beim Commit statt. Allfällige Wartesituationen, Deadlocks, Integritätsverletzungen treten effektiv erst zum Commit-Zeitpunkt auf. 181

182 Optimistic Locking / Versionierung Die Versionierung im Rahmen von JPA ist als optimistsches Locking zu verstehen. Mit der Versionierung kann ein Concurrency Control über Transaktionen hinweg realisiert werden. Mit können Lost Updates detektiert und vermieden werden: Das Feld kann int, Integer, short, Short, long, Long oder java.sql.Timestamp sein public class Employee protected long version;... create table emp ( version bigint not null,...

183 Weitere Locking Strategien Soll REPEATABLE_READ zur Anwendung kommen, kann Read Locking verwendet werden: em.lock(LockModeType.READ) Um eine Entität zum Schreiben zu sperren, wird Write Locking verwendet em.lock(LockModeType.WRITE) Die Verwendung von anderen Isolationlevels, muss über die JDBC Connection erfolgen 183

184 Enhanced Locking (JPA 2.0) JPA 2.0 führt neue Lockingstrategien ein: OPTIMISTIC ( = READ ) OPTIMISTIC_FORCE_INCREMENT ( = WRITE ) PESSIMISTIC_READ Repeatable Read PESSIMISTIC_WRITE Serialized PESSIMISTIC_FORCE_INCREMENT -> With version field Kombination Opitmistic/Pessimistic möglich! 184

185 Enhanced Locking (JPA 2.0) Example in EntityManager.refresh() public void applyCharges() { Account acct = em.find(Account.class, acctId); // calculate charges, etc. int charge = … ; if (charge > 0) { em.refresh(acct, PESSIMISTIC_WRITE); double balance = acct.getBalance(); acct.setBalance(balance - charge); }

186 Schema Generation Die Erzeugung von DDL kann, aber muss nicht durch eine Implementation der JPA Spezifikation angeboten werden. In der JPA Spezifikation sind verschiedene Angaben (Annotations und Attribute davon) vorgesehen, welche die Erzeugung von DDL-Befehlen ermöglichen 186 public class Message (unique = false, nullable=false, columnDefinition="varchar", lenghth=64 ) public BigDecimal sender;

187 187 XML Mapping

188 The Metadata Puzzle Reihenfolge bei der Verarbeitung der Metadaten: 1.Annotations verarbeiten 2.Klassen aus XML Mapping hinzufügen 3.Attribute aus XML Mapping hinzufügen 4.Defaultwerte setzen 188

189 Das Mapping File Rootelement is entity-mappings: 189

190 Defaults im Mapping File Annotations ausschalten Persistence Unit Defaults schema catalog access cascade-persist entity-listeners Diese können auch ausgeschaltet werden 190

191 Defaults im Mapping File Mapping File Defaults package schema catalog access 191

192 Queries und Generators sequence-generator table-generator named-query named-native-query sql-result-set-mapping 192

193 Entity Mapping mit XML 193

194 194 Packaging and Deployment

195 Configuring Persistence Units Persistence Unit Name Transaction Type RESOURCE_LOCAL oder JTA Persistence Provider org.hibernate.ejb.HibernatePersistence Data Source nur bei JTA Mapping Files META-INF/queries.xml 195

196 Managed Classes Lokale Klassen Alle annotierten Klassen im Deployment Unit in welcher das persistence.xml gepackt ist Klassen in Mapping Files Mit XML gemappte Klassen Explicitly Listed Classes Im persistence.xml eingetragene Klassen Zusätzliche JARs mit Managed Classes Im persistence.xml unter jar-file eingetragene JARs 196

197 Properites zur Laufzeit übergeben Die properties im persistence.xml können ebenfalls zur Laufzeit beim Erstellen der EntityManagerFactory übergeben werden: 197 Map props = new HashMap(); props.put("toplink.jdbc.user", "emp"); props.put("toplink.jdbc.password", "emp"); EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("EmployeeService", props);

198 198 Tools

199 IDE Integration Eclipse Projekt DALI Oracle Enterprise Pack for Eclipse JBoss Tools NetBeans IntelliJ IDEA 199

200 Zusammenfassung / Ausblick Objektrelationales Mapping mit JPA 2.0

201 JPA 1.0 & 2.0 JPA 1 is inzwischen mehr als 4 Jahre alt JPA 2 ist eine eigenständge Spezifikation, welche auf JPA 1 aufbaut und etliche zusätzliche Features bietet – JSR 317, final release: – EclipseLink ist die Referenzimplementation – JPA 2 Provider: EclipseLink 2.0, Hibernate 3.5, OpenJPA 2.0, DataNucleus 2.1

202 Zusammenfassung JPA 2.0 Features Mixing field- and property-access in one Entity Unidirectional one-to-many without join-table Ordered lists with persistent order Collections of basic and embeddable types Orphan deletion for collections Embeddables can be nested and have relationships Improved support for maps Pessimistic locking Caching standardization Improvements in JPQL (collection-valued expressions, polymorphism …) Criteria API Metadata Model API More standardized properties for configuration Integration with Bean Validation (JSR-303)

203 JPA 2.1 JSR 338 Planned for Q Support for the use of custom types and transformation methods in object/relational mapping. Support for the use of "fetch groups" and/or "fetch plans" to provide further control over data that is fetched, detached, copied, and/or used in merging. Support for the specification of immutable attributes and readonly entities. More flexibility in the use of generated values; support for UUID generator type. Support for multitenancy. Additional event listeners and callback methods; availability of entity manager to callbacks. Improvements to the Java Persistence query language and criteria APIs, including: support for stored procedures; support for additional built-in functions, and for the invocation of other database and vendor functions;


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