DTO（数据传输对象）

一、DTO是什么

DTO（Data Transfer Object，数据传输对象）是 Java 后端开发中常见的设计模式之一。它的作用是在不同的层之间传输数据，特别是在网络或应用层之间进行数据交换时，提供一种简单的数据载体。DTO 本质上是一个不包含业务逻辑的纯数据对象，用于打包数据，便于在系统的不同部分传递。

二、DTO 的主要作用

1. 减少数据暴露：DTO 可以精简从后端返回给前端的数据。例如，数据库实体类中可能有许多字段，但前端只需要其中的几个字段。通过使用 DTO，可以避免将所有数据（包括敏感数据）都暴露给外部。
2. 数据封装与解耦：DTO 可以将内部数据结构（如数据库实体类）与外部 API 或视图的表示形式分离。这样即使内部数据结构发生了变化，DTO 也可以保持不变，降低耦合。
3. 提高传输效率：在大型应用中，实体类可能包含大量字段，传输整个实体类可能会浪费带宽和资源。DTO 可以只传输必要的数据，减少不必要的网络开销。
4. 数据格式的适配：不同层之间的数据格式可能不同，比如数据库实体类与前端要求的数据结构不同。DTO 可以适配不同层的数据格式，使得数据传输更加方便。
5. 保持安全性：DTO 允许你控制哪些数据被暴露给外部，避免直接暴露数据库实体，从而提升安全性。

三、DTO的使用 

1. DTO 的定义

DTO 通常是一个简单的 POJO（Plain Old Java Object），它包含需要传输的数据字段以及相应的 getter 和 setter 方法。它不包含任何业务逻辑，只负责数据的传输。

示例：假设我们有一个 UserDTO 类，用于传输用户的部分信息。

public class UserDTO {
    private String name;
    private String email;

    // 构造函数
    public UserDTO(String name, String email) {
        this.name = name;
        this.email = email;
    }

    // Getter 和 Setter 方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getEmail() {
        return email;
    }

    public void setEmail(String email) {
        this.email = email;
    }
}

• 保护数据：将属性设置为 private 可以避免外部直接访问和修改类的字段。这样可以确保数据的完整性和一致性，防止不必要的直接修改。外部类不能直接改变 DTO 中的属性值，必须通过公共的 getter 和 setter 方法来访问和修改。
• 控制访问：通过 getter 和 setter 方法，可以在访问和修改数据时加入必要的逻辑。例如，可以在 setter 方法中对数据进行验证，或者在 getter 方法中对返回的数据进行格式化或加密。
• JavaBean 是一种特殊的类，其符合一定的规范。DTO 类通常会遵循 JavaBean 规范，即类具有无参构造器、私有属性以及公共的 getter 和 setter 方法。这种规范有助于框架（如 Spring）进行反射、注入和序列化等操作。

2. 控制层中处理服务层数据传输与前端请求的数据管理

控制层（Controller 层）是应用程序中的关键组件，负责处理前端发起的 HTTP 请求，并调用服务层执行相关的业务逻辑。控制层的主要任务是接收前端传递的数据，将其封装为 DTO（数据传输对象）后传递给服务层。同时，控制层还负责将服务层返回的 DTO 数据传递给前端。通过这种方式，控制层可以确保前端和后端之间的数据交换安全、高效。

以下两种功能的实现都在控制层。 

处理来自服务层的数据传输

控制层经常需要将服务层返回的数据发送给前端。为了防止将数据库实体类直接暴露给前端，控制层使用 DTO 作为传输对象。这种方法能够精简返回的数据内容，并避免泄露敏感信息，例如用户的密码、角色等。控制层从服务层获取到 UserDTO，并将其作为响应返回给前端。

处理来自前端的数据传输

控制层不仅负责返回服务层的数据，还需要处理来自前端的输入数据。前端通常通过 HTTP 请求将数据（如 JSON 格式的用户信息）发送到后端。控制层接收这些数据，将其封装为 DTO，然后将 DTO 传递给服务层处理。这种做法确保前端提交的数据格式符合系统预期，并简化了服务层的数据处理。 

示例代码

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    // GET 请求：通过 ID 获取用户信息，并返回 DTO
    @GetMapping("/{id}")
    public UserDTO getUserById(@PathVariable Long id) {
        // 调用服务层，获取用户的 DTO
        UserDTO userDTO = userService.getUserById(id);
        return userDTO;  // 将 DTO 返回给前端
    }

    // POST 请求：接收来自前端的用户数据，创建新用户
    @PostMapping
    public ResponseEntity createUser(@RequestBody UserDTO userDTO) {
        // 调用服务层，将前端传递的 DTO 传递给服务层进行处理
        userService.createUser(userDTO);
        return ResponseEntity.ok("User created successfully");  // 返回响应消息
    }
}

详细解释：

• @GetMapping("/{id}") 方法：

  • 功能：这个方法接收 HTTP GET 请求，用于获取指定 ID 的用户信息。
  • 步骤：控制层调用 userService.getUserById(id) 方法，该方法返回的是 UserDTO 对象。控制层不需要知道服务层是如何处理数据库实体的，它只接收 DTO 并将其返回给前端。
  • 作用：通过这种方式，控制层只暴露必要的用户数据（如用户名和邮箱），而不会暴露数据库中的其他敏感数据。

• @PostMapping 方法：

  • 功能：这个方法接收 HTTP POST 请求，用于创建新用户。前端发送的用户数据被自动封装为 UserDTO 对象，并传递给服务层处理。
  • 步骤：控制层接收到前端传递的 UserDTO，并将其传递给服务层的 createUser(userDTO) 方法。服务层负责将 DTO 转换为实体对象并保存到数据库中。
  • 作用：控制层不直接操作数据库，而是通过服务层进行业务逻辑的处理。DTO 仅用于传输数据，确保输入数据的格式和内容符合预期。

3. 服务层中的数据库实体与持久层的数据转换与管理

服务层（Service 层）位于控制层和持久化层（Repository 层）之间。它负责应用程序的业务逻辑处理，并在数据库实体类和 DTO 之间进行数据转换。服务层从持久化层（如数据库）获取数据，并将其转换为 DTO 返回给控制层。同样地，服务层也会将控制层传递的 DTO 转换为实体类，并通过持久化层保存到数据库中。

以下两种功能的实现都在服务层。  

将数据库实体类转换为 DTO 并返回给控制层

服务层负责从数据库中获取实体类，并将其转换为 DTO 对象，传递给控制层。服务层处理了所有的业务逻辑和数据转换，控制层不需要关心数据库的具体实现。这确保了控制层只接收到必要的数据，同时避免数据库细节暴露给前端。

将 DTO 转换为实体类并持久化到数据库

在接收控制层传递的 DTO 之后，服务层负责将 DTO 转换为实体类，并通过持久化层（Repository 层）保存到数据库中。服务层可以对 DTO 进行必要的验证和业务处理，然后将其转换为持久化实体类，以确保数据能够正确存储。

示例代码

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    // 将 User 实体转换为 DTO 并返回给控制层
    public UserDTO getUserById(Long id) {
        // 从数据库中获取用户实体类
        User user = userRepository.findById(id)
            .orElseThrow(() -> new RuntimeException("User not found"));
        
        // 将实体类转换为 DTO
        UserDTO userDTO = new UserDTO(user.getName(), user.getEmail());
        return userDTO;  // 返回 DTO 给控制层
    }

    // 接收 DTO 并将其转换为实体类进行保存
    public void createUser(UserDTO userDTO) {
        // 创建实体类并从 DTO 获取数据
        User user = new User();
        user.setName(userDTO.getName());
        user.setEmail(userDTO.getEmail());
        
        // 保存实体类到数据库
        userRepository.save(user);
    }
}

详细解释：

• getUserById(Long id) 方法：

  • 功能：从数据库中获取指定 ID 的 User 实体类，并将其转换为 UserDTO 对象返回给控制层。
  • 步骤：
    1. 服务层调用 userRepository.findById(id) 方法，从数据库中获取用户的实体类对象。
    2. 一旦获取到 User 实体对象，服务层将其转换为 UserDTO 对象。转换过程中，服务层会提取实体类中的必要字段（如用户名和邮箱），并将这些字段封装到 DTO 中。
    3. 最后，服务层将 DTO 返回给控制层。
  • 作用：服务层承担了将数据库实体类转换为 DTO 的任务，确保控制层只接收到必要的数据，保护数据库结构的完整性。

• createUser(UserDTO userDTO) 方法：

  • 功能：服务层接收来自控制层的 UserDTO，将其转换为 User 实体类并保存到数据库中。
  • 步骤：
    1. 服务层通过 UserDTO 创建一个新的 User 实体类对象。DTO 中的字段（如 name 和 email）被复制到实体类中。
    2. 实体类对象准备好后，服务层通过 userRepository.save(user) 方法将实体类持久化到数据库中。
  • 作用：服务层负责将 DTO 转换为实体类，并将数据保存到数据库中。这种方式将数据的持久化逻辑与控制层分离，增强了代码的模块化和可维护性。

• 控制层处理服务层数据传输与前端请求的数据管理：

  • 控制层通过 DTO 传输数据，确保前端只接收必要的信息，同时避免将敏感数据暴露。
  • 控制层接收前端的请求数据，通过 DTO 将其传递给服务层处理，确保输入数据的格式和内容符合预期。

• 服务层中的数据库实体与持久层的数据转换与管理：

  • 服务层负责将数据库实体类转换为 DTO，并将其返回给控制层。这种转换确保控制层只接收到需要的数据，提升数据安全性。
  • 服务层将从控制层接收的 DTO 转换为实体类，并通过持久化层保存到数据库中，保证前端提交的数据能够正确存储。