JPA概要
JPA概要
摘要：
JPA定义了Java ORM及实体操作API的标准。本文摘录了JPA的一些关键信息以备查阅。如果有hibernate的基础，通过本文也可以快速掌握JPA的基本概念及使用。
1 JPA概述
JPA（Java Persistence API，Java持久化API），定义了对象-关系映射（ORM）以及实体对象持久化的标准接口。
JPA1.0是JSR-220（EJB3.0）规范的一部分，在JSR-220中规定实体对象（EntityBean）由JPA进行支持。
后来，JPA2.0迁移到JSR-317（Java Persistence 2.0），已经不局限于EJB3.0，而是作为POJO持久化的标准规范，可以脱离容器独立运行，开发和测试更加方便。
JPA在应用中的位置如下图所示：
JPA维护一个Persistence Context（持久化上下文），在持久化上下文中维护实体的生命周期。主要包含三个方面的内容：
- ORM元数据。JPA支持annotion或xml两种形式描述对象-关系映射。
- 实体操作API。实现对实体对象的CRUD操作。
- 查询语言。约定了面向对象的查询语言JPQL（Java Persistence Query Language）。
JPA的主要API都定义在javax.persistence包中。
如果你熟悉Hibernate，可以很容易做出对应：
| org.hibernate | javax.persistence | 说明 |
|---|---|---|
| cfg.Configuration | Persistence | 读取配置信息 |
| SessionFactory | EntityManagerFactory | 用于创建会话/实体管理器的工厂类 |
| Session | EntityManager | 提供实体操作API，管理事务，创建查询 |
| Transaction | EntityTransaction | 管理事务 |
| Query | Query | 执行查询 |
2 实体生命周期
实体生命周期是JPA中非常重要的概念，描述了实体对象从创建到受控、从删除到游离的状态变换。对实体的操作主要就是改变实体的状态。
JPA中实体的生命周期如下图：
- New，新创建的实体对象，没有主键(identity)值
- Managed，对象处于Persistence Context(持久化上下文）中，被EntityManager管理
- Detached，对象已经游离到Persistence Context之外，进入Application Domain
- Removed, 实体对象被删除
EntityManager提供一系列的方法管理实体对象的生命周期，包括：
- persist, 将新创建的或已删除的实体转变为Managed状态，数据存入数据库。
- remove，删除受控实体
- merge，将游离实体转变为Managed状态，数据存入数据库。
如果使用了事务管理，则事务的commit/rollback也会改变实体的状态。
3 实体关系映射（ORM）
3.1 基本映射
| 对象端 | 数据库端 | annotion | 可选annotion |
|---|---|---|---|
| Class | Table | @Entity | @Table(name="table_name") |
| property | column | – | @Column(name = "column_name") |
| property | primary key | @Id | @GeneratedValue 详见ID生成策略 |
| property | NONE | @Transient |
3.2 ID生成策略
ID对应数据库表的主键，是保证唯一性的重要属性。JPA提供了以下几种ID生成策略：
- GeneratorType.AUTO ，由JPA自动生成
- GenerationType.IDENTITY，使用数据库的自增长字段，需要数据库的支持（如SQL Server、MySQL、DB2、Derby等）
- GenerationType.SEQUENCE，使用数据库的序列号，需要数据库的支持（如Oracle）
-
GenerationType.TABLE，使用指定的数据库表记录ID的增长 需要定义一个TableGenerator，在@GeneratedValue中引用。例如：
@TableGenerator( name="myGenerator", table="GENERATORTABLE", pkColumnName = "ENTITYNAME", pkColumnValue="MyEntity", valueColumnName = "PKVALUE", allocationSize=1 )
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.TABLE,generator="myGenerator")
3.3 关联关系
JPA定义了one-to-one、one-to-many、many-to-one、many-to-many 4种关系。
对于数据库来说，通常在一个表中记录对另一个表的外键关联；对应到实体对象，持有关联数据的一方称为owning-side，另一方称为inverse-side。
为了编程的方便，我们经常会希望在inverse-side也能引用到owning-side的对象，此时就构建了双向关联关系。 在双向关联中，需要在inverse-side定义mappedBy属性，以指明在owning-side是哪一个属性持有的关联数据。
对关联关系映射的要点如下：
| 关系类型 | Owning-Side | Inverse-Side |
|---|---|---|
| one-to-one | @OneToOne | @OneToOne(mappedBy="othersideName") |
| one-to-many / many-to-one | @ManyToOne | @OneToMany(mappedBy="xxx") |
| many-to-many | @ManyToMany | @ManyToMany(mappedBy ="xxx") |
其中 many-to-many关系的owning-side可以使用@JoinTable声明自定义关联表，比如Book和Author之间的关联表：
@JoinTable(name = "BOOKAUTHOR", joinColumns = { @JoinColumn(name = "BOOKID", referencedColumnName = "id") }, inverseJoinColumns = { @JoinColumn(name = "AUTHORID", referencedColumnName = "id") })
关联关系还可以定制延迟加载和级联操作的行为（owning-side和inverse-side可以分别设置）：
通过设置fetch=FetchType.LAZY 或 fetch=FetchType.EAGER来决定关联对象是延迟加载或立即加载。
通过设置cascade={options}可以设置级联操作的行为，其中options可以是以下组合：
- CascadeType.MERGE 级联更新
- CascadeType.PERSIST 级联保存
- CascadeType.REFRESH 级联刷新
- CascadeType.REMOVE 级联删除
- CascadeType.ALL 级联上述4种操作
3.4 继承关系
JPA通过在父类增加@Inheritance(strategy=InheritanceType.xxx)来声明继承关系。A支持3种继承策略：
- 单表继承（InheritanceType.SINGLETABLE），所有继承树上的类共用一张表，在父类指定（@DiscriminatorColumn）声明并在每个类指定@DiscriminatorValue来区分类型。
- 类表继承（InheritanceType.JOINED），父子类共同的部分公用一张表，其余部分保存到各自的表，通过join进行关联。
- 具体表继承（InheritanceType.TABLEPERCLASS)，每个具体类映射到自己的表。
其中1和2能够支持多态，但是1需要允许字段为NULL，2需要多个JOIN关系；3最适合关系数据库，对多态支持不好。具体应用时根据需要取舍。
3.5 值对象、关联表
在领域驱动设计(DDD)中，值对象不具有唯一标识，而是依附在实体上，只能通过实体获取。
通常，值对象的字段作为所嵌入的实体对象对应的表中的字段。如有必要，也可以通过@SecondaryTable和@AttributeOverrides注解将值对象的字段放到关联表中。
JPA使用@Embeddable标记一个类为值对象；在实体对象中使用@Embedded使用值对象作为属性。
比如：
@Embeddable
public class Address {
private String street;
private String city;
private String state;
@Column(name="ZIP_CODE")
private String zip;
……
}
@Entity
@Table(name="EMP")
@SecondaryTable(name="EMP_ADDRESS",
pkJoinColumns=@PrimaryKeyJoinColumn(name="EMP_ID"))
public class Professor {
@Id private int id;
private String name;
@Embedded
@AttributeOverrides({
@AttributeOverride(name="street", column=@Column(table="EMP_ADDRESS")),
@AttributeOverride(name="city", column=@Column(name="CITY", table="EMP_ADDRESS")),
@AttributeOverride(name="state", column=@Column(name="STATE", table="EMP_ADDRESS")),
@AttributeOverride(name="zip",
column=@Column(name="ZIP_CODE", table="EMP_ADDRESS"))
})
private Address address;
……
}
3.6 复合主键
JPA中，可以使用@EmbeddedId主键将一个值对象声明为复合主键。作为复合主键的值对象要实现Serializable接口， 并覆盖equals和hashCode方法：
比如：
@Embeddable
public class SectionPK implements Serializable{
@ManyToOne
private Security target;
private Interval interval;
private Date datetime;
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + ((target == null) ? 0 : target.hashCode());
result = prime * result
+ ((datetime == null) ? 0 : datetime.hashCode());
result = prime * result +
((interval == null) ? 0 : interval.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
SectionPK other = (SectionPK) obj;
if(!isEqual(this.getDatetime(),other.getDatetime()))
return false;
if(!isEqual(this.getInterval(),other.getInterval()))
return false;
if(!isEqual(this.getTarget(),other.getTarget()))
return false;
return true;
}
private boolean isEqual(Object obj1,Object obj2){
if(obj1==null){
if(obj2!=null)
return false;
}else if(!obj1.equals(obj2)){
return false;
}
return true;
}
}
@Entity
public class Section {
@EmbeddedId
SectionPK key;
……
}
3.7 集合映射
从JPA2.0开始，不仅支持实体集合的映射，还支持基本类型(如String,Integer等）集合以及值对象(Embeded)集合的映射。
JPA通过@ElementCollection注解集合映射，可以自动检测元素类型，也可以通过targetClass参数指定。
通过@CollectionTable注解可以指定集合表的详细信息。当然，也可以使用@JoinTable注解进行指定。
比如，基本类型集合的映射：
//Set
@ElementCollection
@JoinTable(name = "item", joinColumns = { @JoinColumn(nullable = false, name = "item_id", referencedColumnName = "id") })
@Column(name = "filename", nullable = false)
private Set<String> images = new HashSet<String>();
//List
@ElementCollection(targetClass = java.lang.String.class)
@JoinTable(name = "item", joinColumns = { @JoinColumn(nullable = false, name = "item_id") })
@IndexColumn(name = "position", base = 1)
@Column(name = "filename", nullable = false)
@OrderBy(clause="item_id desc")
private List<String> listImages = new ArrayList<String>();
//Map
@ElementCollection
@JoinTable(name="item", joinColumns={ @JoinColumn(nullable=false, name="item_id")})
@MapKeyColumn(name="map_key")
@Column(name="filename", nullable=false)
private Map<String, String> mapImages = new HashMap<String, String>();
值对象集合映射：
public enum FeatureType { AC, CRUISE, PWR, BLUETOOTH, TV, ... }
@Embeddable
public class ServiceVisit {
……
}
@Entity
public class Vehicle {
@Id
int vin;
@ElementCollection
@CollectionTable(name="VEH_OPTNS")
@Column(name="FEAT")
Set<FeatureType> optionalFeatures;
@ElementCollection
@CollectionTable(name="VEH_SVC")
@OrderBy("serviceDate")
List<ServiceVisit> serviceHistory;
4 事件及监听
通过在实体的方法上标注@PrePersist，@PostPersist等声明即可在事件发生时触发这些方法。
5 Query Language 查询语言
JPA提供两种查询方式，一种是根据主键查询，使用EntityManager的find方法：
T find(Class entityClass, Object primaryKey)
另一种就是使用JPQL查询语言。JPQL是完全面向对象的，具备继承、多态和关联等特性，和hibernate HQL很相似。
使用EntityManager的createQuery方法：
Query createQuery(String qlString)
5.1 使用参数
可以在JPQL语句中使用参数。JPQL支持命名参数和位置参数两种参数，但是在一条JPQL语句中所有的参数只能使用同一种类型。
举例如下：
-
命令参数
Query query = em.createQuery("select p from Person p where p.personid=:Id"); query.setParameter("Id",new Integer(1)); -
位置参数
Query query = em.createQuery("select p from Person p where p.personid=?1"); query.setParameter(1,new Integer(1));
5.2 命名查询
如果某个JPQL语句需要在多个地方使用，还可以使用@NamedQuery 或者 @NamedQueries在实体对象上预定义命名查询。
在需要调用的地方只要引用该查询的名字即可。
例如：
@NamedQuery(name="getPerson", query= "FROM Person WHERE personid=?1")
@NamedQueries({ @NamedQuery(name="getPerson1", query= "FROM Person WHERE personid=?1"), @NamedQuery(name="getPersonList", query= "FROM Person WHERE age>?1") })
Query query = em.createNamedQuery("getPerson");
5.3 排序
JPQL也支持排序，类似于SQL中的语法。例如：
Query query = em.createQuery("select p from Person p order by p.age, p.birthday desc");
5.4 聚合查询
JPQL支持AVG、SUM、COUNT、MAX、MIN五个聚合函数。例如：
Query query = em.createQuery("select max(p.age) from Person p");
Object result = query.getSingleResult(); String maxAge = result.toString();
5.5 更新和删除
JPQL不仅用于查询，还可以用于批量更新和删除。如：
Query query = em.createQuery("update Order as o set o.amount=o.amount+10"); //update 的记录数 int result = query.executeUpdate();
Query query = em.createQuery("delete from OrderItem item where item.order in(from Order as o where o.amount<100)");
query.executeUpdate();
query = em.createQuery("delete from Order as o where o.amount<100");
query.executeUpdate();//delete的记录数
5.6 更多
与SQL类似，JPQL还涉及到更多的语法，可以参考这里。
6 事务管理
JPA支持本地事务管理（RESOURCELOCAL）和容器事务管理（JTA），容器事务管理只能用在EJB/Web容器环境中。
事务管理的类型可以在persistence.xml文件中的“transaction-type”元素配置。
JPA中通过EntityManager的getTransaction()方法获取事务的实例（EntityTransaction），之后可以调用事务的begin()、commit()、rollback()方法。