JPA (Java Persistence API)概述

在ORM的概念大行其道之际，JavaEE平台也不得不做出适当调整，直接在平台层提供了对象/关系映射机制JPA，并结合了其重要的Entity JavaBean。JPA概括起来包括如下3个部分：

• 对象/关系映射元数据及API
• Java对象查询语言
• Java Criteria查询API 

1. Entity

JPA 中的Entity是一种可持久化的域对象。一个Entity类对应关系数据库中的一张表，一个Entity实例对应关系数据库中的表的一行记录。

一个Entity类的定义，需要遵守如下规则：

• 由@javax.persistence.Entity标注
• 至少拥有一个public或protected的、无参数的构造函数
• 不能是final的类，也不能包含任何final的方法或可持久化的类变量
• 可持久化的类变量不能是public的，只能被Entity类中的方法直接访问（可以通过getter方法被应用间接访问）
• 可以继承自任何类（Entity类或非Entity类），也可以被任何类继承
• 必要情况下实现Serializable接口

Entity实例的持久化就是对其中类变量或属性的持久化。根据表现形式，可以分为持久化字段（Persistent Fields）和持久化属性（Persistent Properties）。

1）持久化字段

Entity类中的可持久化的类变量也被称为持久化字段。持久化字段的持久化标注是定义在类变量上的。通常，持久化字段将被存储到对应的数据库中，除非以下情况：

• 持久化字段同时被@javax.persistence.Transient标注
• 持久化字段同时被Java关键字transient修饰

2）持久化属性

持久化属性的持久化标注是定义在类变量的getter方法上的。持久化属性都必须拥有getter/setter方法。如果类变量被如下定义，则不能在该类变量的getter方法上设置持久化标注，即这样的类变量不可能同时是持久化属性：

• 类变量被@javax.persistence.Transient标注
• 类变量被Java关键字transient修饰

2. Entity Relationship

Entity和Entity之间的关系称为Entity Relationship，Entity关系的表示是通过Entity类中的关系字段或关系属性。Entity关系的类型（用以修饰关系字段或关系属性的标注）如下：

• @javax.persistence.OneToOne
• @javax.persistence.OneToMany
• @javax.persistence.ManyToOne
• @javax.persistence.ManyToMany

1）Entity关系的方向性

Entity关系具有方向性，一个Entity关系所涉及的双方Entity，必然有一个owning方，另外还可以有一个inverse方。

Entity关系的定义可以是单向的，也可以是双向的：

• 单向，相互关联的两个Entity只有一个通过关系标注引用对方

             拥有标注的这个Entity被称为关系的owning方（对应数据库的表中有外键）

• 双向，相互关联的两个Entity都通过关系标注彼此互相引用对方

             其中一个Entity是关系的owning方，另一个Entity是关系的inverse方（标注中带有mappedBy）。

注意：

在OneToOne的关系中，对应数据库的表中有外键的是owning方；

在OneToMany或ManyToOne的关系中，多方必须是owning方（外键必须在多方）；

在ManyToMany的关系中，任意一方都可以是owning方（两方都有外键）；

Entity Relationships的方向性决定了在查询时从一个Entity是否可以访问关联的Entity。

2）Entity关系的级联操作Cascade

3. Entity类的继承

Entity类支持类的继承和多态。Entity类（@javax.persistence.Entity标注修饰）与非Entity类（没有任何持久化标注修饰）之间可以互相继承。

Entity类可以是抽象类，也可以是具体类。抽象Entity类可以被用于查询语句，也可以被EntityManager管理。但因为抽象类不能被实例化，所以查询语句中查询的对象如果是抽象Entity类，则事实上是对该抽象Entity类的所有具体类的查询。

非Entity类中定义的任何持久化字段或持久化属性都将被忽略。即使是非Entity类被Entity类继承了，但是在非Entity类中包含的任何持久化字段或持久化属性仍将被忽略。非Entity类不能被用于查询语句，也不能被EntityManager管理。

有一种特殊的非Entity类被称为Mapped Superclass（@javax.persistence.MappedSuperclass标注修饰），其中也可以包含持久化字段或持久化属性。Mapped Superclass往往定义通用的持久化字段或持久化属性，并被Entity类继承。Mapped Superclass可以是抽象类，也可以是具体类。Mapped Superclass因为不是Entity，所以不能被用于查询语句，也不能被EntityManager管理。

对于一组有继承关系的Entity类，他们与数据库中的表之间的映射策略可以配置。其中处于继承关系顶端的根Entity类必须使用@javax.persistence.Inheritance标注。具体的映射策略如下：

• 整个继承关系的Entity类一起对应数据库中的一个表（默认）

             @javax.persistence.Inheritance(strategy=”javax.persistence.InheritanceType.SINGLE_TABLE”)

• 每个具体的Entity类对应数据库中的一个表（不推荐）

             @javax.persistence.Inheritance(strategy=”javax.persistence.InheritanceType.TABLE_PER_CLASS”)

• “join”策略，通用父Entity类和具体子Entity类都对应数据库中的一个表，使用时连接起来

             @javax.persistence.Inheritance(strategy=”javax.persistence.InheritanceType.JOINED”)

4. 对Entity的管理EntityManager

javax.persistence.EntityManager对象负责管理位于同一数据库中的所有Entity。

一个EntityManager对象就对应一个持久化上下文（persistencecontext），即一个特定的数据存储，所有该数据存储中的Entity实例都由对应的EntityManager对象管理。事实上，持久化上下文实现对Entity实例的具体操作，而javax.persistence.EntityManager接口中定义的方法只是用于与持久化上下文交互。

• Container-Managed Entity Manager

在JTA事务中往往要访问持久化上下文，这时只要将该持久化上下文对应的EntityManager注入到应用中即可。对于JavaEE容器管理的EntityManager，无需在应用类之间传递EntityManager，JavaEE容器负责EntityManager的生命周期管理，并且在整个JTA事务中可用。

@javax.persistence.PersistenceContext
EntityManager em;

• Application-Managed Entity Manager

由于javax.persistence.EntityManager的实例不是线程安全的，为了线程安全地控制对数据库的访问，应用可以使用javax.persistence.EntityManagerFactory创建一个特有的EntityManager并关联一个独立的持久化上下文（称为持久化单元）。持久化单元的定义位于persistence.xml 文件中。

通过EntityManagerFactory创建的EntityManager，必须嵌入到事务操作的开始和结束之间才能够加入事务，即应用管理的EntityManager只能在应用管理的事务中使用。应用必须EntityManager及其持久化上下文的生命周期。

@javax.persistence.PersistenceUnit
EntityManagerFactory emf;
EntityManager em = emf.createEntityManager();

5. EntityManager对Entity的生命周期管理

Entity实例有如下4种状态：

• new，没有与持久化上下文关联，也没有持久标识
• managed，与持久化上下文关联，也有持久标识
• detached，没有与持久化上下文关联，但因为曾经关联过，所以有持久标识
• removed，与持久化上下文关联，也有持久标识，将被定期从数据库中删除

 Entity实例中的数据与数据库中数据进行同步的发生：

• Entity实例所在的事务被提交
• 或者调用了EntityManager的flush()

 

6. 对Entity的查询

JPA提供如下2种查询Entity的方法：

• Java Persistence query language (JPQL)，类似于SQL

              查询结果需要进行类型转换

• Criteria API， 一组Java API

              类型安全

              执行性能高

              编程复杂

7. JPA的锁机制

• 乐观锁（默认）

数据库的表中有version列（Entity类中的字段或属性使用@javax.persistence.Version标注），应用只能读取不能修改。

事务提交时申请short-termlock，失败则抛出javax.persistence.OptimisticLockException异常并回滚事务。

• 悲观锁，适合于数据变化特别频繁的数据库

事务在创建的时候就开始持有long-termlock，直至事务结束。

 

JPA提供的锁模式：

• javax.persistence.LockModeType.OPTIMISTIC
• javax.persistence.LockModeType.OPTIMISTIC_FORCE_INCREMENT
• javax.persistence.LockModeType.PESSIMISTIC_READ
• javax.persistence.LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE
• javax.persistence.LockModeType.PESSIMISTIC_FORCE_INCREMENT
• javax.persistence.LockModeType.READ（不建议使用，等价于OPTIMISTIC）
• javax.persistence.LockModeType.WRITE（不建议使用，等价于OPTIMISTIC_FORCE_INCREMENT）
• javax.persistence.LockModeType.NONE

8. JPA的二级缓存

二级缓存是在JavaEE服务器上对一个持久化上下文中Entity的本地存储，对于应用来说是透明的。

JPA提供的缓存模式：

• ALL，缓存持久化上下文中的所有Entity
• NONE，不缓冲任何Entity
• ENABLE_SELECTIVE，只缓存@javax.persistence.Cacheable标注的Entity
• DISABLE_SELECTIVE，只不缓存@javax.persistence.Cacheable(false)标注的Entity
• UNSPECIFIED，使用JavaEE服务器的默认设置

1）缓存的Retrieval Mode，用于在调用EntityManager.find()方法时，控制数据从缓存中读取还是从数据库中读取。

JPA提供了2种RetrievalMode：

• javax.persistence.CacheRetrieveMode.USE

             优先读取缓存，如果缓存再没有再读取数据库

• javax.persistence.CacheRetrieveMode.BYPASS

             无论何时都直接读取数据库

2）缓存的Store Mode，用于控制数据在缓存中的存储。

JPA提供了2种StoreMode：

• javax.persistence. CacheStoreMode.BYPASS

             对数据库的任何操作，都不改变缓存

• javax.persistence.CacheStoreMode.USE

             对数据库中数据的读写将导致在缓存中同步创建或修改数据

             如果缓存中已有该数据，则对该数据的后续读操作将不会刷新缓存

• javax.persistence. CacheStoreMode.REFRESH

             对数据库中数据的读写将导致在缓存中同步创建或修改数据

             如果缓存中已有该数据，则对该数据的后续读操作仍然会刷新缓存