HIBERNATE

Czyli relacyjne bazy danych

obiektowo

w Javie

Adam Buraczewski <aburacze@gmail.com>

Gliwice, 15 marca 2008 r.

2

Plan wykładu

●

Wprowadzenie do idei Object-Relational Mapping

●

Dołączanie i konfigurowanie biblioteki Hibernate

●

Podstawowe powiązanie klas i tabel bazy danych

●

Tworzenie zapytań w językach SQL, HQL
oraz za pomocą Criteria Query

●

Bardziej zaawansowane struktury danych,
polimorfizm

●

Optymalizacja

●

Różne zaawansowane mechanizmy

3

Przykładowa baza danych

●

Do celów prezentacji stworzono przykładową bazę 
danych genealogicznych

●

Tabele:

–

„city” (city_id, city_name) – miejscowości

–

„address” (address_id, city_id, street, house) – adresy

–

„person” (person_id, person_name, birth_date, gender, 

mother_id, father_id, address_id) – osoby z 

określeniem pokrewieństwa

–

„marriage” (husband_id, wife_id, wedding_date) – 

informacje o małżeństwach

4

Diagram E-R przykładowej bazy

PERSON

CITY

ADDRESS

*

1

1

*

5

Diagram przykładowej bazy

PERSON

PERSON

(mother)

PERSON

(father)

MARRIAGE

1

1

1

1

*

*

0..1

0..1

6

Cechy przykładowej bazy

●

Klucze sztuczne typu INTEGER, nadawane na 
podstawie sekwencji lub inaczej numerowane 
automatycznie – najwygodniejsze do stosowania z 
Hibernate (warto je stosować nawet gdy podczas 
normalizacji wyłania się klucz złożony)

●

Tabela „marriage” ma celowo wprowadzony klucz 
złożony w celu ilustracji jego obsługi w Hibernate

7

Cechy typowej

relacyjnej bazy danych

●

Dane umieszczone w wielu znormalizowanych 
tabelach (3NF)

●

Poszczególne kolumny zawierają dane o 
wartościach „atomowych” (INTEGER, TEXT, DATE 
itp.)

●

Powiązania za pomocą kluczy

●

Dodatkowe więzy integralności, triggery

8

Co dają relacyjne bazy danych

●

Świetnie opracowana teoria i metody 
projektowania

●

Dużo gotowych „silników”, od systemów 
wbudowanych do dużych klastrów serwerów

●

Znormalizowany, bogaty język SQL

●

Wydajność, indeksy, wieloużytkownikowość

●

Więzy integralności, triggery, transakcje

●

Procedury składowane

●

Gotowe narzędzia do administracji, wykonywania 
kopii bezpieczeństwa itp.

9

Co dają transakcje

●

Atomicity – efekt transakcji jest zapisywany w bazie 
danych w całości, albo cała transakcja jest 
wycofywana

●

Consistency – po zakończeniu transakcji baza 
pozostaje zawsze spójna

●

Isolation – efekt transakcji jest widziany przez 
innych użytkowników dopiero po jej zatwierdzeniu

●

Durability – baza danych gwarantuje że efektu 
zatwierdzonej transakcji nie da się już 
podważyć/wycofać

10

Dostęp do bazy przez JDBC

●

Rozwiązanie najprostsze, działa z podstawową 
wersją Java Standard Edition

●

Wyganania: kompilator Javy, oraz „sterownik”, np. 
postgresql-8.3-603.jdbc3.jar

●

Uruchamianie programu:

java -Djdbc.drivers=org.postgresql.Driver
   -classpath postgresql-8.3-603.jdbc3.jar
   ...

11

Dostęp do bazy przez JDBC

(nawiązanie połączenia)

import java.sql.*;
import java.util.Properties;

Properties p = new Properties();
p.setProperty(„user”, „użytkownik”);
p.setProperty(„password”, „hasło”);
try {
Connection dbConn = DriverManager.getConnection(
  „jdbc:postgresql://komputer/baza”, p)
} catch (SQLException e) {
  // Połączenie nie udało się...
}

12

Dostęp do bazy przez JDBC

(proste zapytania)

try {
  dbConn.begin();
  Statement s = dbConn.createStatement();
  ResultSet r = s.executeQuery(
    „SELECT person_name FROM person ”);
  while(r.next()) {
    System.out.println(
      r.getString(„person_name”));
  }
  dbConn.commit();
} catch (SQLException e) {
  dbConn.rollback();
}
dbConn.close();

13

Klasy Statement i ResultSet

●

Statement – zapytanie SQL (wymaga SQL w 
dialekcie odpowiedniej bazy)

–

executeQuery(„SELECT ...”) – zapytanie zwracające 

wynik

–

executeUpdate(„INSERT INTO ...”) – polecenie DML

●

ResultSet – wynik zapytania SELECT

–

next() - przechodzi do następnego wiersza, zwraca true, 

gdy OK

–

getXXX(int), getXXX(String) – zwraca wynik z 

bieżącego wiersza, z kolumny o danym numerze lub 

nazwie (XXX = Int, Double, String, Date, Time itp.)

14

Prepared Statements

●

Pozwalają na przygotowanie polecenia SQL i 
wielokrotne uruchamianie go dla różnych 
parametrów (szybsze gdy obsługiwane specjalnie 
przez serwer bazodanowy, np. PostgreSQL)

●

Funkcje setXXX(nr, wartość) – ustawianie wartości 
parametrów

●

Uniknięcie ataków typu „SQL Injection” - sterownik 
dba o odpowiednie „escape'owanie” i konwersję 
parametrów

15

Prepared Statements

PreparedStatement s = dbConn.prepareStatement(
  „SELECT * FROM person WHERE person_name = ?”);

s.setString(1, „Jan”);
ResultSet r = s.executeQuery();

s.setString(1, „Elżbieta”);
r = s.executeQuery();

// Poniższe polecenie zadziała bezpiecznie
s.setString(1,
  „'; DELETE FROM person; SELECT '”);
r = s.executeQuery();

16

Savepoints

●

Służą do realizacji eleganckiej obsługi błędów

●

W przypadku problemu wycofanie transakcji 
następuje do określonego punktu, nie trzeba 
wycofywać całej transakcji

Savepoint sp = dbConn.setSavepoint();
try {
  // Operacje na bazie danych
} catch (Exception e) { 
  dbConn.rollback(sp); throw e;
} finally {
  dbConn.releaseSavepoint(sp);
}

17

Plain Old Java Objects

class Person {
  private int id;
  private String personName;
  private Date birthDate;
  private char gender;

  public int getId() { return id; }
  public void setId(int id) { this.id = id; }

  public String getPersonName() {
    return personName; }
  public void setPersonName(String personName) {
    this.personName = personName; }
}

18

Plain Old Java Objects

●

Często wykorzystywany model budowy klasy, 
zgodny ze standardem Java Beans (nadaje się do 
automatycznej obsługi za pomocą pakietu 
java.beans)

●

Poszczególne zmienne (id, personName itp.) 
prywatne, dostępne jedynie dla funkcji klasy

●

Dostęp do zmennych za pomocą pary getter/setter 
(getNazwaZmiennej/setNazwaZmiennej)

●

Dla zmiennych typu boolean można stosować 
isNazwaZmiennej zamiast getNazwaZmiennej

19

Łączenie JDBC i obiektowości

●

Konieczność przepisania danych z ResultSet do 
obiektu

ResultSet r = s.executeQuery();
r.next();
Person p = new Person();
p.setId(r.getInteger(„person_id”));
p.setPersonName(r.getString(„person_name”));
p.setBirthDate(r.getDate(„birth_date”));
p.setGenre(r.getChar(„genre”));
//...

20

Łączenie JDBC i obiektowości

●

Modyfikacja obiektu – konieczność sprawdzenia, 
czy obiekt się zmienił i wykonania odpowiedniego 
polecenia UPDATE (np. dodatkowa flaga 
informująca czy w obiekcie nastąpiły zmiany)

●

Nowy obiekt, usunięcie obiektu – konieczność 
wygenerowania odpowiednich poleceń INSERT lub 
UPDATE

●

Problem ustalenia kolejności zapisywania danych 
do bazy, gdy kilka obiektów zależy od siebie 
nawzajem

21

JDBC – podsumowanie

●

Mechanizm szybki i prosty w użyciu

●

Dużo ciekawych możlwiości (savepoints, prepared 
statements itp.)

●

Problemy gdy wyniki zapytań mają być przepisane 
do obiektu, oraz zmiany w obiekcie mają być 
naniesione w bazie danych itp.

●

Problemy gdy w bazie danych ma być zapisanych 
wiele powiązanych ze sobą obiektów 

22

Object-Relational Mapping

●

Automatyczna wypełnienie obiektów Java na 
podstawie wyniku zapytania SQL

●

Przetworzenie zmian w obiekcie do odpowiednich 
poleceń INSERT/UPDATE/DELETE

●

Rozwiązywanie problemów związanych z zapisem 
i odczytem powiązanych obiektów

23

Hibernate

●

ORM

●

Możliwość zapisu zapytań w języku HQL 
(Hibernate Query Language) i Criteria Query – 
automatyczna translacja na odpowiedni dialekt 
SQL

●

Cache dla obiektów i zapytań

●

Kontrola transakcji i reakcja na błędy

●

Dużo dodatkowych możliwości i narzędzi

24

Hibernate – podstawowe klasy

●

SessionFactory – zarządza konfiguracją, tworzy 
sesje

–

openSession() - tworzy nową sesję

●

Session – opisuje połączenie z bazą danych

–

getTransaction() - tworzy obiekt transakcji

●

Transaction – opisuje transakcję

–

begin()

–

commit()

–

rollback()

25

Konfiguracja

●

Plik hibernate.cfg.xml:

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-2"?>
<hibernate-configuration>
  <session-factory>
    <property name="connection.driver_class">
      org.postgresql.Driver</property>
    <property name="connection.url">
      jdbc:postgresql:genealogy</property>
    <property name="connection.username">
      użytkownik</property>
    <property name="connection.password">
      hasło</property>

26

Konfiguracja

    <property name="dialect">
      org.hibernate.dialect.PostgreSQLDialect

   </property>
   <property name="show_sql">false</property>
 
   <mapping resource=”ścieżka/do/mapy1.xml”/> 
   <mapping resource=”ścieżka/do/mapy2.xml”/> 
   <mapping resource=”ścieżka/do/mapy3.xml”/> 

 </session-factory>
</hibernate-configuration>

27

Mapowanie bazy danych

●

Najprościej: plik XML (zwykle „klasa.hbm.xml”):

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-2"?>
<hibernate-mapping>

  <class name=”Person” table=”person”>

    <id name=”id” type=”integer”
        column=”person_id” unsaved-value=”0”>
      <generator class=”sequence”>
        <param name=”sequence”>
          person_seq</param>
      </generator>
    </id>

28

Mapowanie bazy danych

    <property name="personName"
      type=”string” column=”person_name”
      not-null=”true” unique=”false”/>
    <property name="birthDate"
      type=”date” column=”birth_date”
      not-null=”true” unique=”false”/>
 </class>
</hibernate-mapping>

29

Zwyczajowe rozmieszczenie plików

  |
  |-- hibernate.cfg.xml
  |-- pakiet1
  |     |-- Klasa1.java
  |     |-- Klasa1.hbm.xml
  |     |-- Klasa2.java
  |     |-- Klasa2.hbm.xml
  |-- pakiet2

30

Podstawowy program

SessionFactory sf
  = new Configuration().configure()
    .buildSessionFactory();
Session s = sf.getCurrentSession();
Transaction t = s.getTransaction();
t.beginTransaction();

// Operacje na obiektach

t.commit();

31

Podstawowe operacje na obiektach

Person p1 = (Person) s.getObject(
  Person.class, 1);

s.lock(p1, LockMode.UPDATE);
p1.setPersonName(„Antoni”);

Person p2 = new Person();
p2.setPersonName(„Zdzisław”);
s.save(p2);

s.flush();

s.evict(p1);

32

Operacje na obiektach

●

Klasa Session:

–

get(klasa, identyfikator) – zwraca obiekt lub null

–

save(obiekt) – zapisuje obiekt w bazie

–

delete(obiekt) – usuwa obiekt z bazy

–

lock(obiekt, tryb) – blokuje obiekt w bazie

●

Wykonanie save() powoduje nadanie obiektowi 
identyfikatora bazodanowego (np. na podstawie 
sekwencji)

33

Zapytania HQL

●

Język HQL pozwala na uniezależnienie się od 
dialektu SQL:

Query q = s.createQuery(
  „from Person where personName = :name”)
q.setString(„name”, „Antoni”);
q.setCacheable(true);

for (Person p : (List<Person>) q.list()) {
  System.out.println(p.getBirthdayDate());
}

34

Klasa Query

●

Funkcje setXXX(), podobnie jak 
PreparedStatement z JDBC

●

Można stosować :nazwa do oznaczania 
parametrów zapytań

●

Funkcje:

–

list() - zwraca wynik w postaci listy obiektów

–

iterate() - zwraca iterator po wynikach (oszczędza 

pamięć)

–

uniqueResult() - gdy wiemy, że wynik będzie dokładnie 

jeden

35

Składnia HQL

●

from pakiet.klasa – nie ma wyliczenia kolumn 
(SELECT), bo i tak wszystkie są odczytywane, 
chyba że ograniczamy listę kolumn

●

Typowe operatory języka SQL (AND, OR, NOT, =, 
<, >, LIKE itp.)

●

Możliwość stosowania złączeń (inner/outer join)

●

Możliwość agregacji i grupowania

●

Elementy języka Java (stałe, klasy)

●

Dodatkowe funkcje: empty(), size(), maxelement()

36

Ciąg dalszy nastąpi...

●

Uzupełnieniem prezentacji jest kod programów, 
które były pokazywane na żywo podczas wykładu

●

Temat jest dopiero napoczęty – ciąg dalszy bez 
wątpienia nastąpi