使用Java持久化API

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 我们通过为自行车商店构建示例应用程序来学习如何使用 JPA。

对应用开发者来说，Java 持久化 APIJava Persistence API（JPA）是一项重要的 java 功能，需要透彻理解。它为 Java 开发人员定义了如何将对象的方法调用转换为访问、持久化及管理存储在 NoSQL 和关系型数据库中的数据的方案。

本文通过构建自行车借贷服务的教程示例来详细研究 JPA。此示例会使用 Spring Boot 框架、MongoDB 数据库（已经不开源）和 Maven 包管理来构建一个大型应用程序，并且构建一个创建、读取、更新和删除（CRUD）层。这儿我选择 NetBeans 11 作为我的 IDE。

此教程仅从开源的角度来介绍 Java 持久化 API 的工作原理，不涉及其作为工具的使用说明。这全是关于编写应用程序模式的学习，但对于理解具体的软件实现也很益处。可以从我的 GitHub 仓库来获取相关代码。

Java: 不仅仅是“豆子”

Java 是一门面向对象的编程语言，自 1996 年发布第一版 Java 开发工具（JDK）起，已经变化了很多很多。要了解其各种发展及其虚拟机本身就是一堂历史课。简而言之，和 Linux 内核很相似，自发布以来，该语言已经向多个方向分支发展。有对社区免费的标准版本、有针对企业的企业版本及由多家供应商提供的开源替代品。主要版本每六个月发布一次，其功能往往差异很大，所以确认选用版本前得先做些研究。

总而言之，Java 的历史很悠久。本教程重点介绍 Java 11 的开源实现 JDK 11。因其是仍然有效的长期支持版本之一。

• Spring Boot 是由 Pivotal 公司开发的大型 Spring 框架的一个模块。Spring 是 Java 开发中一个非常流行的框架。它支持各种框架和配置，也为 WEB 应用程序及安全提供了保障。Spring Boot 为快速构建各种类型的 Java 项目提供了基本的配置。本教程使用 Spring Boot 来快速编写控制台应用程序并针对数据库编写测试用例。
• Maven 是由 Apache 开发的项目/包管理工具。Maven 通过 POM.xml 文件来管理包及其依赖项。如果你使用过 NPM 的话，可能会非常熟悉包管理器的功能。此外 Maven 也用来进行项目构建及生成功能报告。
• Lombok 是一个库，它通过在对象文件里面添加注解来自动创建 getters/setters 方法。像 C# 这些语言已经实现了此功能，Lombok 只是把此功能引入 Java 语言而已。
• NetBeans 是一款很流行的开源 IDE，专门用于 Java 开发。它的许多工具都随着 Java SE 和 EE 的版本更新而更新。

我们会用这组工具为一个虚构自行车商店创建一个简单的应用程序。会实现对 Customer 和 Bike 对象集合的的插入操作。

酿造完美

导航到 Spring Initializr 页面。该网站可以生成基于 Spring Boot 和其依赖项的基本项目。选择以下选项：

1. 项目： Maven 工程
2. 语言： Java
3. Spring Boot： 2.1.8（或最稳定版本）
4. 项目元数据： 无论你使用什么名字，其命名约定都是像 com.stephb 这样的。
   • 你可以保留 Artifact 名字为 “Demo”。
5. 依赖项： 添加：
   • Spring Data MongoDB
   • Lombok

点击 下载，然后用你的 IDE（例如 NetBeans） 打开此新项目。

模型层概要

在项目里面，模型model代表从数据库里取出的信息的具体对象。我们关注两个对象：Customer 和 Bike。首先，在 src 目录创建 dto 目录；然后，创建两个名为 Customer.java 和 Bike.java 的 Java 类对象文件。其结构如下示：

package com.stephb.JavaMongo.dto;
 
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import org.springframework.data.annotation.Id;
 
/**
 *
 * @author stephon
 */
@Getter @Setter
public class Customer {
 
        private @Id String id;
        private String emailAddress;
        private String firstName;
        private String lastName;
        private String address;
        
}

Customer.Java

package com.stephb.JavaMongo.dto;
 
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import org.springframework.data.annotation.Id;
 
/**
 *
 * @author stephon
 */
@Getter @Setter
public class Bike {
        private @Id String id;
        private String modelNumber;
        private String color;
        private String description;
 
        @Override
        public String toString() {
                return "This bike model is " + this.modelNumber + " is the color " + this.color + " and is " + description;
        }
}

Bike.java

如你所见，对象中使用 Lombok 注解来为定义的属性properties/特性attributes生成 getters/setters 方法。如果你不想对该类的所有特性都生成 getters/setters 方法，可以在属性上专门定义这些注解。这两个类会变成容器，里面携带有数据，无论在何处想显示信息都可以使用。

配置数据库

我使用 Mongo Docker 容器来进行此次测试。如果你的系统上已经安装了 MongoDB，则不必运行 Docker 实例。你也可以登录其官网，选择系统信息，然后按照安装说明来安装 MongoDB。

安装后，就可以使用命令行、GUI（例如 MongoDB Compass）或用于连接数据源的 IDE 驱动程序来与新的 MongoDB 服务器进行交互。到目前为止，可以开始定义数据层了，用来拉取、转换和持久化数据。需要设置数据库访问属性，请导航到程序中的 applications.properties 文件，然后添加如下内容：

spring.data.mongodb.host=localhost
spring.data.mongodb.port=27017
spring.data.mongodb.database=BikeStore

定义数据访问对象/数据访问层

数据访问层data access layer（DAL）中的数据访问对象data access objects（DAO）定义了与数据库中的数据的交互过程。令人惊叹的就是在使用 spring-boot-starter 后，查询数据库的大部分工作已经完成。

让我们从 Customer DAO 开始。在 src 下的新目录 dao 中创建一个接口文件，然后再创建一个名为 CustomerRepository.java 的 Java 类文件，其内容如下示：

package com.stephb.JavaMongo.dao;
 
import com.stephb.JavaMongo.dto.Customer;
import java.util.List;
import org.springframework.data.mongodb.repository.MongoRepository;
 
/**
 *
 * @author stephon
 */
public interface CustomerRepository extends MongoRepository<Customer, String>{
        @Override
        public List<Customer> findAll();
        public List<Customer> findByFirstName(String firstName);
        public List<Customer> findByLastName(String lastName);
}

这个类是一个接口，扩展或继承于 MongoRepository 类，而 MongoRepository 类依赖于 DTO （Customer.java）和一个字符串，它们用来实现自定义函数查询功能。因为你已继承自此类，所以你可以访问许多方法函数，这些函数允许持久化和查询对象，而无需实现或引用自己定义的方法函数。例如，在实例化 CustomerRepository 对象后，你就可以直接使用 Save 函数。如果你需要扩展更多的功能，也可以重写这些函数。我创建了一些自定义查询来搜索我的集合，这些集合对象是我自定义的元素。

Bike 对象也有一个存储源负责与数据库交互。与 CustomerRepository 的实现非常类似。其实现如下所示：

package com.stephb.JavaMongo.dao;
 
import com.stephb.JavaMongo.dto.Bike;
import java.util.List;
import org.springframework.data.mongodb.repository.MongoRepository;
 
/**
 *
 * @author stephon
 */
public interface BikeRepository extends MongoRepository<Bike,String>{
        public Bike findByModelNumber(String modelNumber);
        @Override
        public List<Bike> findAll();
        public List<Bike> findByColor(String color);
}

运行程序

现在，你已经有了一种结构化数据的方式，可以对数据进行提取、转换和持久化，然后运行这个程序。

找到 Application.java 文件（有可能不是此名称，具体取决于你的应用程序名称，但都会包含有 “application” ）。在定义此类的地方，在后面加上 implements CommandLineRunner。这将允许你实现 run 方法来创建命令行应用程序。重写 CommandLineRunner 接口提供的 run 方法，并包含如下内容用来测试 BikeRepository ：

package com.stephb.JavaMongo;
 
import com.stephb.JavaMongo.dao.BikeRepository;
import com.stephb.JavaMongo.dao.CustomerRepository;
import com.stephb.JavaMongo.dto.Bike;
import java.util.Scanner;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
 
 
@SpringBootApplication
public class JavaMongoApplication implements CommandLineRunner {
                @Autowired
                private BikeRepository bikeRepo;
                private CustomerRepository custRepo;
                
    public static void main(String[] args) {
                        SpringApplication.run(JavaMongoApplication.class, args);
    }
        @Override
        public void run(String... args) throws Exception {
                Scanner scan = new Scanner(System.in);
                String response = "";
                boolean running = true;
                while(running){
                        System.out.println("What would you like to create? \n C: The Customer \n B: Bike? \n X:Close");
                        response = scan.nextLine();
                        if ("B".equals(response.toUpperCase())) {
                                String[] bikeInformation = new String[3];
                                System.out.println("Enter the information for the Bike");
                                System.out.println("Model Number");
                                bikeInformation[0] = scan.nextLine();
                                System.out.println("Color");
                                bikeInformation[1] = scan.nextLine();
                                System.out.println("Description");
                                bikeInformation[2] = scan.nextLine();
 
                                Bike bike = new Bike();
                                bike.setModelNumber(bikeInformation[0]);
                                bike.setColor(bikeInformation[1]);
                                bike.setDescription(bikeInformation[2]);
 
                                bike = bikeRepo.save(bike);
                                System.out.println(bike.toString());
 
 
                        } else if ("X".equals(response.toUpperCase())) {
                                System.out.println("Bye");
                                running = false;
                        } else {
                                System.out.println("Sorry nothing else works right now!");
                        }
                }
                
        }
}

其中的 @Autowired 注解会自动依赖注入 BikeRepository 和 CustomerRepository Bean。我们将使用这些类来从数据库持久化和采集数据。

已经好了。你已经创建了一个命令行应用程序。该应用程序连接到数据库，并且能够以最少的代码执行 CRUD 操作

结论

从诸如对象和类之类的编程语言概念转换为用于在数据库中存储、检索或更改数据的调用对于构建应用程序至关重要。Java 持久化 API（JPA）正是为 Java 开发人员解决这一难题的重要工具。你正在使用 Java 操纵哪些数据库呢？请在评论中分享。

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