【第八章】对ORM的支持之 8.4 集成JPA

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2023-12-01

8.4 集成JPA

JPA全称为Java持久性API（Java Persistence API），JPA是Java EE 5标准之一，是一个ORM规范，由厂商来实现该规范，目前有Hibernate、OpenJPA、TopLink、EclipseJPA等实现。

8.4.1 如何集成

Spring目前提供集成Hibernate、OpenJPA、TopLink、EclipseJPA四个JPA标准实现。

Spring通过使用如下Bean进行集成JPA（EntityManagerFactory）：

LocalEntityManagerFactoryBean：适用于那些仅使用JPA进行数据访问的项目，该FactoryBean将根据JPA PersistenceProvider自动检测配置文件进行工作，一般从“META-INF/persistence.xml”读取配置信息，这种方式最简单，但不能设置Spring中定义的DataSource，且不支持Spring管理的全局事务，而且JPA 实现商可能在JVM启动时依赖于VM agent从而允许它们进行持久化类字节码转换（不同的实现厂商要求不同，需要时阅读其文档），不建议使用这种方式；

persistenceUnitName：指定持久化单元的名称；

使用方式：

<bean id="entityManagerFactory" class="org.springframework.orm.jpa.LocalEntityManagerFactoryBean">
    <property name="persistenceUnitName" value="persistenceUnit"/>
</bean>

从JNDI中获取：用于从Java EE服务器获取指定的EntityManagerFactory，这种方式在进行Spring事务管理时一般要使用JTA事务管理；

使用方式：

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:jee="http://www.springframework.org/schema/jee"
    xsi:schemaLocation="
       http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd
       http://www.springframework.org/schema/jee
       http://www.springframework.org/schema/jee/spring-jee-3.0.xsd">
  <jee:jndi-lookup id="entityManagerFactory"  jndi-name="persistence/persistenceUnit"/>
</beans>

此处需要使用“jee”命名标签，且使用<jee:jndi-lookup>标签进行JNDI查找，“jndi-name”属性用于指定JNDI名字。

LocalContainerEntityManagerFactoryBean：适用于所有环境的FactoryBean，能全面控制EntityManagerFactory配置,如指定Spring定义的DataSource等等。

persistenceUnitManager：用于获取JPA持久化单元，默认实现DefaultPersistenceUnitManager用于解决多配置文件情况

dataSource：用于指定Spring定义的数据源；

persistenceXmlLocation：用于指定JPA配置文件，对于对配置文件情况请选择设置persistenceUnitManager属性来解决；

persistenceUnitName：用于指定持久化单元名字；

persistenceProvider：用于指定持久化实现厂商类；如Hibernate为org.hibernate.ejb.HibernatePersistence类；

jpaVendorAdapter：用于设置实现厂商JPA实现的特定属性，如设置Hibernate的是否自动生成DDL的属性generateDdl；这些属性是厂商特定的，因此最好在这里设置；目前Spring提供HibernateJpaVendorAdapter、OpenJpaVendorAdapter、EclipseLinkJpaVendorAdapter、TopLinkJpaVendorAdapter、OpenJpaVendorAdapter四个实现。其中最重要的属性是“database”，用来指定使用的数据库类型，从而能根据数据库类型来决定比如如何将数据库特定异常转换为Spring的一致性异常，目前支持如下数据库（DB2、DERBY、H2、HSQL、INFORMIX、MYSQL、ORACLE、POSTGRESQL、SQL_SERVER、SYBASE）。

jpaDialect：用于指定一些高级特性，如事务管理，获取具有事务功能的连接对象等，目前Spring提供HibernateJpaDialect、OpenJpaDialect 、EclipseLinkJpaDialect、TopLinkJpaDialect、和DefaultJpaDialect实现，注意DefaultJpaDialect不提供任何功能，因此在使用特定实现厂商JPA实现时需要指定JpaDialect实现，如使用Hibernate就使用HibernateJpaDialect。当指定jpaVendorAdapter属性时可以不指定jpaDialect，会自动设置相应的JpaDialect实现；

jpaProperties和jpaPropertyMap：指定JPA属性；如Hibernate中指定是否显示SQL的“hibernate.show_sql”属性，对于jpaProperties设置的属性自动会放进jpaPropertyMap中；

loadTimeWeaver：用于指定LoadTimeWeaver实现，从而允许JPA 加载时修改相应的类文件。具体使用得参考相应的JPA规范实现厂商文档，如Hibernate就不需要指定loadTimeWeaver。

接下来学习一下Spring如何集成JPA吧：

1、准备jar包，从下载的hibernate-distribution-3.6.0.Final包中获取如下Hibernate需要的jar包从而支持JPA：

lib\jpa\hibernate-jpa-2.0-api-1.0.0.Final.jar //用于支持JPA

2、对象模型定义，此处使用UserModel2：

package cn.javass.spring.chapter8;
//省略import
@Entity
@Table(name = "test")
public class UserModel2 {
    @Id @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private int id;
    @Column(name = "name")
    private String myName;
    //省略getter和setter
}

注意此处使用的所有注解都是位于javax.persistence包下，如使用@org.hibernate.annotations.Entity 而非@javax.persistence. Entity将导致JPA不能正常工作。

1、 JPA配置定义（chapter8/persistence.xml），定义对象和数据库之间的映射：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<persistence version="1.0"
    xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/persistence"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/persistence                      http://java.sun.com/xml/ns/persistence/persistence_1_0.xsd">
    <persistence-unit name="persistenceUnit" transaction-type="RESOURCE_LOCAL"/>
</persistence>

在JPA配置文件中，我们指定要持久化单元名字，和事务类型，其他都将在Spring中配置。

2、数据源定义，此处使用第7章的配置文件，即“chapter7/applicationContext-resources.xml”文件。

3、 EntityManagerFactory配置定义（chapter8/applicationContext-jpa.xml）：

  <bean id="entityManagerFactory" class="org.springframework.orm.jpa.LocalContainerEntityManagerFactoryBean">
    <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
    <property name="persistenceXmlLocation" value="chapter8/persistence.xml"/>
    <property name="persistenceUnitName" value="persistenceUnit"/>
    <property name="persistenceProvider" ref="persistenceProvider"/>
    <property name="jpaVendorAdapter" ref="jpaVendorAdapter"/>
    <property name="jpaDialect" ref="jpaDialect"/>
    <property name="jpaProperties">
        <props>
            <prop key="hibernate.show_sql">true</prop>
        </props>
    </property>
  </bean>
  <bean id="persistenceProvider" class="org.hibernate.ejb.HibernatePersistence"/>

<bean id="jpaVendorAdapter" class="org.springframework.orm.jpa.vendor.HibernateJpaVendorAdapter">
   <property name="generateDdl" value="false" />
   <property name="database" value="HSQL"/>
</bean>
<bean id="jpaDialect" class="org.springframework.orm.jpa.vendor.HibernateJpaDialect"/>

LocalContainerEntityManagerFactoryBean:指定使用本地容器管理EntityManagerFactory，从而进行细粒度控制；
dataSource属性指定使用Spring定义的数据源；
persistenceXmlLocation指定JPA配置文件为chapter8/persistence.xml，且该配置文件非常简单，具体配置完全在Spring中进行；
persistenceUnitName指定持久化单元名字，即JPA配置文件中指定的;
persistenceProvider:指定JPA持久化提供商，此处使用Hibernate实现HibernatePersistence类；
jpaVendorAdapter：指定实现厂商专用特性，即generateDdl= false表示不自动生成DDL，database= HSQL表示使用hsqldb数据库；
jpaDialect：如果指定jpaVendorAdapter此属性可选，此处为HibernateJpaDialect；
jpaProperties：此处指定“hibernate.show_sql =true”表示在日志系统debug级别下将打印所有生成的SQL。

4、获取EntityManagerFactory：

package cn.javass.spring.chapter8;
//省略import
public class JPATest {
    private static EntityManagerFactory entityManagerFactory;
    @BeforeClass
    public static void setUpClass() {
        String[] configLocations = new String[] {
                "classpath:chapter7/applicationContext-resources.xml",
                "classpath:chapter8/applicationContext-jpa.xml"};
        ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext(configLocations);
        entityManagerFactory = ctx.getBean(EntityManagerFactory.class);
    }
}

此处我们使用了chapter7/applicationContext-resources.xml定义的“dataSource”数据源，通过ctx.getBean(EntityManagerFactory.class)获取EntityManagerFactory。

5、通过EntityManagerFactory获取EntityManager进行创建和删除表：

@Before
public void setUp() throws SQLException {
   //id自增主键从0开始
   String createTableSql = "create memory table test" + "(id int GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY PRIMARY KEY, " + "name varchar(100))";
   executeSql(createTableSql);
}
@After
public void tearDown() throws SQLException {
    String dropTableSql = "drop table test";
    executeSql(dropTableSql);
}

private void executeSql(String sql) throws SQLException {
  EntityManager em = entityManagerFactory.createEntityManager();
  beginTransaction(em);
  em.createNativeQuery(sql).executeUpdate();
  commitTransaction(em);
  closeEntityManager(em);
}
private void closeEntityManager(EntityManager em) {
  em.close();
}
private void rollbackTransacrion(EntityManager em) throws SQLException {
  if(em != null) {
     em.getTransaction().rollback();
  }         
}
private void commitTransaction(EntityManager em) throws SQLException {
   em.getTransaction().commit();
}
private void beginTransaction(EntityManager em) throws SQLException {
   em.getTransaction().begin();
}

使用EntityManagerFactory创建EntityManager，然后通过EntityManager对象的createNativeQuery创建本地SQL执行创建和删除表。

6、使用EntityManagerFactory获取EntityManager对象进行持久化数据：

@Test
public void testFirst() throws SQLException {
    UserModel2 model = new UserModel2();
    model.setMyName("test");
    EntityManager em = null;
    try {
        em = entityManagerFactory.createEntityManager();
        beginTransaction(em);
        em.persist(model);
        commitTransaction(em);
    } catch (SQLException e) {
        rollbackTransacrion(em);
        throw e;
    } finally {
      closeEntityManager(em);
    }
}

使用EntityManagerFactory获取EntityManager进行操作，看到这还能忍受冗长的代码和事务管理吗？Spring同样提供JpaTemplate模板类来简化这些操作。

大家有没有注意到此处的模型对象能自动映射到数据库，这是因为Hibernate JPA实现默认自动扫描类路径中的@Entity注解类及*.hbm.xml映射文件，可以通过更改Hibernate JPA属性“hibernate.ejb.resource_scanner”，并指定org.hibernate.ejb.packaging.Scanner接口实现来定制新的扫描策略。

8.4.2 使用JpaTemplate

JpaTemplate模板类用于简化事务管理及常见操作，类似于JdbcTemplate模板类，对于复杂操作通过提供JpaCallback回调接口来允许更复杂的操作。

接下来示例一下JpaTemplate的使用：

1、修改Spring配置文件（chapter8/applicationContext-jpa.xml），添加JPA事务管理器：

<bean id="txManager" class="org.springframework.orm.jpa.JpaTransactionManager">
    <property name="entityManagerFactory" ref="entityManagerFactory"/>
</bean>

txManager：指定事务管理器，JPA使用JpaTransactionManager事务管理器实现，通过entityManagerFactory指定EntityManagerFactory；用于支持Java SE环境的JPA扩展的持久化上下文（EXTENDED Persistence Context）。

2、修改JPATest类，添加类变量ctx，用于后边使用其获取事务管理器使用：

package cn.javass.spring.chapter8;
public class JPATest {
    private static EntityManagerFactory entityManagerFactory;
    private static ApplicationContext ctx;
    @BeforeClass
    public static void beforeClass() {
        String[] configLocations = new String[] {
                "classpath:chapter7/applicationContext-resources.xml",
                "classpath:chapter8/applicationContext-jpa.xml"};
        ctx = new ClassPathXmlApplicationContext(configLocations);
        entityManagerFactory = ctx.getBean(EntityManagerFactory.class);
}
}

3）JpaTemplate模板类使用：

@Test
public void testJpaTemplate() {
final JpaTemplate jpaTemplate = new JpaTemplate(entityManagerFactory);
  final UserModel2 model = new UserModel2();
  model.setMyName("test1");
  PlatformTransactionManager txManager = ctx.getBean(PlatformTransactionManager.class);
  new TransactionTemplate(txManager).execute(
    new TransactionCallback<Void>() {
      @Override
      public Void doInTransaction(TransactionStatus status) {
        jpaTemplate.persist(model);
        return null;
      }
  });
  String COUNT_ALL = "select count(*) from UserModel";
  Number count = (Number) jpaTemplate.find(COUNT_ALL).get(0);
  Assert.assertEquals(1, count.intValue());
}

jpaTemplate：可通过new JpaTemplate(entityManagerFactory)方式创建；
txManager：通过ctx.getBean(PlatformTransactionManager.class)获取事务管理器；
TransactionTemplate：通过new TransactionTemplate(txManager)创建事务模板对象，并通过execute方法执行TransactionCallback回调中的doInTransaction方法中定义需要执行的操作，从而将由模板类通过txManager事务管理器来进行事务管理，此处是调用jpaTemplate对象的persist方法进行持久化；
jpaTemplate.persist()：根据JPA规范，在JPA扩展的持久化上下文，该操作必须运行在事务环境，还有persist()、 merge()、remove()操作也必须运行在事务环境；
jpaTemplate.find()：根据JPA规范，该操作无需运行在事务环境，还有find()、getReference()、 refresh()、detach()和查询操作都无需运行在事务环境。

此实例与Hibernate和Ibatis有所区别，通过JpaTemplate模板类进行如持久化等操作时必须有运行在事务环境中，否则可能抛出如下异常或警告：

“javax.persistence.TransactionRequiredException：Executing an update/delete query”：表示没有事务支持，不能执行更新或删除操作；
警告“delaying identity-insert due to no transaction in progress”：需要在日志系统启动debug模式才能看到，表示在无事务环境中无法进行持久化，而选择了延迟标识插入。

以上异常和警告是没有事务造成的，也是最让人困惑的问题，需要大家注意。

8.4.3 集成JPA及最佳实践

类似于JdbcDaoSupport类，Spring对JPA也提供了JpaDaoSupport类来支持一致的数据库访问。JpaDaoSupport也是DaoSupport实现：

接下来示例一下Spring集成JPA的最佳实践：

1、定义Dao接口，此处使用cn.javass.spring.chapter7.dao. IUserDao：

2、定义Dao接口实现，此处是JPA实现：

package cn.javass.spring.chapter8.dao.jpa;
//省略import
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public class UserJpaDaoImpl extends JpaDaoSupport implements IUserDao {
    private static final String COUNT_ALL_JPAQL = "select count(*) from UserModel";
    @Override
    public void save(UserModel model) {
        getJpaTemplate().persist(model);
    }
    @Override
    public int countAll() {
        Number count =
           (Number) getJpaTemplate().find(COUNT_ALL_JPAQL).get(0);
        return count.intValue();
    }
}

此处注意首先JPA实现放在dao.jpa包里，其次实现类命名如UserJpaDaoImpl，即×××JpaDaoImpl，当然如果自己有更好的命名规范可以遵循自己的，此处只是提个建议。

另外在类上添加了@Transactional注解表示该类的所有方法将在调用时需要事务支持，propagation传播属性为Propagation.REQUIRED表示事务是必需的，如果执行该类的方法没有开启事务，将开启一个新的事务。

3、进行资源配置，使用resources/chapter7/applicationContext-resources.xml：

4、dao定义配置，在chapter8/applicationContext-jpa.xml中添加如下配置：

4.1、首先添加tx命名空间用于支持事务：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
    xsi:schemaLocation="
       http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd
       http://www.springframework.org/schema/tx
       http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx-3.0.xsd">

4.2、为@Transactional注解事务开启事务支持：

<tx:annotation-driven transaction-manager="txManager"/>

只为类添加@Transactional 注解是不能支持事务的，需要通过<tx:annotation-driven>标签来开启事务支持，其中txManager属性指定事务管理器。

4.3、配置DAO Bean：

<bean id="abstractDao" abstract="true">
    <property name="entityManagerFactory" ref="entityManagerFactory"/>
</bean>   
<bean id="userDao"
      class="cn.javass.spring.chapter8.dao.jpa.UserJpaDaoImpl"
      parent="abstractDao"/>

首先定义抽象的abstractDao，其有一个entityManagerFactory属性，从而可以让继承的子类自动继承entityManagerFactory属性注入；然后定义userDao，且继承abstractDao，从而继承entityManagerFactory注入；我们在此给配置文件命名为applicationContext-jpa.xml表示JPA实现。

5、最后测试一下吧（cn.javass.spring.chapter8. JPATest）：

@Test
public void testBestPractice() {
    String[] configLocations = new String[] {
            "classpath:chapter7/applicationContext-resources.xml",
            "classpath:chapter8/applicationContext-jpa.xml"};
    ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext(configLocations);
    IUserDao userDao = ctx.getBean(IUserDao.class);
    UserModel model = new UserModel();
    model.setMyName("test");
    userDao.save(model);
    Assert.assertEquals(1, userDao.countAll());
}

和Spring JDBC框架的最佳实践完全一样，除了使用applicationContext-jpa.xml代替了applicationContext-jdbc.xml，其他完全一样。也就是说，DAO层的实现替换可以透明化。

还有与集成其他ORM框架不同的是JPA在进行持久化或更新数据库操作时需要事务支持。

8.4.4 Spring+JPA的CRUD

Spring+JPA CRUD（增删改查）也相当简单，让我们直接看具体示例吧：

@Test
public void testCRUD() {
    PlatformTransactionManager txManager = ctx.getBean(PlatformTransactionManager.class);
    final JpaTemplate jpaTemplate = new JpaTemplate(entityManagerFactory);
    TransactionTemplate tansactionTemplate = new TransactionTemplate(txManager);
    tansactionTemplate.execute(new TransactionCallback<Void>() {
        @Override
        public Void doInTransaction(TransactionStatus status) {
            UserModel model = new UserModel();
            model.setMyName("test");
            //新增
            jpaTemplate.persist(model);
            //修改
            model.setMyName("test2");
            jpaTemplate.flush();//可选
            //查询
            String sql = "from UserModel where myName=?";
            List result = jpaTemplate.find(sql, "test2");
            Assert.assertEquals(1, result.size());
            //删除
            jpaTemplate.remove(model);
            return null;
        }
    });
}

对于增删改必须运行在事务环境，因此我们使用TransactionTemplate事务模板类来支持事务。
持久化：使用JpaTemplate 类的persist方法持久化模型对象；
更新：对于持久化状态的模型对象直接修改属性，调用flush方法即可更新到数据库，在一些场合时flush方法调用可选，如执行一个查询操作等，具体请参考相关文档；
查询：可以使用find方法执行JPA QL查询；
删除：使用remove方法删除一个持久化状态的模型对象。

Spring集成JPA进行增删改查也相当简单，但本文介绍的稍微复杂一点，因为牵扯到编程式事务，如果采用声明式事务将和集成Hibernate方式一样简洁。

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