劉德山，楊彬彬

(遼寧師范大學 計算機與信息技術學院，遼寧 大連 116029)

在Web應用系統(tǒng)中，Web服務器作為連接客戶端和數(shù)據(jù)庫服務器的一個中間層，既要對客戶端提出的請求進行業(yè)務分析和處理，又要訪問數(shù)據(jù)庫并與數(shù)據(jù)庫進行交互。當業(yè)務邏輯代碼中包含數(shù)據(jù)訪問代碼時，將給系統(tǒng)的修改和維護帶來很大困難，同時也不利于以后在開發(fā)類似系統(tǒng)中進行大粒度的軟件重用。因此有必要把功能層劃分為業(yè)務邏輯層和持久層。業(yè)務邏輯層專注于業(yè)務邏輯的分析和處理，持久層專注于與數(shù)據(jù)庫交互進行數(shù)據(jù)的持久化工作，并提供一個標準的接口供業(yè)務邏輯層調(diào)用。通過這樣一個層次的劃分，實現(xiàn)了高效、清晰的專業(yè)分工和職責劃分，既實現(xiàn)了功能層中業(yè)務邏輯和數(shù)據(jù)邏輯之間的松耦合關系，又利于系統(tǒng)的修改、維護和軟件重用[1]。

目前的J2EE應用系統(tǒng)開發(fā)中已經(jīng)存在不少框架。在系統(tǒng)架構分析時，如何應用已有框架為應用系統(tǒng)量身定做一個合適的架構，對J2EE設計開發(fā)者提出了挑戰(zhàn)。本文基于Hibernate框架采用DAO設計模式，設計了數(shù)據(jù)持久層架構。并將其應用于問卷調(diào)查系統(tǒng)，實現(xiàn)了業(yè)務邏輯和數(shù)據(jù)邏輯的松散耦合，提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率和軟件重用性。

1 Hibernate技術

1.1 Hibernate框架

Hibernate是采用ORM映射機制進行持久層數(shù)據(jù)開發(fā)的工具，它是Java應用程序和關系數(shù)據(jù)庫中間的橋梁，負責對Java對象和關系型數(shù)據(jù)之間映射[2]。其架構體系如圖1所示。

圖1 Hibernate數(shù)據(jù)持久化應用結構

Hibernate內(nèi)部封裝JDBC進行訪問數(shù)據(jù)庫操作，其向上層應用對象提供面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫訪問API，使開發(fā)者能充分運用面向?qū)ο蟮木幊趟季S操作數(shù)據(jù)庫，而無需關心底層數(shù)據(jù)庫操作。Hibernate自身通過hibernate.cfg.xml和類的映射文件將類和數(shù)據(jù)庫相映射，應用程序通過Hibernate及持久化對象類直接訪問底層數(shù)據(jù)庫。

1.2 Hibernate核心接口

利用Hibernate進行數(shù)據(jù)持久化操作，至少會用到下列核心接口：Configuration接口負責配置啟動Hibernate并創(chuàng)建SessionFactory對象；SessionFactory接口產(chǎn)生Session實例的工廠類，負責初始化Hibernate并創(chuàng)建Session對象；Session接口是Hibernate進行持久化操作的基礎，相當于JDBC中的Connection對象所起的作用。Session提供了一系列的持久化操作方法，如保存、更新、刪除、查詢等；Transaction接口負責管理事務；Query和Criteria接口負責執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢[3]。

2 DAO設計模式

DAO(Data Access Object)模式稱為數(shù)據(jù)訪問對象模式，是Java EE核心模式之一，其主要的功能是在業(yè)務核心方法和具體數(shù)據(jù)源之間再增加一層DAO接口及其實現(xiàn)類。該模式的本質(zhì)是向外部提供一個訪問數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一接口，對外隱藏操作數(shù)據(jù)源的實現(xiàn)細節(jié)，以此實現(xiàn)業(yè)務邏輯層與DB的解耦[4]。這是因為在實際的應用過程中，應用程序所面對的數(shù)據(jù)源往往是多種多樣的，不同數(shù)據(jù)源的連接方式、數(shù)據(jù)訪問方式會有明顯差異，導致了需要訪問數(shù)據(jù)源的組件的代碼實現(xiàn)方式與數(shù)據(jù)源的類型有著密切的關系，組件和數(shù)據(jù)源之間的這種緊耦合關系也就導致了整個應用系統(tǒng)難以在不同數(shù)據(jù)源之間進行遷移。使用了DAO模式后，即使系統(tǒng)需要進行數(shù)據(jù)源的遷移，也只需在DAO模式內(nèi)部進行數(shù)據(jù)源訪問代碼的修改，而不會涉及上層調(diào)用代碼，從而提高了軟件可維護性。

3 數(shù)據(jù)持久層架構設計及實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)持久層框架設計

在應用程序和數(shù)據(jù)庫之間構建數(shù)據(jù)持久層，可降低J2EE應用與數(shù)據(jù)庫的耦合度，并簡化程序開發(fā)。基于Hibernate框架采用DAO模式設計的數(shù)據(jù)持久層整體架構如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)持久層架構

業(yè)務邏輯是整個框架的業(yè)務處理的核心部分，由業(yè)務邏輯接口、接口實現(xiàn)類和配置文件等組成。它接收控制層的各類調(diào)用請求，控制著系統(tǒng)邏輯的實現(xiàn)和處理，并通過調(diào)用數(shù)據(jù)持久層的DAO接口完成數(shù)據(jù)的存取操作。業(yè)務邏輯接口向控制層或其他業(yè)務邏輯接口實現(xiàn)類提供各種業(yè)務邏輯接口方法，接口實現(xiàn)類則對這些己定義的接口進行具體實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)持久層使用DAO來抽象和封裝所有對數(shù)據(jù)源的訪問，DAO管理著數(shù)據(jù)源的連接以便檢索和存儲數(shù)據(jù)，DAO通過DAO工廠管理，DAO工廠負責生成DAO組件實例，并維護DAO實例；業(yè)務邏輯組件不與DAO組件的實現(xiàn)類耦合，只與DAO組件的接口耦合；DAO實現(xiàn)類中封裝Hibernate API來完成與持久化類相關的業(yè)務邏輯操作。

Hibernate配置文件的主要工作是進行SessionFactory配置、關系型數(shù)據(jù)庫“方言”與加載持久化類對應的映射文件等。映射文件用來聲明Hibernate中持久化類的屬性與數(shù)據(jù)庫對應表之間字段的映射關系。

數(shù)據(jù)持久化層架構的操作流程為：業(yè)務邏輯模塊調(diào)用DAOFactory，DAOFactory生成相應的 DAO接口及實現(xiàn)類，DAO實現(xiàn)類中封裝Hibernate API來訪問持久化類，通過O/R映射文件聲明持久化類與關系數(shù)據(jù)庫的映射，最終實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作。

3.2 數(shù)據(jù)持久層框架的應用——解決方案及實現(xiàn)

本設計的數(shù)據(jù)持久層架構，作為數(shù)據(jù)持久層解決方案應用于問卷調(diào)查系統(tǒng)，最大限度地降低了系統(tǒng)內(nèi)部各模塊、子系統(tǒng)之間的耦合性，保證了持久層的業(yè)務邏輯層相對穩(wěn)定，基本不需要持久層的調(diào)整改變而進行邏輯層的變動。問卷調(diào)查系統(tǒng)由問題管理、問卷管理、統(tǒng)計管理、用戶管理、學生信息管理等模塊構成，其數(shù)據(jù)持久層的具體組織結構如圖3所示[5]。

圖3 問卷調(diào)查系統(tǒng)數(shù)據(jù)持久層組織結構

4 數(shù)據(jù)持久層的實現(xiàn)

4.1 持久化類及對象/關系映射文件

4.1.1持久化類

持久化類的對象PO(Persistenct Object)是一個簡單Java對象(POJO)，一個PO代表了與數(shù)據(jù)庫表中某條記錄相對應的Hibernate實體，PO的變化在事務提交時反映到實際的數(shù)據(jù)庫表中。Hibernate中的持久化類符合JavaBean的規(guī)范，包括一些屬性和對屬性的訪問方法。圖4是問卷調(diào)查系統(tǒng)中Question實體類的模型圖[6]?？梢钥闯?，除了無意義的主屬性只能被獲取以外，每一個屬性都有被外部對象獲取(get)和設置(set)兩種方法，通過它們可以獲得對象的屬性值并實現(xiàn)對象之間的導航。

4.1.2對象/關系映射文件

映射文件用一個XML格式的映射描述文檔來聲明Hibernate中持久化類的屬性與數(shù)據(jù)庫對應表之間字段的映射關系，該文件中聲明的屬性名稱要與對應數(shù)據(jù)表中的字段名稱相同，同時也要與持久化類中所包含的屬性名稱相同。

圖4 實體類模型圖

4.2 Hibernate配置

為了用Hibernate進行持久化實現(xiàn)，還需要在應用程序的包里放置一個配置文件，以便Hibernate能正確地完成數(shù)據(jù)庫連接等各種配置和初始化。由于映射文件可以在XML格式的配置文件中進行聲明，在程序中不必調(diào)用Configuration類的addClass方法來加載映射文件，因此這種格式的配置文件可以提高應用程序的可維護性。

4.3 數(shù)據(jù)持久層的DAO接口及實現(xiàn)類

數(shù)據(jù)持久化層采用Hibernate作為中間件，使用DAO設計模式實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。DAO模式的實現(xiàn)包括DAO接口和DAO實現(xiàn)類兩部分。DAO接口負責定義訪問特定持久化類所對應的抽象業(yè)務邏輯方法；DAO實現(xiàn)類負責利用Hibernate API實現(xiàn)DAO接口所定義的抽象方法的具體實現(xiàn)。

問卷調(diào)查系統(tǒng)在實現(xiàn)DAO模式時，首先創(chuàng)建了HibernateBasicDao， 該類繼承 Spring框架提供的HibernateDaoSupport類，HibernateBasicDao類封裝了對數(shù)據(jù)庫持久化的操作，任何它的子類只要使用它的方法就可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的持久化操作。最后使每個DAO實現(xiàn)類都繼承HibernateBasicDao類實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的持久化操作。

圖5描述了問題DAO接口及其實現(xiàn)類，它封裝了對問題的基本操作。其中，delete方法刪除問題信息，getQuestionById方法通過 question的 Id獲得，getQuestionInCurPape方法通過當前頁數(shù)獲得question的具體類，query方法更新問題信息等。限于篇幅，其他DAO接口及實現(xiàn)類的設計不一一給出。

圖5 問題DAO接口及其實現(xiàn)類

在基于J2EE的應用中，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)持久層代表著某個系統(tǒng)中一個相對獨立界限明確的邏輯層次，在這個層次中，將數(shù)據(jù)的使用者和數(shù)據(jù)實體相關聯(lián)，負責對數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)，同時也負責數(shù)據(jù)的檢索、更新和刪除，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和持久化操作。本文運用Hibernate框架技術設計了一套數(shù)據(jù)持久層架構體系，并將其作為數(shù)據(jù)持久層解決方案應用于問卷調(diào)查系統(tǒng)。實踐結果表明，數(shù)據(jù)持久層架構的應用，降低了數(shù)據(jù)持久邏輯與業(yè)務邏輯的耦合度，簡化了開發(fā)過程，優(yōu)化了數(shù)據(jù)訪問操作，增強了系統(tǒng)擴展性和可維護性。

[1]郭善飛.基于J2EE的數(shù)據(jù)持久層組件的設計與實現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學，2009.

[2]張飛，張建.基于 Spring與 Hibernate的數(shù)據(jù)庫訪問技術研究[J].計算機工程與設計，2009，30(7)：1669.

[3]汪萌，曲俊華.基于Hibernate技術的持久層解決方案及實現(xiàn)[J].計算機系統(tǒng)應用，2010，19(3)：155.

[4]歐陽宏基.一種基于DAO設計模式與Hibernate框架的數(shù)據(jù)持久化層模型 [J].微計算機應用，2009，30(3)：36-37.

[5]嚴海.基于Struts+Spring+Hibernate框架構建WEB應用的設計與實現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學.2010.

[6]吳京慧.基于Hibernate對象持久化Web應用的研究[J].計算機應用與軟件，2009，26(2)：90-91.