Spring 数据访问(DAO层) 总结
统一的异常体系
Spring本质上希望以统一的方式整合底层的持久化技术:以统一的方式进行调用及事务管理,避免让具体的实现侵入到业务层的代码中。由于每个持久化实现技术都有各自的异常体系,所以Spring提供了统一的异常体系,使不同异常体系的阻抗得以弥消,方便定义出和具体实现技术无关的DAO接口,以及整合到相同的事务管理体系中。
DAO(Data Access Object)是用于访问数据的对象,统一的异常体系是整合不同的持久化实现技术的关键,Spring面向DAO制定了一个通用的异常体系,这是一套和实现技术无关的、面向于DAO层次语义的异常体系,它屏蔽具体持久化技术的异常,通过转换器将不同的持久化技术异常转换成Spring的异常,使业务层和具体的持久化技术达到解耦。
DAO层的抽象:
Spring的DAO异常体系:
Spring在org.springframework.dao包中提供了一套完备优雅的DAO异常体系,这些异常都继承于 DataAccessException,而DataAccessException本身又继承于 NestedRuntimeException,NestedRuntimeException异常以嵌套的方式封装了源异常。因为虽然不同持久化技术的特定异常被转换到Spring的DAO异常体系中,原始的异常信息并不会丢失,只要你愿意,就可以方便地通过getCause()方法获取原始的异常信息。在JDBC中的SQLException 中,你必须通过异常的getErrorCode()或getSQLState()获取错误代码,直接根据这些代码判断是错误的类型,这种过于底层的API 不但带来了代码编写上的难度,而且也使代码的移植变得困难,因为getErrorCode()是数据库相关的。 Spring以分类手法建立了异常分类目录,对于大部分应用来说,这个异常分类目录对异常类型的划分具有适当的颗粒度。一方面,使开发者从底层细如针麻的技术细节中脱身出来,另一方面,可以从这个语义丰富的异常体系中选择感兴趣的异常加以处理。
为了进一步细化错误的问题域,Spring对一级异常类进行子类的细分,如InvalidDataAccessResourceUsageException就拥有10多个子类。对于InvalidDataAccessResourceUsageException异常,不同的持久化实现技术均有对应的子异常类。如 BadSqlGrammarException对应JDBC实现技术SQL语句语法错误的异常,而HibernateQueryExcpetion和 TopLinkQueryException分别对应Hibernate和TopLink实现技术的查询语法异常。 Spring的这个异常体系具有高度的可扩展性,当Spring需要对一个新的持久化技术提供支持时,只要定义为其定义一个对应的子异常就可以了,这种更改完全满足设计模式中的开-闭原则。
各ORM持久化技术异常转换器:
统一的数据访问模板
JDBC数据访问操作按以下的流程进行:
1. 准备资源;
2. 启动事务;
3. 在事务中执行具体数据访问操作;
4. 返回数据;
5. 提交/回滚事务;
6. 关闭资源,处理异常。
按照传统的方式,编写任何带事务的数据访问的程序时,你都需要重复编写上面的代码,而其中步骤③的代码是业务相关的。Spring 将这个相同的数据访问流程固化到模板类中,并将数据访问中固定和变化的部分分开,同时保证模板类是线程安全,以便多个数据访问线程共享同一模板实例。固定的部分在模板类中已经准备好,而变化的部分通过回调接口开放出来,用于定义具体数据访问和结果返回的操作。
下图描述了模板类是如何拆分固定和变化部分的逻辑(Spring DAO模板和回调):
Spring为不同持久化技术所提供的模板类 :
如果我们直接使用模板类,一般都需要在DAO中定义一个模板对象并提供数据资源,Spring为每一个持久化技术都提供了支持类,支持类中已经为我们完成这样的功能。 这些支持类都继承于dao.support.DaoSupport类,DaoSupport实现了InitializingBean接口,在afterPropertiesSet()接口方法中检查模板对象和数据源是否被正确设置,否则将抛出异常。 所有的支持类都是abstract的,其目的是希望被继承使用,而非直接使用。这样,我们只需要扩展这些支持类就可以直接编写实际的数据访问逻辑。
不同持久化技术的支持类:
统一的事务管理
JDBC事务代码:
事务模板已经帮我们封装了那些重复的代码。
统一的事务抽象:
Spring 为事务管理提供了一致的编程模板,在高层次建立了统一的事务抽象。也就是说,不管选择Spring JDBC、Hibernate 、JPA 还是iBatis,Spring都让我们可以用统一的编程模型进行事务管理:
- TransactionDefinition用于描述事务的隔离级别、超时时间、是否为只读事务和事务传播规则等控制事务具体行为的事务属性,这些事务属性可以通过XML配置或注解描述提供,也可以通过手工编程的方式设置。
- PlatformTransactionManager根据TransactionDefinition提供的事务属性配置信息,创建事务,并用TransactionStatus(继承于SavepointManager接口)描述这个激活事务的状态(事务savepoint、事务是否结束等)。
混合数据访问技术框架所对应的事务管理器:
如果你采用了一个高端ORM技术(Hibernate、JPA、JDO),同时采用一个JDBC技术(Spring JDBC、iBatis),由于前者的会话(Session)是对后者连接(Connection)的封装,Spring会“足够智能地”在同一个事务线程让前者的会话封装后者的连接。所以,我们只要直接采用前者的事务管理器就可以了。
注意问题:使用Hibernate事务管理器后,可以混合使用Hibernate和SpringJDBC数据访问技术,它们将工作于同一事务上下文中。但是使用SpringJDBC访问数据时,Hibernate的一级或二级缓存得不到同步,此外,一级缓存延迟数据同步机制可能会覆盖SpringJDBC数据更改的结果。 由于混合数据访问技术方案存在“事务同步而缓存不同步”的情况,所以最好用Hibernate进行读写操作,而只用SpringJDBC进行读操作。如用Spring JDBC进行简要列表的查询,而用Hibernate对查询出的数据进行维护。 如果确实要同时使用Hibernate和Spring JDBC读写数据,则必须充分考虑到Hibernate缓存机制引发的问题:必须整体分析数据维护逻辑,根据需要及时调用Hibernate的flush()方法,以免覆盖Spring JDBC的更改,在Spring JDBC更改数据库时,维护Hibernate的缓存。由于方法调用顺序的不同都可能影响数据的同步性,因此很容易发生问题,这会极大提高数据访问程序的复杂性。
事务同步管理器:
Spring将JDBC的Connection、Hibernate的Session等访问数据库的连接或会话对象统称为资源(有状态),这些资源在同一时刻是不能多线程共享的,为了让Dao、Service类可能做到singleton(在Spring中,DAO和Service都以单实例的方式存在),Spring的事务同步管理器类org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationManager使用ThreadLocal为不同事务线程提供了独立的资源副本,将有状态的变量(如Connection等)本地线程化,在本地线程维护事务配置的属性和运行状态信息,将有状态的对象无状态化,实现线程安全。
Spring事务使用:
1、编程式事务管理
2、使用XML配置声明式事务
3、使用注解配置声明式事务:
基于注解的事务配置是使用AOP代理实现的(详见Spring AOP原理):Spring的数据库事务是在动态代理进入到一个invoke方法里面的,然后判断是否需要拦截方法,需要的时候才根据注解和配置生成数据库事务切面上下文。
Spring事务使用AOP代理后的方法调用执行流程:
数据源
Spring 配置DataSource 的三种方式
(1)使用Spring自带的DriverManagerDataSourceDriverManagerDataSource建立连接
只要有连接就新建一个connection,没有使用连接池。 这里的引用属性是从配置文件jdbc.properties 中读取的。
说明:由于其没有使用连接池,故少在项目中用到。
(2)使用数据源
在Spring中,数据连接是通过数据源获得的。这是一种推荐使用的数据源配置方式,它使用了连接池技术。
Spring在第三方依赖包中包含了两个数据源的实现类包,其一是Apache的DBCP,其二是 C3P0,可以在Spring配置文件中利用这两者中任何一个配置数据源。
DBCP数据源:
org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource
DBCP是一个依赖 Jakarta commons-pool对象池机制的数据库连接池,要在Spring中使用DBCP连接池,需要引入spring-framework-2.0-ml\lob\jakarta-commons文件夹中的commons-collections.jar、commons-dbcp.jar和commons-pool.jar。
下面是DBCP配置片段:
说明:BasicDataSource提供了close()方法关闭数据源,所以必须设定destroy-method=”close”属性, 以便Spring容器关闭时,数据源能够正常关闭。
除以上必须的数据源属性外,还有一些常用的属性:
- defaultAutoCommit:设置从数据源中返回的连接是否采用自动提交机制,默认值为 true;
- defaultReadOnly:设置数据源是否仅能执行只读操作, 默认值为 false;
- maxActive:最大连接数据库连接数,设置为0时,表示没有限制;
- maxIdle:最大等待连接中的数量,设置为0时,表示没有限制;
- maxWait:最大等待秒数,单位为毫秒, 超过时间会报出错误信息;
- validationQuery:用于验证连接是否成功的查询SQL语句,SQL语句必须至少要返回一行数据, 如你可以简单地设置为:“select count(*) from user”;
- removeAbandoned:是否自我中断,默认是 false ;
- removeAbandonedTimeout:几秒后数据连接会自动断开,在removeAbandoned为true,提供该值;
- logAbandoned:是否记录中断事件, 默认为 false;
C3P0数据源:
com.mchange.v2.c3p0.ComboPooledDataSource
C3P0是一个开放源代码的JDBC数据源实现项目,它在lib目录中与Hibernate一起发布,实现了JDBC3和JDBC2扩展规范说明的 Connection 和Statement 池。C3P0类包位于/lib/c3p0/c3p0-0.9.0.4.jar。下面是C3P0配置片段:
说明:ComboPooledDataSource和BasicDataSource一样提供了一个用于关闭数据源的close()方法,这样我们就可以保证Spring容器关闭时数据源能够成功释放。
C3P0拥有比DBCP更丰富的配置属性,通过这些属性,可以对数据源进行各种有效的控制:
- acquireIncrement:当连接池中的连接用完时,C3P0一次性创建新连接的数目;
- acquireRetryAttempts:定义在从数据库获取新连接失败后重复尝试获取的次数,默认为30;
- acquireRetryDelay:两次连接中间隔时间,单位毫秒,默认为1000;
- autoCommitOnClose:连接关闭时默认将所有未提交的操作回滚。默认为false;
- automaticTestTable: C3P0将建一张名为Test的空表,并使用其自带的查询语句进行测试。如果定义了这个参数,那么属性preferredTestQuery将被忽略。你不能在这张Test表上进行任何操作,它将中为C3P0测试所用,默认为null;
- breakAfterAcquireFailure:获取连接失败将会引起所有等待获取连接的线程抛出异常。但是数据源仍有效保留,并在下次调 用getConnection()的时候继续尝试获取连接。如果设为true,那么在尝试获取连接失败后该数据源将申明已断开并永久关闭。默认为 false;
- checkoutTimeout:当连接池用完时客户端调用getConnection()后等待获取新连接的时间,超时后将抛出SQLException,如设为0则无限期等待。单位毫秒,默认为0;
- connectionTesterClassName: 通过实现ConnectionTester或QueryConnectionTester的类来测试连接,类名需设置为全限定名。默认为 com.mchange.v2.C3P0.impl.DefaultConnectionTester;
- idleConnectionTestPeriod:隔多少秒检查所有连接池中的空闲连接,默认为0表示不检查;
- initialPoolSize:初始化时创建的连接数,应在minPoolSize与maxPoolSize之间取值。默认为3;
- maxIdleTime:最大空闲时间,超过空闲时间的连接将被丢弃。为0或负数则永不丢弃。默认为0;
- maxPoolSize:连接池中保留的最大连接数。默认为15;
- maxStatements:JDBC的标准参数,用以控制数据源内加载的PreparedStatement数量。但由于预缓存的Statement属 于单个Connection而不是整个连接池。所以设置这个参数需要考虑到多方面的因素,如果maxStatements与 maxStatementsPerConnection均为0,则缓存被关闭。默认为0;
- maxStatementsPerConnection:连接池内单个连接所拥有的最大缓存Statement数。默认为0;
- numHelperThreads:C3P0是异步操作的,缓慢的JDBC操作通过帮助进程完成。扩展这些操作可以有效的提升性能,通过多线程实现多个操作同时被执行。默认为3;
- preferredTestQuery:定义所有连接测试都执行的测试语句。在使用连接测试的情况下这个参数能显著提高测试速度。测试的表必须在初始数据源的时候就存在。默认为null;
- propertyCycle: 用户修改系统配置参数执行前最多等待的秒数。默认为300;
- testConnectionOnCheckout:因性能消耗大请只在需要的时候使用它。如果设为true那么在每个connection提交的时候都 将校验其有效性。建议使用idleConnectionTestPeriod或automaticTestTable等方法来提升连接测试的性能。默认为false;
- testConnectionOnCheckin:如果设为true那么在取得连接的同时将校验连接的有效性。默认为false。
其他数据源
- oracle.jdbc.pool.OracleDataSource:使用Oracle自带的数据源oracle.jdbc.pool.OracleDataSource,Spring使用完这个数据源提供的数据连接后并不进行关闭操作,需要显式的关闭连接。
- org.logicalcobwebs.proxool.ProxoolDataSource: Proxool是一种Java数据库连接池技术。sourceforge下的一个开源项目,这个项目提供一个健壮、易用的连接池,最为关键的是这个连接池提供监控的功能,方便易用,便于发现连接泄漏的情况。目前是和DBCP以及C3P0一起,最为常见的三种JDBC连接池技术。
- com.jolbox.bonecp.BoneCPDataSource :bonecp数据连接池, BoneCP最大的特点就是效率,BoneCP号称是目前市面上最快的Java连接池,从官方的评测来看其效率远远超越了其它同类的Java连 接池产品
(3)使用Tomcat提供的JNDI
说明:JndiObjectFactoryBean 能够通过JNDI获取DataSource1
这种方式需要在web server中配置数据源,不方便于部署。
总结
3种方式中,第一种没有使用连接池,故少在项目中用到;第三种方式需要在web server中配置数据源,不方便于部署;通常推荐使用第二种方式进行数据源的配置。
总结
- 异常处理:Spring对不同ORM异常转换为统一的异常体系;
- 数据模板:Spring对不同ORM框架定制的统一数据访问模板;
- DAO配置:Spring对不同ORM提供支持类,用于设置数据访问模板和数据源
- 事务:Spring对不同ORM框架提供统一的事务管理抽象。事务多线程安全:ThreadLocal;注解配置事务:AOP实现
- 数据源:连接池
参考来源:
《Spring 3.x企业应用开发》第3篇 数据访问
http://tech.lede.com/2017/02/06/rd/server/SpringTransactional/