JDO（Java Data Object）是JCP中較早開發(fā)出來并形成規(guī)范的JSR12，該規(guī)范對數(shù)據(jù)的持久化存儲進(jìn)行了一系列規(guī)范，并已有眾多的商業(yè)產(chǎn)品和開源項(xiàng)目是基于該規(guī)范。作為一種需要引起重視的技術(shù)，研究并探討其企業(yè)應(yīng)用可行性是十分重要的。

前言

在企業(yè)級的應(yīng)用開發(fā)中，常需要有良好的持久化技術(shù)來支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲。通過良好的規(guī)范或API，將企業(yè)的領(lǐng)域業(yè)務(wù)對象進(jìn)行持久化存儲，大多采用O/R映射技術(shù)來進(jìn)行模式化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及自動映射工作。

JDO（Java Data Object）是JCP中較早開發(fā)出來并形成規(guī)范的JSR12，該規(guī)范對數(shù)據(jù)的持久化存儲進(jìn)行了一系列規(guī)范，并已有眾多的商業(yè)產(chǎn)品和開源項(xiàng)目是基于該規(guī)范。作為一種需要引起重視的技術(shù)，研究并探討其企業(yè)應(yīng)用可行性是十分重要的。

以下主要對JDO（JDO 1.0規(guī)范）的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)作扼要介紹，通過該文，可以由淺入深、并較為全面地了解JDO，掌握主要的技術(shù)細(xì)節(jié)及過程，理解其運(yùn)行機(jī)制，并對企業(yè)級應(yīng)用有個總體的把握，這將有助于企業(yè)應(yīng)用軟件的技術(shù)選型、體系架構(gòu)及分析設(shè)計(jì)活動。

該文適合企業(yè)應(yīng)用架構(gòu)師、及關(guān)心數(shù)據(jù)持久層設(shè)計(jì)開發(fā)人員。

JDO基本思想及特點(diǎn)

企業(yè)信息系統(tǒng)的一個重要問題是解決數(shù)據(jù)的存儲，即持久化。在軟件開發(fā)過程中，分析員分析領(lǐng)域業(yè)務(wù)，提取出領(lǐng)域業(yè)務(wù)模型，并對應(yīng)設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)庫中需要進(jìn)行存儲業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫表及相應(yīng)字段。

并根據(jù)業(yè)務(wù)流程，設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)處理邏輯單元，進(jìn)行數(shù)據(jù)的加工、處理及存儲、查詢等業(yè)務(wù)。其中一個較為繁煩、枯燥的工作，就是處理大量的數(shù)據(jù)持久化代碼。

為了解決數(shù)據(jù)從業(yè)務(wù)對象層向數(shù)據(jù)存儲層之間的轉(zhuǎn)換工作，JDO提供了相應(yīng)的開發(fā)規(guī)范及API，解決了由Java對象直接存儲為數(shù)據(jù)庫相應(yīng)表的底層處理過程，有助于設(shè)計(jì)人員更加專注于面向業(yè)務(wù)流程、面向業(yè)務(wù)對象等較高層次的應(yīng)用。

由于采用JDO的映射機(jī)制，能降低了業(yè)務(wù)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的耦合，使得業(yè)務(wù)系統(tǒng)相對于關(guān)系數(shù)據(jù)庫或?qū)ο笮蛿?shù)據(jù)庫，具有可移植性，同時，由于采用面向?qū)ο螅ǘ莻鹘y(tǒng)的面向記錄）的持久化技術(shù)，系統(tǒng)更為輕便、簡潔，增強(qiáng)了可維護(hù)性。

JDO應(yīng)用示例及分析

以下將通過一些示例，由淺及深地講解JDO技術(shù)。

臨時對象與持久對象

這是一個普通的業(yè)務(wù)對象的代碼。

package business.model; public class Book { private String isbn; private String name; private Date publishDate; public void setISBN(String isbn) { this.isbn = isbn; } public String getISBN() { return this.isbn; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getName() { return this.name; } public void setPublishDate(Date pubDate) { this.publishDate = pubDate; } public Date getPublishDate() { return this.publishDate; } }

現(xiàn)在將它作為一個JDO中對象保存到數(shù)據(jù)庫中。代碼如下：

Book book = new Book(); book.setISBN(“isbn-1234567”); book.setName(“Java設(shè)計(jì)模式”); PersistenceManager manager = persistenceManagerFactory. getPersistenceManager(); manager.currentTransaction().begin(); manager.makePersistence(book); manager.currentTransaction().commit();

Book類的實(shí)例book對JDO的API而言，就是一個持久對象。類Book是可持久類。那任何一個普通java類都是JDO的可持久類嗎？不是的。只有具備以下的條件，一個對象才可以被JDO持久到數(shù)據(jù)庫中。

它所屬類應(yīng)標(biāo)記為可持久的類，有以下兩種方法：

顯式：實(shí)現(xiàn)接口，javax.jdo.PersistenceCapable即可；

隱式：以Sun的JDO參考實(shí)現(xiàn)為例，Book.java類的相同路徑下還須有Book.jdo文件。

<?xml version=“1.0” encoding = “UTF-8”?> <!DOCTYPE jdo SYSTEM “jdo.dtd”> <jdo> <package name = “business.model”> <class name = “Book”/> </package> </jdo>

并通過字節(jié)碼增強(qiáng)工具（本例采用Sun的字節(jié)碼增強(qiáng)工具）處理:

javac Book.java java com.sun.jdori.enhancer.Main Book.class Book.jdo

通過上述兩種方法，獲得的Book.class才是一個可持久的類。

字節(jié)碼增強(qiáng)的有如下功能：當(dāng)應(yīng)用程序通過set方法修改某個字段1時，由于通過增強(qiáng)過程，在其內(nèi)部插入了某些代碼，JDO會獲得數(shù)據(jù)狀態(tài)變化的信息，從而在持久過程中，進(jìn)行有選擇性的處理。

按照J(rèn)DO規(guī)范，增強(qiáng)后的類可以在不同的JDO實(shí)現(xiàn)上使用，而無需重新編譯或增強(qiáng)。

并不是所有Book對象都是持久對象，只有當(dāng)makePersistence后，該對象才是持久對象，并會通過JDO實(shí)現(xiàn)存儲到數(shù)據(jù)庫中。通過JDO的供應(yīng)商擴(kuò)展標(biāo)記符（vendor-extension），可詳細(xì)描述Book類的存儲特性，如為該可持久類指定數(shù)據(jù)庫表和對應(yīng)字段。

持久對象查詢

JDO查詢主要有以下兩種方式。

使用Extend查詢

Extend可以查詢指定類及子類的持久對象。

PersistenceManager manager = persistenceManagerFactory. getPersistenceManager(); manager.currentTransaction().begin(); Extend extend = manager.getExtend(Book.class,true); //true表明同時查詢子類 Iterator it = extend.iterator(); while(it.hasNext()) { Book book = (Book)it.next(); System.out.println(book.getISBN()); } extend.closeAll(); manager.currentTransaction().commit();

Extend查詢方法，提供了一種基于類的查詢途徑，它可以與下面的Query構(gòu)成更為強(qiáng)大的查詢。

使用Query查詢

Query可以指定過濾條件，是一種常用的查詢方式。

下例是查找條件為“書名以‘Java設(shè)計(jì)模式’開頭且出版日期小于今天”的書籍。

String filter = “((String)name).startsWith(\”Java設(shè)計(jì)模式\”) && publishDate < today”; Query query = pm.getQuery(Book.class,filter); query.declareImports(“import java.util.Date”); query.declareParameters(“Date today); Date today = new Date(); results = (Collection) query.execute(today); //傳入?yún)?shù)值today if (results.isEmpty()) { System.out.println(“No data!”); }else{ Iterator it = results.iterator(); while(it.hasNext()) { Book book = (Book)it.next(); System.out.println (“Book Name:” + book.getName() + “, ISBN:” + book.getISBN()); } }

注：該條件使用了一個變元‘today’，通過“declareParameters”來聲明該變量，并在“execute”方法中傳入該變量的實(shí)例。這種帶參數(shù)的查詢，很類似于我們以前采用JDBC的帶?的查詢方式。

其中startsWith(String s)是JDO提供的標(biāo)準(zhǔn)字符方法，類似的方法還有endsWith(String s)。

JDOQL：上述使用的就是一個JDOQL樣例，JDOQL是JDO規(guī)范一個組成部分。使用JDOQL可以使用應(yīng)用在不同的JDO實(shí)現(xiàn)上運(yùn)行。為了解決JDOQL的某些不足，JDO規(guī)范提供了支持特定JDO供應(yīng)商查詢語句接口。

查詢排序

下例是將查詢結(jié)果按“出版日期降序、書名升序”進(jìn)行排序。

Query query = pm.newQuery(Book.class, filter); String orderStr = “publishDate decending, name ascending”; query.setOrdering(orderStr); results = query.execute(today);

對象更新

當(dāng)客戶端對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了更新后，需要通過業(yè)務(wù)過程將其更新到持久層中。這有兩個過程，首先根據(jù)主鍵找到該實(shí)例，接著更新字段及提交。如下例，將指定書目編號的書本的出版日期進(jìn)行更改。

public void updateBookPublishDate (String isbn, Date newDate) { PersistenceManager pm = null; try{ pm = pmf.getPersistenceManager(); Object obj = pm.newObjectIdInstance(Book.class,isbn); Book book = (Book)pm.getObjectById(obj,true); book.setPublishDate(newDate); }catch(Exception e) { xxxContext.setRollbackOnly(); throw new Exception(e); }finally{ try{ if (pm != null && !pm.isClosed()) { pm.close(); } }catch(Exception ex) { System.out.println(ex); } }

注，在PersistenceManager使用newObjectIdInstance（）方法時，JDO是如何知道通過書目編號ISBN來找到該對象呢？其實(shí)在本可持久類Book的jdo描述文件中，還需提供如下信息：

<?xml version=“1.0” encoding = “UTF-8”?> <!DOCTYPE jdo SYSTEM “jdo.dtd”> <jdo> <package name = “business.model”> <class name = “Book” identity-type=“application” objectid-class=“BookKey” > <field name=“isbn” primary-key=“true”/> </class> </package> </jdo>

其中“identity-type=“application””聲明可持久類Book采用程序標(biāo)識方式，即應(yīng)用程序傳入ID（字段isbn為“primary-key”）信息，JDO實(shí)現(xiàn)構(gòu)造出指定的“objectid-class”的實(shí)例（即newObjectIdInstance過程），并由JDO來檢索出指定的持久化對象（即getObjectById）。

BookKey類源碼如下：

package businesss.model; public class BookKey implements java.io.Serializable { public String isbn; public BookKey() { } public BookKey(String oid) { isbn = oid; } public String toString() { return isbn; } public Boolean equals(Object obj) { return isbn.equals ((BookKey)obj).isbn); } public int hashCode() { return isbn.hashCode(); } }

符合 JDO 的“objectid-class”類，如“BookKey”，須具備以下條件：

類聲明為 public，并實(shí)現(xiàn) java.io.Serializable；

帶有一個公有且不帶參數(shù)的構(gòu)造方法；

當(dāng)字段作為主鍵時，須有公有的，且名稱和類型與持久類的字段一致，如：public String isbn；

equals 和 hashCode 須使用全部（特指多字段的聯(lián)合主鍵）的主鍵字段值；

類必須有一個構(gòu)造方法，與 toString 方法的處理過程是逆向過程；即將 toString 的輸出值，作為該構(gòu)造方法的輸入值，又可以重新生成該實(shí)例（如構(gòu)造方法“public BookKey(String oid)”）。

綜上所述，如果Book由兩個字段作為主鍵，如isbn和name，則可能的代碼是pm.newObjectIdInstance(Book.class,isbn+“#”+name)，且BookKey的構(gòu)造方法作相應(yīng)更改，并有兩個公有字段“isbn”和“name”。

對象刪除

對象刪除采用方法deletePersistence。示例如下：

pm.currentTransaction().begin(); Object obj = pm.newObjectIdInstance (Book.class,isbn); Book book = (Book)pm.getObjectById(obj,true); pm.deletePersistence(book); pm.currentTransaction().commit();

獲得PersistenceManager實(shí)例

上述的所有操作與需要PersistenceManager實(shí)例，它可以在兩種環(huán)境方法下獲得：非受管環(huán)境和受管環(huán)境。

非受管環(huán)境

非受管環(huán)境是多指兩層開發(fā)模式，應(yīng)用程序直接獲得資源對象，進(jìn)行業(yè)務(wù)操作。一般事務(wù)管理、安全管理或資源管理都需要應(yīng)用程序自行維護(hù)。

Properties properties = new Properties(); properties.put(“javax.jdo. PersistenceManagerFactoryClass”, “com.xxx.jdo.xxxPMFClass”); properties.put(“javax.jdo. option.ConnectionURL”, “xxx”); properties.put(“javax.jdo. option.ConnectionUserName”, “xxx”); properties.put(“javax.jdo. option.ConnectionPassword”, “xxx”); PersistenceManagerFactory pmf = JDOHelper.getPersistence ManagerFactory(properties); PersistenceManager pm = pmf.getPersistenceManager();

與JDBC獲取類似。

受管環(huán)境

受管環(huán)境一般是多層開發(fā)模式，尤其是處于J2EE應(yīng)用環(huán)境中，程序通過容器獲得資源對象，進(jìn)行業(yè)務(wù)操作，由于在容器環(huán)境下，事務(wù)、安全及資源管理都由容器進(jìn)行統(tǒng)一集中管理，從而簡化了代碼結(jié)構(gòu)。

以下是EJB（EntityBean、SessionBean、MessageDrivenBean）中的setXXXContext中的代碼示例。

private PersistenceManagerFactory pmf; public void setXXXContext (XXXContext context) { try{ InitialContext ctx = new InitialContext(); Object obj = ctx.lookup (“java:compenvjdofactory”); pmf = (PersistenceManagerFactory) PortableRemoteObject.narrow (o,PersistenceManagerFactory.class); }catch(NamingException e) { throw new Exception(e); } }

PMF是如何綁定到J2EE環(huán)境下的JNDI上，有興趣可參考JCA相關(guān)的技術(shù)文檔。

事務(wù)管理

事務(wù)管理及使用，主要有以下三種情形。

使用JDO事務(wù)的Bean管理情形

一般在非J2EE環(huán)境下，使用該事務(wù)管理模式。

PersistenceManager pm = pmf.getPersistenceManager(); pm.currentTransaction().begin(); //do some business with jdo pm.currentTransaction().commit(); pm.close();

使用JTA事務(wù)的Bean管理情形

一般在J2EE環(huán)境下，采用Bean管理的事務(wù)情形下，使用以下方式。

該方式可用在EJB的事務(wù)環(huán)境下。

xxxContext.getUser Transaction().begin(); PersistenceManager pm = pmf.getPersistenceManager(); //do some business with jdo xxxContext.getUserTransaction().commit(); pm.close();

使用JTA事務(wù)的容器管理情形

一般在J2EE環(huán)境下，采用容器管理的事務(wù)情形下，使用如下方式。

如下是某個會話Bean的業(yè)務(wù)方法。

public void doBusiness(){ PersistenceManager pm ; try{ pm = pmf.getPersistenceManager(); //do some business with jdo }catch(Exception e){ xxxContext.setRollbackOnly(); System.out.println(e); }finally{ try{ if (pm != null && !pm.isClosed()) pm.close(); }catch(Exception ex){ System.out.println(ex); } } }

綜上，可以得出結(jié)論，JDO的操作完全與JDBC的操作相差無幾。

JDO高級應(yīng)用

復(fù)雜對象的持久化

在實(shí)際的應(yīng)用中，一個可持久化類要遠(yuǎn)比Book類復(fù)雜很多。它可能會引用其它的Java類型、類、集合或數(shù)組，及可能復(fù)雜的繼承關(guān)系。當(dāng)這些對象的狀態(tài)發(fā)生變化時，JDO是如何感知及跟蹤狀態(tài)變化？

JDO提供了相應(yīng)的API及規(guī)范來實(shí)現(xiàn)該功能。

基本類型及引用

可持久化類的字段能被JDO實(shí)現(xiàn)進(jìn)行持久化的原則。原始類型、java.util.Date等被支持（其它較為復(fù)雜或可選特性，詳見JDO規(guī)范）；如果引用是一個可持久類，則JDO進(jìn)行持久化處理；通過元數(shù)據(jù)(如jdo文件)聲明的字段，一般是非可持久化類的引用，JDO進(jìn)行持久化；

前面兩種情形，當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化時，JDO會自動感知，但如果引用是非可持久化類，則需要代碼進(jìn)行顯式通知，否則JDO不會將變化進(jìn)行存儲。如下例：

public class Book { …… private Object picture; public void setPicture(Object pic) { picture = pic; } public Object getPicture() { Return picture; } }

該類字段picture需要持久化，但java.lang.Object不是一個可持久類，故聲明如下：

<?xml version=“1.0” encoding = “UTF-8”?> <!DOCTYPE jdo SYSTEM “jdo.dtd”> <jdo> <package name = “business.model”> <class name = “Book” > <field name=“picture” persistence-modifier=“persistent”/> </class> </package> </jdo>

如果其它模塊通過getPicture獲得對象，并在JDO不可感知的外部，修改對象，則變化不會存儲，較好的辦法是修改setPicture方法，如下：

public void setPicture(Object pic) { JDOHelper.makeDirty(this, “picture”); picture = pic; }

并通過setPicture方法來更新數(shù)據(jù)。JDO的“makeDirty”方法，主要負(fù)責(zé)通知JDO實(shí)現(xiàn)，可持久化類Book某個實(shí)例（this）的“picture”字段發(fā)生了變化。

集合

可持久類的字段引用為集合時，按照J(rèn)DO規(guī)范，強(qiáng)制支持java.util.HashSet，對HashMap、HashTable、TreeMap、TreeSet、LinkedList、ArrayList及Vector的支持對JDO實(shí)現(xiàn)而言是可選的，通過PersistenceManagerFactory的supportedOptions方法獲得實(shí)現(xiàn)特性。

數(shù)組

如果可持久類的引用是數(shù)組類型，當(dāng)數(shù)組單元發(fā)生變化時，需要調(diào)用“makeDirty”來通知JDO實(shí)現(xiàn)，該實(shí)例的數(shù)組引用內(nèi)容發(fā)生了變化。與引用是非可持久類實(shí)例不同，不需要進(jìn)行JDO的元數(shù)據(jù)聲明。

繼承

如果使用可持久性，一般繼承的子類與父類都為可持久類，以減少系統(tǒng)復(fù)雜性，這時需要在子類的元數(shù)據(jù)中指出其可持久超類，如下：

< class name=“TechBook” persistence-capable-superclass=“Book”/>

可為非持久類擴(kuò)展持久類，或可為持久類擴(kuò)展非可持久類；這兩種情形JDO實(shí)現(xiàn)都將忽略非

可持久類的字段部分，而不保存到數(shù)據(jù)庫。

JDO的一些不足之處

JDO對數(shù)據(jù)的持久化技術(shù)相比于成熟的SQL，還有不足之處，這些不足在某些情況下將可能會影響數(shù)據(jù)處理部分的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。以下列舉了常用數(shù)據(jù)訪問的必要功能

查詢增強(qiáng)

如字符串不支持通配符、大小寫比較；

不支持聚合操作，無法實(shí)現(xiàn)MIN、MAX、SUM和AVG；

不支持投影操作，JDO查詢返回為對象，而不像SQL那樣返回字段；

不支持聯(lián)合、交叉（UNION/INTERSECT）；

不支持JOIN、IN和EXISTS；

企業(yè)應(yīng)用探究

由于JDO采用面向?qū)ο蟮某志没幚砑夹g(shù)，從而為解決企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的持久化問題提供了一個新技術(shù)解決方案。但是先進(jìn)的未必就最適用。在某些應(yīng)用場景下，需要結(jié)合各種因素，采取靈活的策略。

面向?qū)ο笈c面向記錄

現(xiàn)在大多業(yè)務(wù)系統(tǒng)都采用面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計(jì)，這就需要每個應(yīng)用系統(tǒng)都自行實(shí)現(xiàn)將對象映射成記錄，并存儲到數(shù)據(jù)庫中，而有JDO這樣的面向?qū)ο蟮某志没夹g(shù)，在某種程度上解放了這種轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)的不規(guī)范性，進(jìn)而獲得相對更優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

另一方面，一個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)持久化，一般都有這樣的過程：對象層－＞記錄層－＞物理層，JDO無疑使分析設(shè)計(jì)人員從記錄層的苦海中解脫出來，從而更加專注于對象層，這對開發(fā)人員無疑是一個令人歡欣鼓舞的技術(shù)。

JDO并不能完全代替JDBC。

根據(jù)經(jīng)典的“8-2原理”，如果用JDO來解決80%的問題，余下的20%由JDBC來實(shí)現(xiàn)，這種相互補(bǔ)充，各取所長的策略，是一個很有效的辦法。

這樣一方面可以獲得較好的結(jié)構(gòu)及提升開發(fā)質(zhì)量，另一方面解決了JDO的某些技術(shù)不足，并可根據(jù)以后的技術(shù)變化，再做適當(dāng)轉(zhuǎn)化。

性能問題

JDO與JDBC究竟誰的性能更優(yōu)，目前還沒有一個權(quán)威、且令人滿意的答案。但對于一些JDO實(shí)現(xiàn)而言，通過采用緩存機(jī)制，使得性能有了較大提高。

跨數(shù)據(jù)庫

使用JDO的系統(tǒng)能更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫移植，甚至可以在對象數(shù)據(jù)庫上運(yùn)行；當(dāng)然JDBC處理層如果完全遵循SQL-92標(biāo)準(zhǔn)，也同樣具有很好的跨數(shù)據(jù)庫能力。