Spring Boot JPA

什么是JPA？

Spring Boot JPA是用于在Java应用程序中管理关系型数据的Java规范。它允许我们在Java对象/类和关系型数据库之间访问和持久化数据。JPA遵循对象关系映射（ORM）。它是一组接口。它还提供了一个运行时的EntityManager API，用于对数据库中的对象执行查询和事务。它使用平台无关的面向对象查询语言JPQL（Java持久化查询语言）。

在持久化的上下文中，它涵盖了三个领域：

  • Java持久化API
  • 对象-关系元数据
  • API本身，定义在持久化包中

JPA不是一个框架。它定义了一个概念，可以由任何框架来实现。

为什么要使用JPA？

JPA比JDBC、SQL和手写映射更简单、更清洁，工作量更小。JPA适用于非性能导向的复杂应用程序。JPA相对于JDBC的主要优势在于，在JPA中，数据由对象和类表示，而在JDBC中，数据由表和记录表示。它使用POJO来表示持久化数据，简化了数据库编程。JPA还有其他优点：

  • JPA避免了在特定于数据库方言的DDL中编写。相反，它允许在XML中进行映射，或使用Java注释。
  • JPA允许我们避免在特定于数据库方言的DML中编写。
  • JPA允许我们在根本不使用任何DML语言的情况下保存和加载Java对象和图形。
  • 当我们需要执行JPQL查询时，它允许我们根据Java实体而不是（本地）SQL表和列来表达查询。

JPA特性

JPA具有以下特性：

  • 它是一个功能强大的存储库和自定义对象映射抽象。
  • 支持跨存储持久化。这意味着实体可以部分存储在MySQL和Neo4j（图形数据库管理系统）中。
  • 它可以从查询方法名称动态生成查询。
  • 领域基类提供基本属性。
  • 支持透明审计。
  • 可以集成自定义存储库代码。
  • 可以与Spring框架轻松集成，使用自定义命名空间。

JPA架构

JPA是将业务实体存储为关系实体的源代码。它展示了如何将POJO定义为实体，并如何使用关系管理实体。

以下图表描述了JPA的类级架构，描述了JPA的核心类和接口，这些类和接口定义在javax.persistence包中。JPA架构包含以下单元：

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JPA类关系

上述我们讨论的类和接口之间保持着一种关系。以下图表显示了类和接口之间的关系。

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  • EntityManager和EntityTransaction之间的关系是一对一的。每个EntityManager操作都由EntityTransaction类维护。
  • EntityManageFactory和EntityManager之间的关系是一对多的。它是EntityManager实例的工厂类。
  • EntityManager和Query之间的关系是一对多的。我们可以使用EntityManager类的实例执行任意数量的查询。
  • EntityManager和Entity之间的关系是一对多的。一个EntityManager实例可以管理多个实体。

JPA实现

JPA是一个开源的API。有各种企业供应商，例如Eclipse、RedHat、Oracle等，它们通过将JPA添加到它们的产品中来提供新的产品。一些流行的JPA实现框架包括Hibernate、EclipseLink、DataNucleus等。它也被称为对象-关系映射（ORM）工具。

对象-关系映射（ORM）

在ORM中，将Java对象映射到数据库表，反之亦然，称为对象关系映射。ORM映射作为连接关系型数据库（表和记录）和Java应用程序（类和对象）之间的桥梁。

在下图中，ORM层是一个适配器层。它将对象图的语言适配为SQL语言和关系表的语言。

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ORM层存在于应用程序和数据库之间。它将Java类和对象转换为可以存储和管理在关系型数据库中的形式。默认情况下，持久化的名称成为表的名称，字段成为列。一旦应用程序设置好，每个表行对应一个对象。

JPA版本

早期的EJB版本通过javax.ejb.EntityBean接口定义了将持久层与业务逻辑层组合在一起的方法。EJB规范包括了JPA的定义。

在引入EJB 3.0时，持久层被分离并被指定为JPA 1.0（Java持久化API）。这个API的规范是与JAVA EE5的规范一起于2006年5月11日发布的，使用了JSR 220。

在2019年，JPA更名为Jakarta Persistence。JPA的最新版本是2.2。它支持以下功能：

  • Java 8、日期和时间API
  • 在AttributeConvertes中进行CDI注入
  • 它使注释变为可重复使用的

JPA与Hibernate的区别

JPA： JPA是用于在Java应用程序中管理关系数据的Java规范。它是ORM的标准方法。

Hibernate： 它是一个轻量级、开源的ORM工具，用于在关系型数据库系统中存储Java对象。它是JPA的提供者。它遵循JPA提供的通用方法。

以下表格描述了JPA和Hibernate之间的区别。

JPAHibernate
JPA是用于在Java应用程序中映射关系数据的Java规范。Hibernate是用于数据持久化的ORM框架。
JPA不提供任何实现类。它提供实现类。
它使用平台无关的查询语言JPQL（Java持久化查询语言）。它使用自己的查询语言HQL（Hibernate查询语言）。
它定义在javax.persistence包中。它定义在org.hibernate包中。
它在各种ORM工具中实现，如Hibernate、EclipseLink等。Hibernate是JPA的提供者。
JPA使用EntityManager来处理数据的持久化。Hibernate使用Session来处理数据的持久化。

Spring Boot Starter Data JPA

Spring Boot提供了起始依赖项spring-boot-starter-data-jpa，以便有效地将Spring Boot应用程序与关系数据库连接起来。spring-boot-starter-data-jpa在内部使用spring-boot-jpa依赖项。

在Spring Boot中，我们可以很容易地将Apache Derby数据库集成到应用程序中，只需在pom.xml文件中添加Derby依赖项即可。

以上是关于Spring Boot JPA的一些基本概念和用法的说明。

<dependency>    
<groupId>org.springframework.boot</groupId>    
<artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>    
<version>2.2.2.RELEASE</version>    
</dependency>

Spring Boot JPA示例

让我们创建一个使用JPA连接到数据库的Spring Boot应用程序示例。在以下示例中，我们使用了内存数据库Apache Derby。

Apache Derby：*它是一个完全由Java实现的*开源嵌入式关系型数据库。它在Apache许可证2.0下提供。Apache Derby的优势如下：

  • 安装、部署和使用都很容易。
  • 基于Java、JDBC和SQL标准。
  • 提供嵌入式JDBC驱动程序，允许我们将Derby嵌入到任何基于Java的解决方案中。
  • 还支持使用Derby Network Client JDBC驱动程序和Derby Network Server的客户端/服务器模式。

Spring Boot可以自动配置嵌入式数据库，例如H2、HSQL和Derby数据库。我们不需要提供任何连接URL。我们只需要在pom.xml文件中包含要使用的嵌入式数据库的构建依赖项。

在Spring Boot中，我们可以通过在pom.xml文件中添加Derby依赖项来轻松集成Apache Derby数据库。

<dependency>  
<groupId>org.apache.derby</groupId>  
<artifactId>derby</artifactId>  
<scope>runtime</scope>  
</dependency>

步骤1：打开Spring Initializr https://start.spring.io/。

步骤2：选择最新版本的Spring Boot 2.3.0（SNAPSHOT）

步骤3：*提供*Group名称。我们提供了cn.javatiku。

步骤4：*提供*Artifact Id。我们提供了apache-derby-example。

步骤5：*添加依赖项：**Spring Web，Spring Data JPA**和*Apache Derby Database。

步骤6：*点击*Generate按钮。当我们点击Generate按钮时，它将项目打包成一个Jar文件并下载到本地系统。

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步骤7：解压Jar文件并将其粘贴到STS工作区。

步骤8：将项目文件夹导入到STS中。

File -> Import -> Existing Maven Projects -> Browse -> 选择文件夹apache-derby-example -> Finish

导入需要一些时间。

步骤9：*在文件夹*src/main/java中创建一个名为cn.javatiku.model的包。

步骤10：*在包*cn.javatiku.model中创建一个名为UserRecord的类，并执行以下操作：

  • 定义三个变量id，name和email。
  • 生成Getter和Setter。 在文件上右键单击-> Source -> Generate Getters and Setters
  • 定义默认构造函数。
  • 使用注释@Entity将类标记为Entity。
  • 使用注释@Id将Id标记为主键。

UserRecord.java

package cn.javatiku.model;  
import javax.persistence.Entity;  
import javax.persistence.Id;  
@Entity    
public class UserRecord   
{   
@Id    
private int id;    
private String name;    
private String email;  
//default conatructor    
public UserRecord()  
{  
}    
public int getId()   
{    
return id;    
}    
public void setId(int id)   
{    
this.id = id;    
}    
public String getName()   
{    
return name;    
}    
public void setName(String name)   
{    
this.name = name;    
}    
public String getEmail()   
{    
return email;    
}    
public void setEmail(String email)   
{  
this.email = email;    
}    
}

步骤11：*在文件夹*src/main/java中创建一个名为cn.javatiku.controller的包。

步骤12：*在包*cn.javatiku.controller中创建一个名为UserController的Controller类，并执行以下操作：

  • 使用注释@RestController将类标记为控制器。
  • 使用注释@Autowired自动装配类UserService。
  • 我们定义了两个映射，一个用于获取所有用户，另一个用于add-user。

UserController.java

package cn.javatiku.controller;    
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;    
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody;    
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;    
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;    
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;  
import cn.javatiku.model.UserRecord;  
import cn.javatiku.service.UserService;  
import java.util.List;    
@RestController    
public class UserController   
{    
@Autowired    
private UserService userService;     
@RequestMapping("/")    
public List<UserRecord> getAllUser()  
{    
return userService.getAllUsers();    
}       
@RequestMapping(value="/add-user", method=RequestMethod.POST)    
public void addUser(@RequestBody UserRecord userRecord)  
{    
userService.addUser(userRecord);    
}       
}

步骤13：*在文件夹*src/main/java中创建一个名为cn.javatiku.service的包。

步骤14：*在包*cn.javatiku.service中创建一个名为UserService的Service类，并执行以下操作：

  • 使用注释@Service将类标记为服务。
  • 自动装配UserRepository
  • 定义一个名为getAllUsers()的方法，返回一个列表。
  • 定义另一个名为addUser()的方法，保存用户记录。

UserService.java

package cn.javatiku.service;    
import java.util.List;    
import java.util.ArrayList;    
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;    
import org.springframework.stereotype.Service;  
import cn.javatiku.model.UserRecord;  
import cn.javatiku.repository.UserRepository;    
@Service    
public class UserService   
{    
@Autowired    
private UserRepository userRepository;    
public List<UserRecord> getAllUsers()  
{    
List<UserRecord>userRecords = new ArrayList<>();    
userRepository.findAll().forEach(userRecords::add);    
return userRecords;    
}    
public void addUser(UserRecord userRecord)  
{    
userRepository.save(userRecord);    
}    
}

步骤15：*在文件夹*src/main/java中创建一个名为cn.javatiku.repository的包。

步骤16：*在包*cn.javatiku.repository中创建一个名为UserRepository的repository接口，并扩展CrudRepository。

UserRepository.java

package cn.javatiku.repository;    
import org.springframework.data.repository.CrudRepository;  
import cn.javatiku.model.UserRecord;    
public interface UserRepository extends CrudRepository<UserRecord, String>   
{    
}

步骤17：*现在，打开*ApacheDerbyExampleApplication.java文件。在设置应用程序时默认创建了该文件。

ApacheDerbyExampleApplication.java

package cn.javatiku;  
import org.springframework.boot.SpringApplication;  
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;  
@SpringBootApplication  
public class ApacheDerbyExampleApplication   
{  
public static void main(String[] args)   
{  
SpringApplication.run(ApacheDerbyExampleApplication.class, args);  
}  
}

现在，我们根据要求设置了所有必要的类和包。请注意，我们没有为数据库提供任何连接URL。完成所有上述步骤后，项目目录看起来如下所示：
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让我们运行应用程序。

步骤18：*打开*ApacheDerbyExampleApplication.java文件，并将其作为Java应用程序运行。

步骤19：在浏览器中打开并调用URL http://localhost:8080/。它返回一个空列表，因为我们没有在列表中添加任何用户。

要将用户添加到数据库中，我们将通过Postman发送一个POST请求。

步骤20：*打开*Postman，并执行以下操作：

  • 选择POST
  • 调用URL http://localhost:8080/add-user。
  • 点击Body
  • 选择内容类型为JSON（application/json）。

  • 插入要插入数据库的数据。我们插入了以下数据：

    {  
"id": "001",  
"name": "Tom",  
"email": "tom@gmail.com"  
}
  • 点击Send按钮。

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当我们点击Send按钮时，它显示Status:200 OK。这意味着请求已成功执行。

步骤21：在浏览器中打开并调用URL http://localhost:8080/。它返回我们在数据库中插入的用户。

以上是创建使用Spring Boot和JPA连接到数据库的示例的详细步骤。
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