使用 Hibernate 和 Spring AOP 构建泛型类型安全的 DAO

使用 Hibernate 和 Spring AOP 构建泛型类型安全的 DAO

Per Mellqvist ([e-mail]), 系统架构师, 自由作家

2006 年 6 月 05 日

由于 Java™ 5 泛型的采用，有关泛型类型安全 Data Access Object (DAO) 实现的想法变得切实可行。在本文中，系统架构师 Per Mellqvist 展示了基于 Hibernate 的泛型 DAO 实现类。然后展示如何使用 Spring AOP introductions 将类型安全接口添加到类中以便于查询执行。

对于大多数开发人员，为系统中的每个 DAO 编写几乎相同的代码到目前为止已经成为一种习惯。虽然所有人都将这种重复标识为 “代码味道”，但我们大多数都已经学会忍受它。其实有解决方案。可以使用许多 ORM 工具来避免代码重复。例如，使用 Hibernate，您可以简单地为所有的持久域对象直接使用会话操作。这种方法的缺点是损失了类型安全。

为什么您要为数据访问代码提供类型安全接口？我会争辩说，当它与现代 IDE 工具一起使用时，会减少编程错误并提高生产率。首先，类型安全接口清楚地指明哪些域对象具有可用的持久存储。其次，它消除了易出错的类型强制转换的需要（这是一个在查询操作中比在 CRUD 中更常见的问题）。最后，它有效利用了今天大多数 IDE 具备的自动完成特性。使用自动完成是记住什么查询可用于特定域类的快捷方法。

在本文中，我将为您展示如何避免再三地重复 DAO 代码，而仍保留类型安全接口的优点。事实上，您需要为每个新 DAO 编写的只是 Hibernate 映射文件、无格式旧 Java 接口以及 Spring 配置文件中的 10 行。

DAO 实现

DAO 模式对任何企业 Java 开发人员来说都应该很熟悉。但是模式的实现各不相同，所以我们来澄清一下本文提供的 DAO 实现背后的假设：

• 系统中的所有数据库访问都通过 DAO 进行以实现封装。
• 每个 DAO 实例负责一个主要域对象或实体。如果域对象具有独立生命周期，它应具有自己的 DAO。
• DAO 负责域对象的创建、读取（按主键）、更新和删除（creations, reads, updates, and deletions，CRUD）。
• DAO 可允许基于除主键之外的标准进行查询。我将之称为查找器方法 或查找器。查找器的返回值通常是 DAO 负责的域对象集合。
• DAO 不负责处理事务、会话或连接。这些不由 DAO 处理是为了实现灵活性。

泛型 DAO 接口

泛型 DAO 的基础是其 CRUD 操作。下面的接口定义泛型 DAO 的方法：

清单 1. 泛型 DAO 接口

public interface GenericDao <T, PK extends Serializable> {

    /** Persist the newInstance object into database */
    PK create(T newInstance);

    /** Retrieve an object that was previously persisted to the database using
     *   the indicated id as primary key
     */
    T read(PK id);

    /** Save changes made to a persistent object.  */
    void update(T transientObject);

    /** Remove an object from persistent storage in the database */
    void delete(T persistentObject);
}

实现接口

用 Hibernate 实现清单 1 中的接口十分简单，如清单 2 所示。它只需调用底层 Hibernate 方法和添加强制类型转换。Spring 负责会话和事务管理。（当然，我假设这些函数已做了适当的设置，但该主题在 Hibernate 和 Springt 手册中有详细介绍。）

清单 2. 第一个泛型 DAO 实现

public class GenericDaoHibernateImpl <T, PK extends Serializable>
    implements GenericDao<T, PK>, FinderExecutor {
    private Class<T> type;

    public GenericDaoHibernateImpl(Class<T> type) {
        this.type = type;
    }

    public PK create(T o) {
        return (PK) getSession().save(o);
    }

    public T read(PK id) {
        return (T) getSession().get(type, id);
    }

    public void update(T o) {
        getSession().update(o);
    }

    public void delete(T o) {
        getSession().delete(o);
    }

    // Not showing implementations of getSession() and setSessionFactory()
            }

Spring 配置

最后，在 Spring 配置中，我创建了 GenericDaoHibernateImpl 的一个实例。必须告诉 GenericDaoHibernateImpl 的构造函数 DAO 实例将负责哪个域类。只有这样，Hibernate 才能在运行时知道由 DAO 管理的对象类型。在清单 3 中，我将域类 Person 从示例应用程序传递给构造函数，并将先前配置的 Hibernate 会话工厂设置为已实例化的 DAO 的参数：

清单 3. 配置 DAO

<bean id="personDao" class="genericdao.impl.GenericDaoHibernateImpl">
        <constructor-arg>
            <value>genericdaotest.domain.Person</value>
        </constructor-arg>
        <property name="sessionFactory">
            <ref bean="sessionFactory"/>
        </property>
</bean>
        

可用的泛型 DAO

我还没有完成，但我所完成的确实已经可以使用了。在清单 4 中，可以看到原封不动使用该泛型 DAO 的示例：
清单 4. 使用 DAO

public void someMethodCreatingAPerson() {
    ...
    GenericDao dao = (GenericDao)
     beanFactory.getBean("personDao"); // This should normally be injected

    Person p = new Person("Per", 90);
    dao.create(p);
}
        

现在，我有一个能够进行类型安全 CRUD 操作的泛型 DAO。让子类 GenericDaoHibernateImpl 为每个域对象添加查询能力将非常合理。因为本文的目的在于展示如何不为每个查询编写显式的 Java 代码来实现查询，但是，我将使用其他两个工具将查询引入 DAO，也就是 Spring AOP 和 Hibernate 命名的查询。

Spring AOP introductions

可以使用 Spring AOP 中的 introductions 将功能添加到现有对象，方法是将功能包装在代理中，定义应实现的接口，并将所有先前未支持的方法指派到单个处理程序。在我的 DAO 实现中，我使用 introductions 将许多查找器方法添加到现有泛型 DAO 类中。因为查找器方法是特定于每个域对象的，因此将其应用于泛型 DAO 的类型化接口。

Spring 配置如清单 5 所示：

清单 5. FinderIntroductionAdvisor 的 Spring 配置

<bean id="finderIntroductionAdvisor" class="genericdao.impl.FinderIntroductionAdvisor"/>

<bean id="abstractDaoTarget"
        class="genericdao.impl.GenericDaoHibernateImpl" abstract="true">
        <property name="sessionFactory">
            <ref bean="sessionFactory"/>
        </property>
</bean>

<bean id="abstractDao"
        class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean" abstract="true">
        <property name="interceptorNames">
            <list>
                <value>finderIntroductionAdvisor</value>
            </list>
        </property>
</bean>
        

在清单 5 的配置文件中，我定义了三个 Spring bean。第一个 bean 是 FinderIntroductionAdvisor，它处理引入到 DAO 的所有方法，这些方法在 GenericDaoHibernateImpl 类中不可用。我稍后将详细介绍 Advisor bean。

第二个 bean 是 “抽象的”。在 Spring 中，这意味着该 bean 可在其他 bean 定义中被重用，但不被实例化。除了抽象特性之外，该 bean 定义只指出我想要 GenericDaoHibernateImpl 的实例以及该实例需要对 SessionFactory 的引用。注意，GenericDaoHibernateImpl 类仅定义一个构造函数，该构造函数接受域类作为其参数。因为该 bean 定义是抽象的，所以我将来可以无数次地重用该定义，并将构造函数参数设置为合适的域类。

最后，第三个也是最有趣的 bean 将 GenericDaoHibernateImpl 的 vanilla 实例包装在代理中，赋予其执行查找器方法的能力。该 bean 定义也是抽象的，不指定希望引入到 vanilla DAO 的接口。该接口对于每个具体的实例是不同的。注意，清单 5 显示的整个配置仅定义一次。

扩展 GenericDAO

当然，每个 DAO 的接口都基于 GenericDao 接口。我只需使该接口适应特定的域类并扩展该接口以包括查找器方法。在清单 6 中，可以看到为特定目的扩展的 GenericDao 接口示例：

清单 6. PersonDao 接口

public interface PersonDao extends GenericDao<Person, Long> {
    List<Person> findByName(String name);
}

很明显，清单 6 中定义的方法旨在按名称查找 Person。必需的 Java 实现代码全部是泛型代码，在添加更多 DAO 时不需要任何更新。

配置 PersonDao

因为 Spring 配置依赖于先前定义的 “抽象” bean，因此它变得相当简洁。我需要指出 DAO 负责哪个域类，并且需要告诉 Springs 该 DAO 应实现哪个接口（一些方法是直接使用，一些方法则是通过使用 introductions 来使用）。清单 7 展示了 PersonDAO 的 Spring 配置文件：

清单 7. PersonDao 的 Spring 配置

<bean id="personDao" parent="abstractDao">
    <property name="proxyInterfaces">
        <value>genericdaotest.dao.PersonDao</value>
    </property>
    <property name="target">
        <bean parent="abstractDaoTarget">
            <constructor-arg>
                <value>genericdaotest.domain.Person</value>
            </constructor-arg>
        </bean>
    </property>
</bean>
        

在清单 8 中，可以看到使用了这个更新后的 DAO 版本：

清单 8. 使用类型安全接口

public void someMethodCreatingAPerson() {
    ...
    PersonDao dao = (PersonDao)
     beanFactory.getBean("personDao"); // This should normally be injected

    Person p = new Person("Per", 90);
    dao.create(p);

    List<Person> result = dao.findByName("Per"); // Runtime exception
}
        

虽然清单 8 中的代码是使用类型安全 PersonDao 接口的正确方法，但 DAO 的实现并不完整。调用 findByName() 会导致运行时异常。问题在于我还没有实现调用 findByName() 所必需的查询。剩下要做的就是指定查询。为更正该问题，我使用了 Hibernate 命名查询。

Hibernate 命名查询

使用 Hibernate，可以在 Hibernate 映射文件 (hbm.xml) 中定义 HQL 查询并为其命名。稍后可以通过简单地引用给定名称来在 Java 代码中使用该查询。该方法的优点之一是能够在部署时优化查询，而无需更改代码。您一会将会看到，另一个优点是无需编写任何新 Java 实现代码，就可以实现 “完整的” DAO。清单 9 是带有命名查询的映射文件的示例：

清单 9. 带有命名查询的映射文件

 <hibernate-mapping package="genericdaotest.domain">
     <class name="Person">
         <id name="id">
             <generator class="native"/>
         </id>
         <property name="name" />
         <property name="weight" />
     </class>

     <query name="Person.findByName">
         <![CDATA[select p from Person p where p.name = ? ]]>
     </query>
 </hibernate-mapping>
        

清单 9 定义了域类 Person 的 Hibernate 映射，该域类具有两个属性：name 和 weight。Person 是具有上述属性的简单 POJO。该文件还包含一个在数据库中查找 Person 所有实例的查询，其中 “name” 等于提供的参数。Hibernate 不为命名查询提供任何真正的名称空间功能。出于讨论目的，我为所有查询名称都加了域类的短（非限定）名称作为前缀。在现实世界中，使用包括包名称的完全类名可能是更好的主意。

逐步概述

您已经看到了为任何域对象创建和配置新 DAO 所必需的全部步骤。三个简单的步骤是：

1. 定义一个接口，它扩展 GenericDao 并包含所需的任何查找器方法。
2. 将每个查找器的命名查询添加到域对象的 hbm.xml 映射文件。
3. 为 DAO 添加 10 行 Spring 配置文件。

查看执行查找器方法的代码（只编写了一次！）来结束我的讨论。

可重用的 DAO 类

使用的 Spring advisor 和 interceptor 很简单，事实上它们的工作是向后引用 GenericDaoHibernateImplClass。方法名以 “find” 打头的所有调用都传递给 DAO 和单个方法 executeFinder()。

清单 10. FinderIntroductionAdvisor 的实现

public class FinderIntroductionAdvisor extends DefaultIntroductionAdvisor {
    public FinderIntroductionAdvisor() {
        super(new FinderIntroductionInterceptor());
    }
}

public class FinderIntroductionInterceptor implements IntroductionInterceptor {

    public Object invoke(MethodInvocation methodInvocation) throws Throwable {

        FinderExecutor genericDao = (FinderExecutor) methodInvocation.getThis();

        String methodName = methodInvocation.getMethod().getName();
        if (methodName.startsWith("find")) {
            Object[] arguments = methodInvocation.getArguments();
            return genericDao.executeFinder(methodInvocation.getMethod(), arguments);
        } else {
            return methodInvocation.proceed();
        }
    }

    public boolean implementsInterface(Class intf) {
        return intf.isInterface() && FinderExecutor.class.isAssignableFrom(intf);
    }
}

executeFinder() 方法

清单 10 的实现中惟一缺少的是 executeFinder() 实现。该代码查看调用的类和方法的名称，并使用配置上的约定将其与 Hibernate 查询的名称相匹配。还可以使用 FinderNamingStrategy 来支持其他命名查询的方法。默认实现查找叫做 “ClassName.methodName” 的查询，其中 ClassName 是不带包的短名称。清单 11 完成了泛型类型安全 DAO 实现：

清单 11. executeFinder() 的实现

public List<T> executeFinder(Method method, final Object[] queryArgs) {
     final String queryName = queryNameFromMethod(method);
     final Query namedQuery = getSession().getNamedQuery(queryName);
     String[] namedParameters = namedQuery.getNamedParameters();
     for(int i = 0; i < queryArgs.length; i++) {
             Object arg = queryArgs[i];
             Type argType =  namedQuery.setParameter(i, arg);
      }
      return (List<T>) namedQuery.list();
 }

 public String queryNameFromMethod(Method finderMethod) {
     return type.getSimpleName() + "." + finderMethod.getName();
 }

结束语

在 Java 5 之前，该语言不支持编写既类型安全又 泛型的代码，您必须只能选择其中之一。在本文中，您已经看到一个结合使用 Java 5 泛型与 Spring 和 Hibernate（以及 AOP）等工具来提高生产率的示例。泛型类型安全 DAO 类相当容易编写 —— 您只需要单个接口、一些命名查询和为 Spring 配置添加的 10 行代码 —— 而且可以极大地减少错误并节省时间。

几乎本文的所有代码都是可重用的。尽管您的 DAO 类可能包含此处没有实现的查询和操作类型（比如，批操作），但使用我所展示的技术，您至少应该能够实现其中的一部分。参阅 参考资料 了解其他泛型类型安全 DAO 类实现。

致谢

自 Java 语言中出现泛型以来，单个泛型类型安全 DAO 的概念已经成为主题。我曾在 JavaOne 2004 中与 Don Smith 简要讨论了泛型 DAO 的灵活性。本文使用的 DAO 实现类旨在作为示例实现，实际上还存在其他实现。例如，Christian Bauer 已经发布了带有 CRUD 操作和标准搜索的实现，Eric Burke 也在该领域做出了工作。我确信将会有更多的实现出现。我要额外感谢 Christian，他目睹了我编写泛型类型安全 DAO 的第一次尝试并提出改进建议。最后，我要感谢 Ramnivas Laddad 的无价帮助，他审阅了本文。

代码下载

http://download.boulder.ibm.com/ibmdl/pub/software/dw/java/j-genericdao.zip