Hibernate框架中直接操作JDBC接口實例

作者：唐清原 2010-04-19 08:51:30

本文分析了Hibernate框架在處理復雜查詢功能上的效率問題，提出并實現了一個在Hibernate框架內提供直接JDBC操作接口的解決方案，并實際驗證了該解決方案的有效性。

Hibernate是一個開放源代碼的對象關系映射框架，它對JDBC進行了非常輕量級的對象封裝，使得Java程序員可以隨心所欲的使用面向對象編程思維來操縱數據庫。

Hibernate的優勢在于屏蔽了數據庫細節，對于新增修改刪除的數據層操作，不再需要跟具體的SQL語句打交道，簡單的對對象實例進行增刪改操作即可。但是，對于多表關聯、分組統計、排序等復雜的查詢功能時，由于Hibernate自身的O-R映射機制，父子表之間關聯取數據會產生大量冗余的查詢操作，性能低下。此類情況下，直接使用JDBC的SQL語句反而更加靈活和高效。

Hibernate框架處理復雜查詢問題實例分析

考慮如下數據庫實體示例，表A為主表，表B和表C為子表，A與B、A與C表均為1對多關系，在B表和C表中以A_ID外鍵字段關聯A表父記錄。

圖 1.數據庫實體示例圖

在Hibernate框架中，通常采用以下配置方式完成A表與B，C表父子實體之間的級聯查詢操作，Hibernate實體配置xml如下：

清單1.hibernate實體配置xml  
A.hbm.xml:  
<hibernate-mapping> 
<classnameclassname="XXX.XXX.A"table="A"> 
<idnameidname="id"type="long"> 
<columnnamecolumnname="ID"/> 
<generatorclassgeneratorclass="assigned"> 
</generator> 
</id> 
<setnamesetname="children_B"cascade="delete"inverse="true"lazy="false"> 
<keycolumnkeycolumn="A_ID"></key> 
<one-to-manyclassone-to-manyclass="XXX.XXX.B"/> 
</set> 
<setnamesetname="children_C"cascade="delete"inverse="true"lazy="false"> 
<keycolumnkeycolumn="A_ID"></key> 
<one-to-manyclassone-to-manyclass="XXX.XXX.C"/> 
</set> 
</class> 
</hibernate-mapping> 
 
B.hbm.xml:  
<hibernate-mapping> 
<classnameclassname="XXX.XXX.B"table="B"> 
<idnameidname="id"type="long"> 
<columnnamecolumnname="ID"/> 
<generatorclassgeneratorclass="assigned"> 
</generator> 
</id> 
<propertynamepropertyname="a_id"type="long"> 
<columnnamecolumnname="A_ID"> 
</column> 
</property> 
</class> 
</hibernate-mapping> 
 
C.hbm.xml  
<hibernate-mapping> 
<classnameclassname="XXX.XXX.C"table="C"> 
<idnameidname="id"type="long"> 
<columnnamecolumnname="ID"/> 
<generatorclassgeneratorclass="assigned"> 
</generator> 
</id> 
<propertynamepropertyname="a_id"type="long"> 
<columnnamecolumnname="A_ID"> 
</column> 
</property> 
</class> 
</hibernate-mapping>

對應的Hibernate領域實體類代碼示例如下：

清單2.hibernate實體類示例  
A.java:  
publicclassAimplementsjava.io.Serializable,Comparable{  
privatelongid;  
privateSetchildren_b=newHashSet<B>();  
privateSetchildren_c=newHashSet<C>();  
 
publicA(longid){  
this.id=id;  
}  
 
publiclonggetId(){  
returnid;  
}  
 
publicvoidsetId(longid){  
this.id=id;  
}  
 
publicSetgetChildern_b(){  
returnchildren_b;  
}  
 
publicvoidsetChildren_b(Setchildren_b){  
this.children_b=children_b;  
}  
 
publicSetgetChildern_c(){  
returnchildren_c;  
}  
 
publicvoidsetChildren_c(Setchildren_c){  
this.children_c=children_c;  
}  
 
publicintcompareTo(Objectother){  
AotherSubject=(A)other;  
longcurAmount=this.getChildren_b().size()+this.getChildren_c().size();  
longotherAmount=otherSubject.getChildren_b().size()  
 +otherSubject.getChildren_c().size();  
if(curAmount<otherAmount)  
{  
return-1;  
}  
elseif(curAmount>otherAmount)  
{  
return1;  
}  
else  
{  
return0;  
}  
}  
}  
 
B.java:  
publicclassBimplementsjava.io.Serializable,Comparable{  
privatelongid;  
privatelonga_id;  
 
publiclonggetId(){  
returnid;  
}  
 
publicvoidsetId(longid){  
this.id=id;  
}  
 
publiclonggetA_id(){  
returna_id;  
}  
 
publicvoidsetA_id(longa_id){  
this.a_id=a_id;  
}  
 
publicB(longid){  
this.id=id;  
}  
}  
 
C.java:  
publicclassCimplementsjava.io.Serializable,Comparable{  
privatelongid;  
privatelonga_id;  
 
publiclonggetId(){  
returnid;  
}  
 
publicvoidsetId(longid){  
this.id=id;  
}  
 
publiclonggetA_id(){  
returna_id;  
}  
 
publicvoidsetA_id(longa_id){  
this.a_id=a_id;  
}  
 
publicC(longid){  
this.id=id;  
}  
}

假設現在要統計A表中從屬的B表和C表記錄之和最高的top10的A表記錄，在Hibernate框架下，由于取A表對應的數據庫記錄時，已關聯取出了對應的B、C表子記錄存放于A實體類的children_a，children_c的屬性中，因此top10的功能可以通過比較每個A表實體類中children_a、children_c的Set的size大小并進行排序得到，其代碼示例如下：

清單3.排序代碼示例  
privateArrayList<A>sortAByAmount(ArrayList<A>all)  
{  
for(inti=0;i<all.size();i++)  
{  
for(intj=0;j<all.size()-i-1;++j)  
{  
if(all.get(j).compareTo(all.get(j+1))<=0)  
{  
Atemp=all.get(j);  
all.set(j,all.get(j+1));  
all.set(j+1,temp);  
}  
}  
}  
returnall;  
}

表面看來很方便，但是由于Hibernate是面向對象的O-R映射機制，每一條A表記錄的查詢實際都關聯有兩條B、C表查詢的SQL產生，我們可以看到Hibernate的SQL日志中：

清單4.Hibernatesql日志示例  
Hibernate:selecta0_.IDasID2_fromAa0_wherea0_.ID='1' 
Hibernate:selectb0_.IDasID2_,b0_.A_IDasA_ID2_fromBb0_whereb0_.ID=?  
Hibernate:selectc0_.IDasID2_,c0_.A_IDasA_ID2_fromCc0_wherec0_.ID=?

由上述Sql日志可以看出，每一條A表記錄的取出，都伴隨以A表ID為查詢條件關聯B，C表中A_ID外鍵字段的2條取子記錄的sql，這是由A.hbm.xml配置中“lazy=false”決定的。#p#

這種情況下，當A和B、C表中數據量越來越大時，A表取實體的操作開銷將隨著sql查詢的增多而增大，并且在緊接著的排序過程中，即使采用業界最快的快速排序算法，排序時間依然是隨原始排序實體數量的線性關系（O(nlgn)），效率會線性下降，最終無法滿足客戶的前臺查詢的效率要求。此類情況下如直接采用JDBC，則只需一條如下的SQL語句，即可完成該功能：

清單5.直接JDBC操作sql  
select  
tab1.ID,  
tab1.sumCol+tab2.sumCol  
from  
(  
selecta.ID,  
count(b.ID)sumCol  
fromAaleftjoinBbona.ID=b.ID  
GROUPBY  
a.ID  
)tab1,  
(  
selecta.ID,  
count(c.ID)sumCol  
fromAaleftjoinCcona.ID=c.ID  
GROUPBY  
a.ID  
)tab2  
wheretab1.ID=tab2.ID  
orderbytab1.sumCol+tab2.sumColdesc

在以上JDBC方式下，即使A、B、C表的數據量持續增長，仍然只有1條SQL的開銷，不會出現SQL遞增的情況，因此耗時是在可控制的區間內的。并且讀者可以注意到上述SQL將3表關聯拆分成了2個子查詢，這樣避免了3表做笛卡爾積的數量和，進一步提高了查詢效率。由此可見，直接操作JDBC，除SQL的開銷可控外，還可以利用數據庫層各種機制，如上述查詢語句中的leftjoin、子查詢、索引…，靈活的調整SQL語句，以達到最佳的查詢性能。

由上可實例可看出，在多表關聯、排序等復雜的查詢情況下，Hibernate框架由于其自身對象封裝的特殊性，不能像JDBC直接操作SQL那樣很好的解決查詢中高效性和靈活性方面的需求，且由于其屏蔽了數據庫的底層，開發人員看到的只是Hibernate提供的數據層API，無法與靈活的使用SQL語句等數據庫底層細節。因此，有必要在Hibernate框架中提供直接操作JDBC的接口。

在Hibernate框架中提供操作JDBC的接口的解決方案

Hibernate的session機制

我們知道Hibernate框架本身也是建立在JDBC之上的數據持久層實現，因此，要在框架本身提供操作JDBC的接口，需要切入其對JDBC封裝的細節。通過研究和查閱Hibernate的框架源代碼及參考文檔，我們發現，Hibernate的Session會話是進行持久化的基礎，所有的持久化操作都是在Session的基礎上進行的，在實現上它是和JDBC中的connection數據庫連接綁定的，也就是說，Hibernate的會話域基于一個實際的connection類實例，二者之間的關系如下圖所示：

圖 2.Hibernate Session機制示意圖

由上可以看到，Hibernate中的session是單線程的，代表了一次會話的過程。實際上是把一個JDBCConnection打包了，每一個Session實例和一個數據庫事務綁定。其生命周期是與與之關聯的connection實例的生命周期一致的。

具體解決方案

由上面的Hibernate的Session機制我們意識到，只要能獲取到Hibernate當前會話中的Connection，則獲得了JDBC的底層數據庫連接實例，剩下就都是JDBC的范疇了。再查閱Hibernate的API，發現HibernateTemplate類中SessionFactory成員的getCurrentSession()方法即可獲得Hibernate環境下的當前活動的Session會話，而Hibernate中Session實例的connection()方法即可獲得該會話中綁定的Connection數據庫連接實例。

問題迎刃而解了，既然可以操作Connection實例，那與之關聯的Statement、ResultSet等基本JDBC類均在我們控制范圍中了，我們采用接口模式設計一個輕量級解決方案，使其在保持原Hibernate的增刪改操作方式前提下靈活提供操作JDBC的接口。設計類圖如下圖所示：

圖 3.解決方案設計類示意圖

設計中，AbstractHibernateDao類作為DAO操作的基本類，保留原有Hibenrate框架下的新增，修改，刪除等API。BaseHibernateDao類繼承AbstractHibernateDao類，在此類中增加了直接操作JDBC的接口。設計getConnection方法獲取JDBC的數據庫連接實例，設計getObjectsBySql方法作為對外的主要接口，該方法調用fetchObjects方法，這是具體的數據庫記錄到領域對象的轉換操作，需要使用者override該方法以完成自有領域對象的填充細節。實際實現的類代碼如下所示：

清單6.解決方案實現代碼  
AbstractHibernateDao.java:  
abstractpublicclassAbstractHibernateDaoextendsHibernateDaoSupport{  
 
protectedLoglogger=LogFactory.getLog(getClass());  
protectedClassentityClass;  
 
protectedClassgetEntityClass(){  
returnentityClass;  
}  
 
publicListgetAll(){  
returngetHibernateTemplate().loadAll(getEntityClass());  
}  
 
publicvoidsave(Objecto){  
getHibernateTemplate().saveOrUpdate(o);  
}  
 
publicvoidremoveById(Serializableid){  
remove(get(id));  
}  
 
publicvoidremove(Objecto){  
getHibernateTemplate().delete(o);  
}  
 
}  
 
BaseHibernateDao.java:  
abstractpublicclassBaseHibernateDaoextendsAbstractHibernateDao{  
publicConnectiongetConnection()  
{  
try  
{  
 
SessioncurSeesion=null;  
Connectioncon=null;  
curSeesion=super.getHibernateTemplate().getSessionFactory()  
 .getCurrentSession();  
con=curSeesion.connection();  
returncon;  
}  
catch(Exceptiones)  
{  
System.out.println(es.getMessage());  
returnnull;  
}  
 
}  
 
publicArrayList<Object>fetchObjects(ResultSetrs)  
{  
ArrayList<Object>ret=newArrayList<Object>();  
//example:  
//while(rs.next())  
//{  
//Objectobject=newObject();  
//rs.getString(1);  
//rs.getString(2);  
//ret.add(object);      
//}  
returnret;  
}  
 
publicArrayList<Object>getObjectsBySql(StringpureSql)  
{  
Connectioncon=curSeesion.connection();  
ps=con.prepareStatement(sqlbuf.toString());  
rs=ps.executeQuery();  
try  
{  
returnthis.fetchObjects(rs);   
     
}  
catch(Exceptiones)  
{  
System.out.println(es.getMessage());  
returnnull;  
}  
finally  
{  
try  
{  
ps.close();  
rs.close();  
con.close();  
}  
catch(SQLExceptione){  
//TODOAuto-generatedcatchblock  
e.printStackTrace();  
}  
     
}  
}  
}

使用該解決方案時，只需要將代碼包解壓至項目源代碼目錄，在想要直接操作JDBC接口的DAO模塊繼承BaseHibernateDao類，然后重寫fetchObjects方法填入從自身數據庫表字段填充到領域對象的操作,即可輕松調用getObjectsBySql傳入原生SQL語句，返回具體的領域對象實體集合，當然使用者也可以通過getConnection獲得JDBC的Connection實例來進行自己需要的特定的JDBC底層操作。仍然以上文中的A、B、C表為例，采用該解決方案完成top10取數的代碼示例如下：

清單7.使用解決方案示例  
publicclasstestDAOextendsBaseHibernateDao{  
 
privateStringsqlQuery="selecttab1.ID,tab1.sumCol+tab2.sumCol"+  
"from(selecta.ID,count(b.ID)sumCol"+  
"fromAaleftjoinBbona.ID=b.ID"+  
"GROUPBYa.ID)tab1,"+  
"(selecta.ID,count(c.ID)sumCol"+  
"fromAaleftjoinCcona.ID=c.ID"+  
"GROUPBYa.ID)tab2"+  
"wheretab1.ID=tab2.ID"+  
"orderbytab1.sumCol+tab2.sumColdesc";  
 
@override  
publicArrayList<A>fetchObjects(ResultSetrs)  
{  
ArrayList<A>ret=newArrayList<A>();  
intcount=1;  
while(rs.next())  
{  
Aa=newA();  
a.setId(rs.getLong(1));  
System.out.println("top"+(count++)+"amount:"+rs.getLong(2));  
ret.add(object);      
}  
returnret;  
}  
 
}

解決方案驗證

在實際mySql數據庫環境中，以A表數據量1000條，B表數據量3W多條，C表數據量2000條情況下進行上文中提到的top 10的操作，采用Hibernate的耗時和用JDBC接口解決方案的效率比較如下：

表 1.Hibernate框架方式與JDBC接口方式效率比較

表 2.Hibernate框架方式與JDBC接口方式效率比較

由以上結果可以看出：在數據量遞增的情況下，采用Hibernate方式下效率與庫表數據呈線性增長，且排序的操作的效率也是一樣，而直接采用JDBC接口解決方案下效率遠遠高于Hibernate方式，且在數據量增長的情況下耗時的增長速度處于合理的區間內。

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責任編輯：王曉東來源： IBM

Hibernate JDBC

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Hibernate框架中直接操作JDBC接口實例