1.Spring Data

Spring Data 是 Spring 的一個子項目，旨在統一和簡化各類型數據的持久化存儲方式，而不拘泥于是關系型數據庫還是 NoSQL 數據庫。

無論是哪種持久化存儲方式，數據訪問對象（Data Access Objects，DAO）都會提供對對象的增加、刪除、修改和查詢的方法，以及排序和分頁方法等。

Spring Data 提供了基于這些層面的統一接口（如：CrudRepository、PagingAndSortingRepository），以實現持久化的存儲。

Spring Data 包含多個子模塊，主要分為主模塊和社區模塊。

1.1 主要模塊

模塊名稱	作用
Spring Data Commons	提供共享的基礎框架，適合各個子項目使用，支持跨數據庫持久化。
Spring Data JDBC	提供了對 JDBC 的支持，其中封裝了 JDBCTemplate。
Spring Data JDBC Ext	提供了對 JDBC 的支持，并擴展了標準的 JDBC，支持 Oracle RAD、高級隊列和高級數據類型。
Spring Data JPA	簡化創建 JPA 數據訪問層和跨存儲的持久層功能。
Spring Data KeyValue	集成了 Redis 和 Riak，提供多個常用場景下的簡單封裝，便于構建 key-value 模塊。
Spring Data LDAP	集成了 Spring Data repository 對 Spring LDAP 的支持。
Spring Data MongoDB	集成了對數據庫 MongoDB 支持。
Spring Data Redis	集成了對 Redis 的支持。
Spring Data REST	集成了對 RESTful 資源的支持。
Spring Data for Apache Cassandra	集成了對大規模、高可用數據源 Apache Cassandra 的支持。
Spring Data for Apace Geode	集成了對 Apache Geode 的支持。
Spring Data for Apache Solr	集成了對 Apache Solr 的支持。
Spring Data for Pivotal GemFire	集成了對 Pivotal GemFire 的支持。

1.2 社區模塊

模塊名稱	作用
Spring Data Aerospike	集成了對 Aerospike 的支持
Spring Data ArangoDB	集成了對 ArangoDB 的支持。
Spring Data Couchbase	集成了對 Couchbase 的支持。
Spring Data Azure Cosmos DB	集成了對 Azure Cosmos 的支持。
Spring Data Cloud Datastore	集成了對 Google Datastore 的支持
Spring Data Cloud Spanner	集成了對 Google Spanner 的支持。
Spring Data DynamoDB	集成了對 DynamoDB 的支持。
Spring Data Elasticsearch	集成了對搜索引擎框架 Elasticsearch 的支持。
Spring Data Hazelcast	集成了對 Hazelcast 的支持。
Spring Data Jest	集成了對基于 Jest REST client 的 Elasticsearch 的支持。
Spring Data Neo4j	集成了對 Neo4j 數據庫的支持。
Spring Data Vault	集成了對 Vault 的支持。

2.JPA

JPA（Java Persistence APl）是 Java 的持久化 API，用于對象的持久化。它是一個非常強大的 ORM 持久化的解決方案，免去了使用 JDBCTemplate 開發的編寫腳本工作。JPA 通過簡單約定好接口方法的規則自動生成相應的 JPQL 語句，然后映射成 POJO 對象。

JPA 是一個規范化接口，封裝了 Hibernate 的操作作為默認實現，讓用戶不通過任何配置即可完成數據庫的操作。JPA、Spring Data 和 Hibernate 的關系如下圖所示。

Hibernate 主要通過 hibernate-annotation、hibernate-entitymanager 和 hibernate-core 三個組件來操作數據。

• hibernate-annotation：是 Hibernate 支持 annotation 方式配置的基礎，它包括標準的 JPAannotation、Hibernate 自身特殊功能的 annotation。
• hibernate-core：是 Hibernate 的核心實現，提供了 Hibernate 所有的核心功能。
• hibernate-entitymanager：實現了標準的 JPA，它是 hibernate-core 和 JPA 之間的適配器，它不直接提供 ORM 的功能，而是對 hibernate-core 進行封裝，使得 Hibernate 符合 JPA 的規范。

如果要 JPA 創建《Java 的數據庫連接模板：JDBCTemplate》中 “2.2 新建實體類” 里的實體，可使用以下代碼來實現。

@Data
@Entity
public class User {private int id;@Id// id 的自增由數據庫自動管理@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)private String username;private String password;
}

對比 JPA 與 JDBCTemplate 創建實體的方式可以看出：JPA 的實現方式簡單明了，不需要寫映射（支持自定義映射），只需要設置好屬性即可。id 的自增由數據庫自動管理，也可以由程序管理，其他的工作 JPA 自動處理好了。

3.使用 JPA

要使用 JPA，只要加入它的 Starter 依賴，然后配置數據庫連接信息。

3.1 添加 JPA 和 MySQL 數據庫的依賴

下面以配置 JPA 和 MySQL 數據庫的依賴為例，具體配置見以下代碼：

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><scope>runtime</scope>
</dependency>

3.2 配置數據庫連接信息

Spring Boot 項目使用 MySQL 等關系型數據庫，需要配置連接信息，可以在 application.properties 文件中進行配置。以下代碼配置了與 MySQL 數據庫的連接信息：

spring.datasource.url=jdbc:mysql://127.0.0.1/book?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&serverTimezone=UTC&useSSL=true
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
spring.jpa.properties.hibernate.hbm2ddl.auto=update
spring.jpa.properties.hibernate.dialect=org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect
spring.jpa.show-sql= true

• spring.datasource.username：要填寫的數據庫用戶名。
• spring.datasource.password：要填寫的數據庫密碼。
• spring.jpa.show-sql：開發工具的控制臺是否顯示 SQL語句，建議打開。
• spring.jpa.properties.hibernate.hbm2ddl.auto：hibernate 的配置屬性，其主要作用是自動創建、更新、驗證數據庫表結構。該參數的幾種配置如下表所示。

屬性	說明
create	每次加載 Hibernate 時都會刪除上一次生成的表，然后根據 Model 類再重新生成新表，哪怕沒有任何改變也會這樣執行，這會導致數據庫數據的丟失。
create-drop	每次加載 Hibernate 時會根據 Model 類生成表，但是 sessionFactory 一旦關閉，表就會自動被刪除。
update	最常用的屬性。第一次加載 Hibernate 時會根據 Model 類自動建立表的結構（前提是先建立好數據庫）。以后加載 Hibernate 時，會根據 Model 類自動更新表結構，即使表結構改變了，但表中的數據仍然存在，不會被刪除。要注意的是，當部署到服務器后，表結構是不會被馬上建立起來的，要等應用程序第一次運行起來后才會建立。Update 表示如果 Entity 實體的字段發生了變化，那么直接在數據庫中進行更新。
validate	每次加載 Hibernate 時，會驗證數據庫的表結構，只會和數據庫中的表進行比較，不會創建新表，但是會插入新值。

4.了解 JPA 注解和屬性

4.1 常用注解

注解	說明
@Entity	聲明類為實體
@Table	聲明表名，@Entity 和 @Table 注解一般一塊使用，如果表名和實體類名相同，那么 @Table 可以省略
@Basic	指定非約束明確的各個字段
@Embedded	用于注釋屬性，表示該屬性的類是嵌入類（@embeddable 用于注釋 Java 類的，表示類是嵌入類）
@Id	指定的類的屬性，一個表中的主鍵
@GeneratedValue	指定如何標識屬性可以被初始化，如 @GeneratedValue(strategy=GenerationType.SEQUENCE, generator="repair_seq")，表示主鍵生成策略是 sequence，還有 Auto、Identity、Native 等
@Transient	表示該屬性并非一個數據庫表的字段的映射，ORM 框架將忽略該屬性。如果一個屬性并非數據庫表的字段映射，就務必將其標示為 @Transient，即它是不持久的，為虛擬字段
@Column	指定持久屬性，即字段名。如果字段名與列名相同，則可以省略。使用方法，如 @Column(length=11, name="phone", nullable=false, columnDefinition="varchar(11) unique comment '電話號碼'")
@SequenceGenerator	指定在 @GeneratedValue 注解中指定的屬性的值。它創建一個序列
@TableGenerator	在數據庫生成一張表來管理主鍵生成策略
@AccessType	這種類型的注釋用于設置訪問類型。如果設置 @AccessType(FIELD)，則可以直接訪問變量，并且不需要使用 Getter 和 Setter 方法，但必須為 public 屬性。如果設置 @AccessType(PROPERTY)，則通過 Getter 和 Setter 方法訪問 Entity 的變量
@UniqueConstraint	指定的字段和用于主要或輔助表的唯一約束
@ColumnResult	可以參考使用 select 子句的 SQL 查詢中的列名
@NamedQueries	指定命名查詢的列表
@NamedQuery	指定使用靜態名稱的查詢
@Basic	指定實體屬性的加載方式，如 @Basic(fetch=FetchType.LAZY)
@Jsonignore	作用是 JSON 序列化時將 Java Bean 中的一些屬性忽略掉，序列化和反序列化都受影響

4.2 映射關系的注解

注解	說明
@JoinColumn	指定一個實體組織或實體集合。用在 多對一 和 一對多 的關聯中
@OneToOne	定義表之間 一對一 的關系
@OneToMany	定義表之間 一對多 的關系
@ManyToOne	定義表之間 多對一 的關系
@ManyToMany	定義表之間 多對多 的關系

4.3 映射關系的屬性

屬性名	說明
targetEntity	表示默認關聯的實體類型，默認為當前標注的實體類。
cascade	表示與此實體一對一關聯的實體的級聯樣式類型，以及當對實體進行操作時的策略。在定義關系時經常會涉及是否定義 Cascade（級聯處理）屬性，如果擔心級聯處理容易造成負面影響，則可以不定義。它的類型包括 CascadeType.PERSIST（級聯新建）、CascadeType.REMOVE（級聯刪除）、CascadeType.REFRESH（級聯刷新）、CascadeType.MERGE（級聯更新）、CascadeType.ALL（級聯新建、更新、刪除、刷新）。
fetch	該實體的加載方式，包含 LAZY 和 EAGER。
optional	表示關聯的實體是否能夠存在 null 值。默認為 true，表示可以存在 null 值。如果為 false，則要同時配合使用 @JoinColumn 標記。
mappedBy	雙向關聯實體時使用，標注在不保存關系的實體中。
JoinColumn	關聯指定列。該屬性值可接收多個 @JoinColumn。用于配置連接表中外鍵列的信息。@JoinColumn 配置的外鍵列參照當前實體對應表的主鍵列。
JoinTable	兩張表通過中間的關聯表建立聯系時使用，即多對多關系。
PrimaryKeyJoinColumn	主鍵關聯。在關聯的兩個實體中直接使用注解 @PrimaryKeyJoinColumn 注釋。

懶加載 LAZY 和實時加載 EAGER 的目的是，實現關聯數據的選擇性加載。

• 懶加載 是一種延遲加載策略，即在真正需要訪問對象的屬性時，才從數據庫中加載數據。當 Hibernate 在查詢數據庫時遇到關聯對象（如一對多、多對一、多對多等關系），并不會立即加載關聯對象的數據，而只會加載主鍵 ID。只有當程序真正需要訪問關聯對象的屬性時，Hibernate 才會發出 SQL 語句去加載數據。這種策略的優點在于，如果程序并不需要訪問關聯對象的所有屬性，那么就可以節省數據庫訪問的開銷，提高程序性能。但是，如果在使用懶加載的對象后關閉了 Session，那么在訪問其關聯對象的屬性時，就會拋出 LazyInitializationException 異常，因為 Hibernate 需要在 Session 的作用范圍內才能發出 SQL 語句加載數據。
• 實時加載 是一種積極加載策略，即在加載一個對象時，會立即加載與其關聯的所有對象。當 Hibernate 在查詢數據庫時遇到關聯對象，會立即發出 SQL 語句加載關聯對象的數據，并將其全部加載到內存中。這種策略的優點在于，程序可以隨時訪問關聯對象的屬性，而無需擔心 Session 是否已經關閉。但是，如果關聯對象的數據量很大，那么就會消耗大量的內存，并可能導致性能下降。

在 Spring Data JPA 中，要控制 Session 的生命周期，否則會出現 could not initialize proxy [xxxx#18] - no Session 錯誤。可以在配置文件中配置以下代碼來控制 Session 的生命周期：

spring.jpa.open-in-view=true
spring.jpa.properties.hibernate.enable_lazy_load_no_trans=true

5.用 JPA 構建實體數據表

下面通過實例來體驗如何通過 JPA 構建對象/關系映射的實體模型。

package com.example.demo.entity;import lombok.Data;import javax.persistence.*;
import javax.validation.constraints.NotEmpty;
import javax.validation.constraints.Size;
import java.io.Serializable;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;@Entity
@Data
public class Article implements Serializable {@Id@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)private long id;@Column(nullable = false, unique = true)@NotEmpty(message = "標題不能為空")private String title;@Column(columnDefinition = "enum('圖','圖文','文')")private String type;private Boolean available = Boolean.FALSE;@Size(min = 0, max = 20)private String keyword;@Size(max = 255)private String description;@Column(nullable = false)private String body;@Transientprivate List keywordlists;public List getKeywordlists() {return Arrays.asList(this.keyword.trim().split("|"));}public void setKeywordlists(List keywordlists) {this.keywordlists = keywordlists;}
}

如果想創建虛擬字段，則通過在屬性上加注解 @Transient 來解決。

運行項目后會自動生成數據表。完成后的數據表如下圖所示。