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<title>09 数据抽象：Spring Data 如何对数据访问过程进行统一抽象？.md.html</title>
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<span>技术文章摘抄</span>
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<li><a href="../">上一级</a></li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/00 开篇词 从零开始：为什么要学习 Spring Boot？.md.html">00 开篇词 从零开始：为什么要学习 Spring Boot？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/01 家族生态：如何正确理解 Spring 家族的技术体系？.md.html">01 家族生态：如何正确理解 Spring 家族的技术体系？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/02 案例驱动：如何剖析一个 Spring Web 应用程序？.md.html">02 案例驱动：如何剖析一个 Spring Web 应用程序？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/03 多维配置：如何使用 Spring Boot 中的配置体系？.md.html">03 多维配置：如何使用 Spring Boot 中的配置体系？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/04 定制配置：如何创建和管理自定义的配置信息？.md.html">04 定制配置：如何创建和管理自定义的配置信息？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/05 自动配置：如何正确理解 Spring Boot 自动配置实现原理？.md.html">05 自动配置：如何正确理解 Spring Boot 自动配置实现原理？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/06 基础规范：如何理解 JDBC 关系型数据库访问规范？.md.html">06 基础规范：如何理解 JDBC 关系型数据库访问规范？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/07 数据访问：如何使用 JdbcTemplate 访问关系型数据库？.md.html">07 数据访问：如何使用 JdbcTemplate 访问关系型数据库？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/08 数据访问：如何剖析 JdbcTemplate 数据访问实现原理？.md.html">08 数据访问：如何剖析 JdbcTemplate 数据访问实现原理？</a>
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</li>
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<li>
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<a class="current-tab" href="/专栏/Spring Boot 实战开发/09 数据抽象：Spring Data 如何对数据访问过程进行统一抽象？.md.html">09 数据抽象：Spring Data 如何对数据访问过程进行统一抽象？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/10 ORM 集成：如何使用 Spring Data JPA 访问关系型数据库？.md.html">10 ORM 集成：如何使用 Spring Data JPA 访问关系型数据库？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/11 服务发布：如何构建一个 RESTful 风格的 Web 服务？.md.html">11 服务发布：如何构建一个 RESTful 风格的 Web 服务？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/12 服务调用：如何使用 RestTemplate 消费 RESTful 服务？.md.html">12 服务调用：如何使用 RestTemplate 消费 RESTful 服务？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/13 服务调用：如何正确理解 RestTemplate 远程调用实现原理？.md.html">13 服务调用：如何正确理解 RestTemplate 远程调用实现原理？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/14 消息驱动：如何使用 KafkaTemplate 集成 Kafka？.md.html">14 消息驱动：如何使用 KafkaTemplate 集成 Kafka？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/15 消息驱动：如何使用 JmsTemplate 集成 ActiveMQ？.md.html">15 消息驱动：如何使用 JmsTemplate 集成 ActiveMQ？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/16 消息驱动：如何使用 RabbitTemplate 集成 RabbitMQ？.md.html">16 消息驱动：如何使用 RabbitTemplate 集成 RabbitMQ？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/17 安全架构：如何理解 Spring 安全体系的整体架构？.md.html">17 安全架构：如何理解 Spring 安全体系的整体架构？</a>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/18 用户认证：如何基于 Spring Security 构建用户认证体系？.md.html">18 用户认证：如何基于 Spring Security 构建用户认证体系？</a>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/19 服务授权：如何基于 Spring Security 确保请求安全访问？.md.html">19 服务授权：如何基于 Spring Security 确保请求安全访问？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/20 服务监控：如何使用 Actuator 组件实现系统监控？.md.html">20 服务监控：如何使用 Actuator 组件实现系统监控？</a>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/21 指标定制：如何实现自定义度量指标和 Actuator 端点？.md.html">21 指标定制：如何实现自定义度量指标和 Actuator 端点？</a>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/22 运行管理：如何使用 Admin Server 管理 Spring 应用程序？.md.html">22 运行管理：如何使用 Admin Server 管理 Spring 应用程序？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/23 数据测试：如何使用 Spring 测试数据访问层组件？.md.html">23 数据测试：如何使用 Spring 测试数据访问层组件？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/24 服务测试：如何使用 Spring 测试 Web 服务层组件？.md.html">24 服务测试：如何使用 Spring 测试 Web 服务层组件？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/结束语 以终为始：Spring Boot 总结和展望.md.html">结束语 以终为始：Spring Boot 总结和展望</a>
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</li>
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</ul>
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</div>
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</div>
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<div class="sidebar-toggle" onclick="sidebar_toggle()" onmouseover="add_inner()" onmouseleave="remove_inner()">
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<div class="sidebar-toggle-inner"></div>
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</div>
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<script>
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function add_inner() {
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let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
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}
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let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
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inner.classList.remove('show')
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}
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let sidebar_toggle = document.querySelector('.sidebar-toggle')
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let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
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let content = document.querySelector('.off-canvas-content')
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if (sidebar_toggle.classList.contains('extend')) { // show
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content.classList.remove('extend')
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} else { // hide
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content.classList.add('extend')
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}
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}
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let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
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overlay.classList.add('show')
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}
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let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
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let overlay = document.querySelector('.off-canvas-overlay')
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overlay.classList.remove('show')
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}
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<div class="book-post">
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<p id="tip" align="center"></p>
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<div><h1>09 数据抽象：Spring Data 如何对数据访问过程进行统一抽象？</h1>
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<p>事实上，JdbcTemplate 是相对偏底层的一个工具类，作为系统开发最重要的基础功能之一，数据访问层组件的开发方式在 Spring Boot 中也得到了进一步简化，并充分发挥了 Spring 家族中另一个重要成员 Spring Data 的作用。</p>
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<p>前面我们通过两个课时介绍了 Spring 框架用于访问关系型数据库的 JdbcTemplate 模板类，今天我们将对 Spring Data 框架中所提供的数据访问方式展开讨论。</p>
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<p>Spring Data 是 Spring 家族中专门用于数据访问的开源框架，其核心理念是对所有存储媒介支持资源配置从而实现数据访问。我们知道，数据访问需要完成领域对象与存储数据之间的映射，并对外提供访问入口，Spring Data 基于 Repository 架构模式抽象出一套实现该模式的统一数据访问方式。</p>
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<p>Spring Data 对数据访问过程的抽象主要体现在两个方面：① 提供了一套 Repository 接口定义及实现；② 实现了各种多样化的查询支持，接下来我们分别看一下。</p>
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<h3>Repository 接口及实现</h3>
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<p>Repository 接口是 Spring Data 中对数据访问的最高层抽象，接口定义如下所示：</p>
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<pre><code>public interface Repository<T, ID> {
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}
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</code></pre>
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<p>在以上代码中，我们看到 Repository 接口只是一个空接口，通过泛型指定了领域实体对象的类型和 ID。在 Spring Data 中，存在一大批 Repository 接口的子接口和实现类，该接口的部分类层结构如下所示：</p>
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<p><img src="assets/CgqCHl_TH_mAIaaLAABBNaldOqE595.png" alt="png" /></p>
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<p>Repository 接口的部分类层结构图</p>
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<p>可以看到 CrudRepository 接口是对 Repository 接口的最常见扩展，添加了对领域实体的 CRUD 操作功能，具体定义如下代码所示：</p>
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<pre><code>public interface CrudRepository<T, ID> extends Repository<T, ID> {
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<S extends T> S save(S entity);
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<S extends T> Iterable<S> saveAll(Iterable<S> entities);
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Optional<T> findById(ID id);
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boolean existsById(ID id);
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Iterable<T> findAll();
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Iterable<T> findAllById(Iterable<ID> ids);
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long count();
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void deleteById(ID id);
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void delete(T entity);
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void deleteAll(Iterable<? extends T> entities);
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void deleteAll();
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}
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</code></pre>
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<p>这些方法都是自解释的，我们可以看到 CrudRepository 接口提供了保存单个实体、保存集合、根据 id 查找实体、根据 id 判断实体是否存在、查询所有实体、查询实体数量、根据 id 删除实体 、删除一个实体的集合以及删除所有实体等常见操作，我们具体来看下其中几个方法的实现过程。</p>
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||
<p>在实现过程中，我们首先需要关注最基础的 save 方法。通过查看 CrudRepository 的类层结构，我们找到它的一个实现类 SimpleJpaRepository，这个类显然是基于 JPA 规范所实现的针对关系型数据库的数据访问类。</p>
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<p>save 方法如下代码所示：</p>
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<pre><code>private final JpaEntityInformation<T, ?> entityInformation;
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private final EntityManager em;
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@Transactional
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public <S extends T> S save(S entity) {
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if (entityInformation.isNew(entity)) {
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em.persist(entity);
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return entity;
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} else {
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return em.merge(entity);
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||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
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||
<p>显然，上述 save 方法依赖于 JPA 规范中的 EntityManager，当它发现所传入的实体为一个新对象时，就会调用 EntityManager 的 persist 方法，反之使用该对象进行 merge。关于 JPA 规范以及 EntityManager 我们在下一课时中会详细展开。</p>
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||
<p>我们接着看一下用于根据 id 查询实体的 findOne 方法，如下代码所示：</p>
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<pre><code>public T findOne(ID id) {
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Assert.notNull(id, ID_MUST_NOT_BE_NULL);
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Class<T> domainType = getDomainClass();
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if (metadata == null) {
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||
return em.find(domainType, id);
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}
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LockModeType type = metadata.getLockModeType();
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||
Map<String, Object> hints = getQueryHints();
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||
return type == null ? em.find(domainType, id, hints) : em.find(domainType, id, type, hints);
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||
}
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</code></pre>
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<p>在执行查询过程中，findOne 方法会根据领域实体的类型调用 EntityManager 的 find 方法来查找目标对象。需要注意的是，这里也会用到一些元数据 Metadata，以及涉及改变正常 SQL 执行效果的 Hint 机制的使用。</p>
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<h3>多样化查询支持</h3>
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<p>在日常开发过程中，数据查询的操作次数要远高于数据新增、数据删除和数据修改，因此在 Spring Data 中，除了对领域对象提供默认的 CRUD 操作外，我们还需要对查询场景高度抽象。而在现实的业务场景中，最典型的查询操作是 @Query 注解和方法名衍生查询机制。</p>
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<h4>@Query 注解</h4>
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||
<p>我们可以通过 @Query 注解直接在代码中嵌入查询语句和条件，从而提供类似 ORM 框架所具有的强大功能。</p>
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<p>下面就是使用 @Query 注解进行查询的典型例子：</p>
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<pre><code>public interface AccountRepository extends JpaRepository<Account,
|
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Long> {
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||
@Query("select a from Account a where a.userName = ?1")
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||
Account findByUserName(String userName);
|
||
}
|
||
</code></pre>
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||
<p>注意到这里的 @Query 注解使用的是类似 SQL 语句的语法，它能自动完成领域对象 Account 与数据库数据之间的相互映射。因我们使用的是 JpaRepository，所以这种类似 SQL 语句的语法实际上是一种 JPA 查询语言，也就是所谓的 JPQL（Java Persistence Query Language）。</p>
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<p>JPQL 的基本语法如下所示：</p>
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<pre><code>SELECT 子句 FROM 子句
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[WHERE 子句]
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[GROUP BY 子句]
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||
[HAVING 子句]
|
||
[ORDER BY 子句]
|
||
</code></pre>
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||
<p>JPQL 语句是不是和原生的 SQL 语句非常类似？唯一的区别就是 JPQL FROM 语句后面跟的是对象，而原生 SQL 语句中对应的是数据表中的字段。</p>
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||
<p>介绍完 JPQL 之后，我们再回到 @Query 注解定义，这个注解位于 org.springframework.data.jpa.repository 包中，如下所示：</p>
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<pre><code>package org.springframework.data.jpa.repository;
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||
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||
public @interface Query {
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||
String value() default "";
|
||
String countQuery() default "";
|
||
String countProjection() default "";
|
||
boolean nativeQuery() default false;
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||
String name() default "";
|
||
String countName() default "";
|
||
}
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||
</code></pre>
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||
<p>@Query 注解中最常用的就是 value 属性，在前面示例中 JPQL 语句有使用到 。当然，如果我们将 nativeQuery 设置为 true，那么 value 属性则需要指定具体的原生 SQL 语句。</p>
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||
<p>请注意，在 Spring Data 中存在一批 @Query 注解，分别针对不同的持久化媒介。例如 MongoDB 中存在一个 @Query 注解，但该注解位于 org.springframework.data.mongodb.repository 包中，定义如下：</p>
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<pre><code>package org.springframework.data.mongodb.repository;
|
||
|
||
public @interface Query {
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||
String value() default "";
|
||
String fields() default "";
|
||
boolean count() default false;
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||
boolean exists() default false;
|
||
boolean delete() default false;
|
||
}
|
||
</code></pre>
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||
<p>与面向 JPA 的 @Query 注解不同的是，MongoDB 中 @Query 注解的 value 值是一串 JSON 字符串，用于指定需要查询的对象条件，这里我们就不具体展开了。</p>
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||
<h4>方法名衍生查询</h4>
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||
<p>方法名衍生查询也是 Spring Data 的查询特色之一，通过在方法命名上直接使用查询字段和参数，Spring Data 就能自动识别相应的查询条件并组装对应的查询语句。典型的示例如下所示：</p>
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<pre><code>public interface AccountRepository extends JpaRepository<Account,
|
||
Long> {
|
||
|
||
List<Account> findByFirstNameAndLastName(String firstName, String
|
||
lastName);
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>在上面的例子中，通过 findByFirstNameAndLastname 这样符合普通语义的方法名，并在参数列表中按照方法名中参数的顺序和名称（即第一个参数是 fistName，第二个参数 lastName）传入相应的参数，Spring Data 就能自动组装 SQL 语句从而实现衍生查询。是不是很神奇？</p>
|
||
<p><strong>而想要使用方法名实现衍生查询，我们需要对 Repository 中定义的方法名进行一定约束。</strong></p>
|
||
<p>首先我们需要指定一些查询关键字，常见的关键字如下表所示：</p>
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||
<p><img src="assets/Cip5yF_YhK6AcrMVAAQOamtdsF0627.png" alt="png" /></p>
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||
<p>方法名衍生查询中查询关键字列表</p>
|
||
<p>有了这些查询关键字后，在方法命名上我们还需要指定查询字段和一些限制性条件。例如，在前面的示例中，我们只是基于“fistName”和“lastName”这两个字段做查询。</p>
|
||
<p>事实上，我们可以查询的内容非常多，下表列出了更多的方法名衍生查询示例，你可以参考下。</p>
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||
<p><img src="assets/Cip5yF_YhLiAbg0pAAEzy-P0ZVA978.png" alt="png" /></p>
|
||
<p>方法名衍生查询示例</p>
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||
<p>在 Spring Data 中，方法名衍生查询的功能非常强大，上表中罗列的这些也只是全部功能中的一小部分而已。</p>
|
||
<p>讲到这里，你可能会问一个问题：如果我们在一个 Repository 中同时指定了 @Query 注解和方法名衍生查询，那么 Spring Data 会具体执行哪一个呢？要想回答这个问题，就需要我们对查询策略有一定的了解。</p>
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<p>在 Spring Data 中，查询策略定义在 QueryLookupStrategy 中，如下代码所示：</p>
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<pre><code>public interface QueryLookupStrategy {
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public static enum Key {
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CREATE, USE_DECLARED_QUERY, CREATE_IF_NOT_FOUND;
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||
public static Key create(String xml) {
|
||
if (!StringUtils.hasText(xml)) {
|
||
return null;
|
||
}
|
||
return valueOf(xml.toUpperCase(Locale.US).replace("-", "_"));
|
||
}
|
||
}
|
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||
RepositoryQuery resolveQuery(Method method, RepositoryMetadata metadata, ProjectionFactory factory, NamedQueries namedQueries);
|
||
}
|
||
</code></pre>
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<p>从以上代码中，我们看到 QueryLookupStrategy 分为三种，即 CREATE、USE_DECLARED_QUERY 和 CREATE_IF_NOT_FOUND。</p>
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<p>这里的 CREATE 策略指的是直接根据方法名创建的查询策略，也就是使用前面介绍的方法名衍生查询。</p>
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<p>而 USE_DECLARED_QUERY 指的是声明方式，主要使用 @Query 注解，如果没有 @Query 注解系统就会抛出异常。</p>
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<p>而最后一种 CREATE_IF_NOT_FOUND 可以理解为是 @Query 注解和方法名衍生查询两者的兼容版。<strong>请注意，Spring Data 默认使用的是 CREATE_IF_NOT_FOUND 策略，也就是说系统会先查找 @Query 注解，如果查到没有，会再去找与方法名相匹配的查询。</strong></p>
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||
<h3>Spring Data 中的组件</h3>
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<p><strong>Spring Data 支持对多种数据存储媒介进行数据访问，表现为提供了一系列默认的 Repository，包括针对关系型数据库的 JPA/JDBC Repository，针对 MongoDB、Neo4j、Redis 等 NoSQL 对应的 Repository，支持 Hadoop 的大数据访问的 Repository，甚至包括 Spring Batch 和 Spring Integration 在内的系统集成的 Repository。</strong></p>
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||
<p>在 Spring Data 的官方网站<a href="https://spring.io/projects/spring-data">https://spring.io/projects/spring-data</a> 中，列出了其提供的所有组件，如下图所示：</p>
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<p><img src="assets/CgqCHl_TICWAOAMHAAAkcFfMwis206.png" alt="png" /></p>
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||
<p>Spring Data 所提供的组件列表（来自 Spring Data 官网）</p>
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<p>根据官网介绍，Spring Data 中的组件可以分成四大类：核心模块（Main modules）、社区模块（Community modules）、关联模块（Related modules）和正在孵化的模块（Modules in Incubation）。例如，前面介绍的 Respository 和多样化查询功能就在核心模块 Spring Data Commons 组件中。</p>
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<p><strong>这里，我特别想强调下的是正在孵化的模块，它目前只包含一个组件，即 Spring Data R2DBC。</strong> R2DBC 是<a href="https://github.com/r2dbc/">Reactive Relational Database Connectivity</a> 的简写，代表响应式关系型数据库连接，相当于是响应式数据访问领域的 JDBC 规范。</p>
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<h3>小结与预告</h3>
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<p>数据访问是一切应用系统的基础，Spring Boot 作为一款集成性的开发框架，专门提供了 Spring Data 组件实现对数据访问过程进行抽象。基于 Repository 架构模式，Spring Data 为开发人员提供了一系列用于完成 CRUD 操作的工具方法，尤其是对最常用的查询操作专门进行了提炼和设计，使得开发过程更简单、高效。</p>
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</div>
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</div>
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<div>
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<div style="float: left">
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<a href="/专栏/Spring Boot 实战开发/08 数据访问：如何剖析 JdbcTemplate 数据访问实现原理？.md.html">上一页</a>
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</div>
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<div style="float: right">
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</div>
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</div>
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</div>
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</div>
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<a class="off-canvas-overlay" onclick="hide_canvas()"></a>
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</div>
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<script defer src="https://static.cloudflareinsights.com/beacon.min.js/v652eace1692a40cfa3763df669d7439c1639079717194" integrity="sha512-Gi7xpJR8tSkrpF7aordPZQlW2DLtzUlZcumS8dMQjwDHEnw9I7ZLyiOj/6tZStRBGtGgN6ceN6cMH8z7etPGlw==" data-cf-beacon='{"rayId":"7099750769373d60","version":"2021.12.0","r":1,"token":"1f5d475227ce4f0089a7cff1ab17c0f5","si":100}' crossorigin="anonymous"></script>
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</body>
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<!-- Global site tag (gtag.js) - Google Analytics -->
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<script async src="https://www.googletagmanager.com/gtag/js?id=G-NPSEEVD756"></script>
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<script>
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window.dataLayer = window.dataLayer || [];
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function gtag() {
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dataLayer.push(arguments);
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}
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gtag('js', new Date());
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gtag('config', 'G-NPSEEVD756');
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var path = window.location.pathname
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var cookie = getCookie("lastPath");
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console.log(path)
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if (path.replace("/", "") === "") {
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if (cookie.replace("/", "") !== "") {
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console.log(cookie)
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document.getElementById("tip").innerHTML = "<a href='" + cookie + "'>跳转到上次进度</a>"
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}
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} else {
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setCookie("lastPath", path)
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}
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function setCookie(cname, cvalue) {
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var d = new Date();
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d.setTime(d.getTime() + (180 * 24 * 60 * 60 * 1000));
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var expires = "expires=" + d.toGMTString();
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document.cookie = cname + "=" + cvalue + "; " + expires + ";path = /";
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}
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function getCookie(cname) {
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var name = cname + "=";
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var ca = document.cookie.split(';');
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for (var i = 0; i < ca.length; i++) {
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var c = ca[i].trim();
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if (c.indexOf(name) === 0) return c.substring(name.length, c.length);
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}
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return "";
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}
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</script>
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</html>
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