摘 要： 數據持久層在Web應用系統開發中，主要應用于業務邏輯和數據邏輯的松散耦合，提高軟件可重用性。分析了Hibernate框架及DAO設計模式的工作原理，設計了基于Hibernate框架采用DAO設計模式的數據持久層架構體系，并通過具體Web應用，闡述了數據持久層架構的具體實現過程。
關鍵詞： 數據持久化；Hibernate框架；DAO模式；O/R映射
在Web應用系統中，Web服務器作為連接客戶端和數據庫服務器的一個中間層，既要對客戶端提出的請求進行業務分析和處理，又要訪問數據庫并與數據庫進行交互。當業務邏輯代碼中包含數據訪問代碼時，將給系統的修改和維護帶來很大困難，同時也不利于以后在開發類似系統中進行大粒度的軟件重用。因此有必要把功能層劃分為業務邏輯層和持久層。業務邏輯層專注于業務邏輯的分析和處理，持久層專注于與數據庫交互進行數據的持久化工作，并提供一個標準的接口供業務邏輯層調用。通過這樣一個層次的劃分，實現了高效、清晰的專業分工和職責劃分，既實現了功能層中業務邏輯和數據邏輯之間的松耦合關系，又利于系統的修改、維護和軟件重用[1]。
目前的J2EE應用系統開發中已經存在不少框架。在系統架構分析時，如何應用已有框架為應用系統量身定做一個合適的架構，對J2EE設計開發者提出了挑戰。本文基于Hibernate框架采用DAO設計模式，設計了數據持久層架構。并將其應用于問卷調查系統，實現了業務邏輯和數據邏輯的松散耦合，提高了系統的開發效率和軟件重用性。
1 Hibernate技術
1.1 Hibernate框架
Hibernate是采用ORM映射機制進行持久層數據開發的工具，它是Java應用程序和關系數據庫中間的橋梁，負責對Java對象和關系型數據之間映射[2]。其架構體系如圖1所示。
Hibernate內部封裝JDBC進行訪問數據庫操作，其向上層應用對象提供面向對象的數據庫訪問API，使開發者能充分運用面向對象的編程思維操作數據庫，而無需關心底層數據庫操作。Hibernate自身通過hibernate.cfg.xml和類的映射文件將類和數據庫相映射，應用程序通過Hibernate及持久化對象類直接訪問底層數據庫。
1.2 Hibernate核心接口
利用Hibernate進行數據持久化操作，至少會用到下列核心接口：Configuration接口負責配置啟動Hibernate并創建SessionFactory對象；SessionFactory接口產生Session實例的工廠類，負責初始化Hibernate并創建Session對象；Session接口是Hibernate進行持久化操作的基礎，相當于JDBC中的Connection對象所起的作用。Session提供了一系列的持久化操作方法，如保存、更新、刪除、查詢等；Transaction接口負責管理事務；Query和 Criteria接口負責執行數據庫查詢[3]。
2 DAO設計模式
DAO(Data Access Object)模式稱為數據訪問對象模式，是Java EE核心模式之一，其主要的功能是在業務核心方法和具體數據源之間再增加一層DAO接口及其實現類。該模式的本質是向外部提供一個訪問數據源的統一接口，對外隱藏操作數據源的實現細節，以此實現業務邏輯層與DB的解耦[4]。這是因為在實際的應用過程中，應用程序所面對的數據源往往是多種多樣的，不同數據源的連接方式、數據訪問方式會有明顯差異，導致了需要訪問數據源的組件的代碼實現方式與數據源的類型有著密切的關系，組件和數據源之間的這種緊耦合關系也就導致了整個應用系統難以在不同數據源之間進行遷移。使用了DAO模式后，即使系統需要進行數據源的遷移，也只需在DAO模式內部進行數據源訪問代碼的修改，而不會涉及上層調用代碼，從而提高了軟件可維護性。
3 數據持久層架構設計及實現
3.1 數據持久層框架設計
在應用程序和數據庫之間構建數據持久層，可降低J2EE應用與數據庫的耦合度，并簡化程序開發。基于Hibernate框架采用DAO模式設計的數據持久層整體架構如圖２所示。
業務邏輯是整個框架的業務處理的核心部分，由業務邏輯接口、接口實現類和配置文件等組成。它接收控制層的各類調用請求，控制著系統邏輯的實現和處理，并通過調用數據持久層的DAO接口完成數據的存取操作。業務邏輯接口向控制層或其他業務邏輯接口實現類提供各種業務邏輯接口方法，接口實現類則對這些己定義的接口進行具體實現。
數據持久層使用DAO來抽象和封裝所有對數據源的訪問，DAO管理著數據源的連接以便檢索和存儲數據，DAO通過DAO工廠管理，DAO工廠負責生成DAO組件實例，并維護DAO實例；業務邏輯組件不與DAO組件的實現類耦合，只與DAO組件的接口耦合；DAO實現類中封裝Hibernate API來完成與持久化類相關的業務邏輯操作。
Hibernate配置文件的主要工作是進行SessionFactory配置、關系型數據庫“方言”與加載持久化類對應的映射文件等。映射文件用來聲明Hibernate中持久化類的屬性與數據庫對應表之間字段的映射關系。
數據持久化層架構的操作流程為：業務邏輯模塊調用DAOFactory，DAOFactory生成相應的DAO接口及實現類，DAO實現類中封裝Hibernate API來訪問持久化類，通過O/R映射文件聲明持久化類與關系數據庫的映射，最終實現對數據庫的操作。
3.2 數據持久層框架的應用——解決方案及實現
本設計的數據持久層架構，作為數據持久層解決方案應用于問卷調查系統，最大限度地降低了系統內部各模塊、子系統之間的耦合性，保證了持久層的業務邏輯層相對穩定，基本不需要持久層的調整改變而進行邏輯層的變動。問卷調查系統由問題管理、問卷管理、統計管理、用戶管理、學生信息管理等模塊構成，其數據持久層的具體組織結構如圖3所示[5]。
4 數據持久層的實現
4.1 持久化類及對象/關系映射文件
4.1.1 持久化類
持久化類的對象PO(Persistenct Object)是一個簡單 Java對象(POJO)，一個PO代表了與數據庫表中某條記錄相對應的Hibernate實體，PO的變化在事務提交時反映到實際的數據庫表中。Hibernate中的持久化類符合JavaBean的規范，包括一些屬性和對屬性的訪問方法。圖4是問卷調查系統中Question實體類的模型圖[6]。可以看出，除了無意義的主屬性只能被獲取以外，每一個屬性都有被外部對象獲取(get)和設置(set)兩種方法，通過它們可以獲得對象的屬性值并實現對象之間的導航。
4.1.2 對象/關系映射文件
映射文件用一個XML格式的映射描述文檔來聲明Hibernate中持久化類的屬性與數據庫對應表之間字段的映射關系，該文件中聲明的屬性名稱要與對應數據表中的字段名稱相同，同時也要與持久化類中所包含的屬性名稱相同。
4.2 Hibernate配置
為了用Hibernate進行持久化實現，還需要在應用程序的包里放置一個配置文件，以便Hibernate能正確地完成數據庫連接等各種配置和初始化。由于映射文件可以在XML格式的配置文件中進行聲明，在程序中不必調用Configuration類的addClass方法來加載映射文件，因此這種格式的配置文件可以提高應用程序的可維護性。
4.3 數據持久層的DAO接口及實現類
數據持久化層采用Hibernate作為中間件，使用DAO設計模式實現對數據庫的訪問。DAO模式的實現包括DAO接口和DAO實現類兩部分。DAO接口負責定義訪問特定持久化類所對應的抽象業務邏輯方法；DAO實現類負責利用Hibernate API實現DAO接口所定義的抽象方法的具體實現。
問卷調查系統在實現DAO模式時，首先創建了HibernateBasicDao，該類繼承Spring框架提供的HibernateDaoSupport類，HibernateBasicDao類封裝了對數據庫持久化的操作，任何它的子類只要使用它的方法就可以實現對數據庫的持久化操作。最后使每個DAO實現類都繼承HibernateBasicDao類實現數據庫的持久化操作。
圖5描述了問題DAO接口及其實現類，它封裝了對問題的基本操作。其中，delete方法刪除問題信息，getQuestionById方法通過question的Id獲得，getQuestionInCurPape方法通過當前頁數獲得question的具體類，query方法更新問題信息等。限于篇幅，其他DAO接口及實現類的設計不一一給出。
在基于J2EE的應用中，系統的數據持久層代表著某個系統中一個相對獨立界限明確的邏輯層次，在這個層次中，將數據的使用者和數據實體相關聯，負責對數據庫存儲數據，同時也負責數據的檢索、更新和刪除，實現數據的讀取和持久化操作。本文運用Hibernate框架技術設計了一套數據持久層架構體系，并將其作為數據持久層解決方案應用于問卷調查系統。實踐結果表明，數據持久層架構的應用，降低了數據持久邏輯與業務邏輯的耦合度，簡化了開發過程，優化了數據訪問操作，增強了系統擴展性和可維護性。
參考文獻
[1] 郭善飛.基于J2EE的數據持久層組件的設計與實現[D].北京：北京郵電大學，2009.
[2] 張飛，張建.基于Spring與Hibernate的數據庫訪問技術研究[J].計算機工程與設計，2009，30(7)：1669.
[3] 汪萌，曲俊華.基于Hibernate技術的持久層解決方案及實現[J].計算機系統應用，2010，19(3)：155.
[4] 歐陽宏基.一種基于DAO設計模式與Hibernate框架的數據持久化層模型[J].微計算機應用，2009，30(3)：36-37.
[5] 嚴海.基于Struts+Spring+Hibernate框架構建WEB應用的設計與實現[D].西安：西安電子科技大學.2010.
[6] 吳京慧.基于Hibernate對象持久化Web應用的研究[J].計算機應用與軟件，2009，26(2)：90-91.