4. Java Persistence API (JPA)

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1 4. Java Persistence API (JPA) Problem: OO in relationale DB Idee des Persistence Mapper Einfache Entity-Klasse Lebenslauf eines Entity-Objekts Umsetzung von 1:N- und M:N-Relationen Geordnete Daten Anfragen Vererbung Validierung 114

2 Literatur JPA 2.0: Sun Microsystem: JSR 317: JavaTMPersistence _0_final-spec.pdf ist der Standard; trotzdem sehr gut lesbar!) JPA 1.0: Sun Microsystem, JSR 220: Enterprise JavaBeans, Version 3.0, Java Persistence API (ejb-3_0-fr-specpersistence.pdf) Auch für Teile der weiteren Vorlesung C. Bauer, G. King, Java PersistencewithHibernate, Manning, Greenwich (USA) 2007 M. Keith, M. Schincariol, Pro EJB 3 -Java PersistenceAPI, Apress, Berkeley (USA),

3 Klassische Wege zur Verbindung SW und DB DB werden meist nicht alleine entwickelt, sie müssen mit umgebender SW integriert werden. Es gibt verschiedene Ansätze, die gerade bei der Anbindung von OO-SW relevant sind: - SW wird (z.b: mit PL/SQL) in der Datenbank entwickelt (hierzu gibt es auch objektorientierte Ansätze), externe SW kann auf Prozeduren und Funktionen zugreifen. - SQL-Aufrufe werden direkt in die SW eingebettet (EmbeddedSQL) bzw. Aufrufe werden durch ein einfaches Framework (z.b. JDBC, SQLJ) gekapselt. (Frage: wie bekomme ich Objekte in die DB?) - DB- und SW- wird eng miteinander verzahnt, hierzu stehen ausgereifte Development- Frameworks zur Verfügung (EJB,.NET) 116

4 Nutzung relationaler DB in OO-Programmen Bisheriger Ansatz: relationale DB vorhanden, wird an OO-Programm angeschlossen. Oberfläche + Geschäftslogik DB-Zugriffsschicht Was ist, wenn DB zusammen mit OO- Programm entwickelt wird? erster Ansatz: warum nicht genau so vorgehen z.b. JDBC relationale Datenbank 117

5 Lagerverwaltung (ein kleines OO-Modell) Lagerraum -nummer : String +verkaufswertberechnen() : float - artikel bezeichnet eine Collection von Produkten in einem Lagerraum - mit verkaufspreis() wird die Mehrwertsteuer eingerechnet, die bei Büchern anders sein soll. 1 beinhaltet -artikel * Produkt -name : String -lagermenge : int -preis : float +Produkt() : Produkt +verfuegbareanzahl() : int +verkauft(anzahl : int) : void +einlagern(anzahl : int) : void +verkaufspreis() : float Lebensmittel -verfallsdatum : Date +verlustam(stichtag : Date) : float Buch +verkaufspreis() : float 118

6 Aufgabe und Ansatz Objekte der im Lagerhaltungsmodell vorgestellten Klassen sollen persistentin einer relationalen DB abgespeichert werden Bei der Anbindung an die Datenbank sollen möglichst viele OO-Errungenschaften (Kapselung, Vererbung, Polymorphismus) übernommen werden Grundidee: Das Klassendiagramm kann ohne Methoden als ER-Diagramm gelesen werden, es beinhaltet eine 1:N und zwei 1:C Beziehungen. Anmerkung: Dieser Übersetzungsansatz war ein beliebtes Tummelfeld von Programmierern, es wird nur ein möglicher Ansatz vorgestellt. 119

7 Umgang mit Kapselung Objekte der Klasse Produkt können leicht in folgende Tabelle übersetzt werden. Produkt OID name lagermenge preis Produkt -name : String -lagermenge : int -preis : float +Produkt() : Produkt +verfuegbareanzahl() : int +verkauft(anzahl : int) : void +einlagern(anzahl : int) : void +verkaufspreis() : float zusätzlicher PrimaryKey vergeben, falls namenicht eindeutig Kapselungsidee wird aufgegeben, da man über die Datenbank immer direkt auf die Attribute zugreifen kann, nur durch Mehraufwand einschränkbar: Lösung auf der Zugriffsebene im OO-Programm (umgehbar) Spezielle Nutzer und Rechte, Nutzung von Views(Aufwand) 120

8 Anmerkungen Typischerweise werden Klassenvariablen nicht mit den jeweiligen Objekten abgespeichert, sie müssen explizit behandelt werden Es stellt sich generell die Frage, welche zusätzlichen Informationen in welchen Tabellen verwaltet werden sollen 121

9 Umgang mit Vererbung Vererbung kann durch eine zusätzliche Tabelle mit einer Referenz implementiert werden, dabei ist OID Schlüssel und Fremdschlüssel aus Produkt Lebensmittel OID verfallsdatum Produkt Lebensmittel -verfallsdatum : Date +verlustam(stichtag : Date) : float Für jede Vererbungsebene wird eine neue Tabelle benötigt, was den Zugriff aufwändig macht Durch die vorgeschlagene Struktur wird die Sichtweise ein Lebensmittel ist ein Produkt unterstützt 122

10 Umgang mit Polymorphismus Wie funktioniert Polymorphismus? public float verkaufswertberechnen(){ float ergebnis=0.0f; for(produkt tmp:artikel) ergebnis= ergebnis+ tmp.verfuegbareanzahl()*tmp.verkaufspreis(); (); return ergebnis; In der bisherigen relationalen Übersetzung muss sichergestellt werden, dass das richtige Objekt geladen wird Die genaue Klassendefinition bekommt man im vorgestellten Ansatz nur, wenn man alle zu Unterklassen gehörigen Tabellen untersucht, ob die OID vorkommt Alternativ kann man sich die genaue Klassenzugehörigkeit in einem weiteren Attribut der Tabelle Produkt merken 123

11 Umgang mit Objektidentität Objektidentität in der Datenbank wird durch den Primary Key garantiert Wird das Objekt aus der Datenbank gelesen, ist der Nutzer verantwortlich, dass kein zweites Exemplar des gleichen Objekts geladen wird Alternative: Beim ersten Herauslesen wird ein Flag (ein zusätzliches Attribut) gesetzt, dass sich das Exemplar außerhalb der DB befindet (Ansatz fordert viel Programmierdisziplin, insbesondere bei der Programmterminierung) 124

12 Umgang mit Beziehungen zwischen Objekten Exemplarvariablen, die Collectionsoder andere nicht triviale Objekttypen enthalten, müssen explizit durch eine oder mehrere Relationen oder Erweiterungen von Tabellen modelliert werden (der Ansatz ist vom Übergang vom ER-Diagramm zur Tabellenstruktur bekannt) Lagerraum Produkt OID name 1 lagermenge beinhaltet preis -artikel * Produkt lagerraum_oid Frage: Warum passt die skizzierte Lösung eigentlich nicht zum UML-Diagramm? 125

13 Bearbeiten von Objekten Wir haben gesehen, dass einfache Objekte häufig über mehrere Tabellen verteilt werden, d.h. zum Einlesen und Bearbeiten sind relativ aufwändige SQL-JOINS notwendig Weiterhin muss das OO-Programm die eindeutige Referenz eines Objektes in der relationalen DB kennen Beispiel: Einlesen eines Lebensmittels, das an eine Variable mit Namen banane gebunden war SELECT name, lagermenge, preis, verfallsdatum FROM Identifikation, Lebensmittel, Produkt WHERE Identifikation.Name = 'banane banane' AND Identifikation.OID = Produkt.OID AND Produkt.OID = Lebensmittel.OID 126

14 Zwischenfazit Selbst bei Beispielen, in denen der Einsatz relationaler Datenbanken sinnvoller Standard ist (Lagerverwaltung), wird die Verknüpfung eines OO-Programms mit relationaler Datenhaltung aufwändig Die Nutzung relationaler Datenbanken in OO-Programmen sollte immer über eine DB-Kapselung, die den Zugriff auf die DB regelt, erfolgen Für den Kapselungsansatz stehen verschiedene Produkte zur Verfügung (z. B. Hibernate, EclipseLink(TopLink)), JPA spezifiziert gemeinsames Interface Verwandte Ansätze: direkte Nutzung einer OO-Datenbank, Programmierung mit JDO 127

15 Konzept von Persistence-Mappern Persistence-Mapper(PM) muss wissen, welche Objekte persistiertwerden sollen -> markiere Klassen, deren Objekte verwaltet werden sollen Persistence-Mappermuss Beziehungen zwischen Objekten kennen Ablauf: Nutzer benutzt Objekt unter Verwaltung; dann übernimmt PM die Überwachung, führt Änderungen aus, regelt den Zugriff mehrerer Nutzer Ablauf: Nutzer erzeugt Objekt und muss PM einmal mitteilen, dieses zu verwalten PM kann selbst regeln, wie Aufgaben realisiert werden (Tabellenstruktur, Transaktionssteuerung) 128

16 Beispiel (1/7) package jpa20beispiel1; import javax.persistence.entity; import public class Mitarbeiter private int minr; private String name; public Mitarbeiter(){ //parameterloser Konstruktor benötigt public Mitarbeiter(int minr, String name) { //erlaubt this.minr = minr; this.name = name; public int getminr() {return minr; public void setminr(int minr) {this.minr = minr; public String getname() {return name; public void setname(string name) {this.name = name; 129

17 Beispiel (2/7) persistence.xml liegt im Ordner META-INF (projektartabhängig) Detaileinstellungen von JPA-Realisierungabhängig (z. B. EclispeLink(basiert auf TopLink), Hibernate, Apache OpenJPA) <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <persistence version="2.0" xmlns=" xmlns:xsi=" instance" xsi:schemalocation=" <persistence persistence-unit name="jpa20beispiel1pu" transaction-type="resource_local type="resource_local"> "> <provider provider> org.eclipse.persistence.jpa.persistenceprovider </provider provider> <class>jpa20beispiel1.mitarbeiter</class> 130

18 131 Beispiel (3/7) <properties properties properties properties> <property property property property name="javax.persistence.jdbc.url name="javax.persistence.jdbc.url name="javax.persistence.jdbc.url name="javax.persistence.jdbc.url" value="jdbc:derby://localhost:1527/spielerei2"/> value="jdbc:derby://localhost:1527/spielerei2"/> value="jdbc:derby://localhost:1527/spielerei2"/> value="jdbc:derby://localhost:1527/spielerei2"/> <property property property property name="javax.persistence.jdbc.password name="javax.persistence.jdbc.password name="javax.persistence.jdbc.password name="javax.persistence.jdbc.password" value="kleuker value="kleuker value="kleuker value="kleuker"/> "/> "/> "/> <property property property property name="javax.persistence.jdbc.driver name="javax.persistence.jdbc.driver name="javax.persistence.jdbc.driver name="javax.persistence.jdbc.driver" value="org.apache.derby.jdbc.clientdriver value="org.apache.derby.jdbc.clientdriver value="org.apache.derby.jdbc.clientdriver value="org.apache.derby.jdbc.clientdriver"/> "/> "/> "/> <property property property property name="javax.persistence.jdbc.user name="javax.persistence.jdbc.user name="javax.persistence.jdbc.user name="javax.persistence.jdbc.user" value="kleuker value="kleuker value="kleuker value="kleuker"/> "/> "/> "/> <property property property property name="eclipselink.ddl name="eclipselink.ddl name="eclipselink.ddl name="eclipselink.ddl-generation generation generation generation" value="drop value="drop value="drop value="drop-and and and and-create create create create-tables tables tables tables"/> "/> "/> "/> </ </ </ </properties properties properties properties> </ </ </ </persistence persistence persistence persistence-unit unit unit unit> </ </ </ </persistence persistence persistence persistence>

19 Beispiel (4/7) 132

20 Beispiel (5/7) package jpa20beispiel1; import java.util.list; import javax.persistence.entitymanager; import javax.persistence.entitymanagerfactory; import javax.persistence.persistence; public class Main { private EntityManagerFactory emf = Persistence. createentitymanagerfactory("jpa20beispiel1pu"); private EntityManager em = emf.createentitymanager(); public void beispieldaten() { String namen[] = {"Egon", "Erwin", "Ute", "Aische Aische"; em.gettransaction().begin(); (); for (int i=0; i<namen.length; i++) em.persist(new Mitarbeiter(i,namen[i])); em.gettransaction().commit(); (); 133

21 Beispiel (6/7) public void datenzeigen() { for (Mitarbeiter m : em.createquery( "SELECT m FROM Mitarbeiter m",mitarbeiter.class).getresultlist getresultlist()) { System.out.println(m.getMinr() () + ": " + m.getname()); public void schliessen() { if (em!= null && em.isopen()) {em.close em.close(); if (emf!= null && emf.isopen()) {emf.close emf.close(); public static void main(string[] args) { 0: Egon Main m = new Main(); 1: Erwin m.beispieldaten(); m.datenzeigen(); 2: Ute m.schliessen(); 3: Aische 134

22 Beispiel (7/7) Falls noch keine Tabelle Mitarbeiter existiert, wird diese angelegt 135

23 Suchen und Bearbeiten von einzelnen Objekten public void namenaendern(){ int eingabe=-1; while(eingabe!=0){ System.out.print("Welche Nummer (Ende mit 0): "); eingabe=new Scanner(System.in).nextInt(); (); Mitarbeiter m = em.find(mitarbeiter.class, eingabe); if(m == null) System.out.println("Witzbold"); "); else{ System.out.print("Neuer Name (alt:"+m.getname alt:"+m.getname()+"): "); String name=new Scanner(System.in).next(); (); EntityTransaction tr = em.gettransaction(); tr.begin(); m.setname(name); tr.commit(); 136

24 Zentrale Klassen Aufbau der Verbindung EntityManagerFactory emf = Persistence. createentitymanagerfactory("jpa20beispiel1pu"); Einrichtung sehr aufwändig, selten neu erstellen Einrichtung der Verbindung für den Nutzer EntityManager em = emf.createentitymanager(); kostet Zeit, gibt trotzdem meist sinnvoll Objekt häufiger zu erzeugen und zu schließen/löschen Nutzung einer Transaktion EntityTransaction tr = em.gettransaction(); kurzfristig nutzen: Daten vorbereiten, dann DB-Zugriff, dann schließen immer alles schließen(typisch in finally-block) Generelles Verhalten hängt von DB ab, in Großprojekten immer mit erfahrenem DB-Administrator arbeiten 137

25 Entity ist POJO Entity-Klassen-Objekte sind klassische Plain Old Java Objects Verpflichtung: public(oder protected) Konstruktor ohne Parameter Exemplarvariablen private oder protected, Zugriff über get... und set... Klasse, Methoden, Exemplarvariablen nicht final Serialisierbar[zumindest sehr sinnvoll] keine weiteren Einschränkungen beliebige weitere Methoden Vererbung (auch Entity von Nicht-Entity[aufwändig]) Nutzung abstrakte Klassen 138

26 Primary Key Typisch: Primary Key = GenerationType.AUTO) private int minr; folgende Datentypen erlaubt primitive Java-Typen (int, long, ) Wrapper von primitiven Java-Typen (Integer, Long, ) java.lang.string java.util.date java.sql.date 139

27 Persistierbare Typen/Klassen Primitive Typen (byte, char, int, long, float, double, boolean) java.lang.string Andere serialisierbare Typen: Wrapper der primitiven Typen java.math.biginteger java.math.bigdecimal java.util.date, java.util.calendar java.sql.date, java.sql.time, java.sql.timestamp Nutzerdefinierte serialisierbare Typen byte[], Byte[], char[], Character[] Enumeration Andere Entities Collections von Entities(Collection, Set, List, Map) 140

28 Persistent Fields / Properties Persistent private int minr; Exemplarvariablen direkt annotiert Zugriff des Persistence-Frameworks direkt auf Variablen Vorteil: Variable und Annotation stehen direkt zusammen Persistent public int getminr{ return this.minr; get-methode wird annotiert Zugriff auf Exemplarvariablen muss immer über Standard get erfolgen (auch in der Klasse selbst) Vorteil: Flexibilität, da Methode weitere Funktionalität haben kann 141

29 Annotationen zur Flexibilisierung Table(name="Chef") ") public class Mitarbeiter implements Serializable { private static final long serialversionuid = GenerationType.AUTO) private int Column(name="Leiter", ", nullable=false, updatable=true, unique=true) private String name;

30 PersistenceContext Wird für Objekte vorher festgehaltener Klassen definiert Entspricht einem Cache, der MANAGED-Objekte verwaltet EntityManager-Objekt für konkreten PersistenceContext EntityManager-Operationen arbeiten auf dem Cache Man muss EntityManagermitteilen, dass Daten in die DB geschrieben werden müssen em.gettransaction().commit(); (); Beim Schreiben können wg. der Transaktionssteuerung der DB Exceptions auftreten (abhängig von Steuerungsart) Im Zweifel bei immer echte Tabellen anschauen Üblich: nur kurz lebende EntityManager(erzeugen, Aktion, schließen) 143

31 Beispiel für Cache public class Mitarbeiter implements private int //maximal zwei Zeichen private String name; public Mitarbeiter() { //parameterloser Konstruktor benötigt public Mitarbeiter(String name) { this.name = name; // get- und set-methoden public String tostring(){ return name+"("+minr+")"; +")"; 144

32 Beispiel für Cache (2/2) public static void main(string[] args) { EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("JPACachePU"); "); EntityManager em=emf.createentitymanager(); em.gettransaction().begin(); (); em.persist(new Mitarbeiter("ET")); ")); em.persist(new Mitarbeiter("JFK")); ")); for(int i=1;i<3;i++) System.out.println(em.find(Mitarbeiter.class,i)); em.gettransaction().commit(); (); em.close(); ET(1) JFK(2) [EL Warning]: :12: UnitOfWork( ) UnitOfWork( )- Exception [EclipseLink-4002]: org.eclipse.persistence.exceptions.databaseexception Internal Exception: java.sql.sqldataexception: Bei dem Versuch, VARCHAR 'JFK' auf die Länge 2 zu kürzen, ist ein Abschneidefehler aufgetreten. 145

33 Lebenslauf eines Entity-Objekts NEW -> merge() führt evtl. zur Mehrfachobjekterzeugung refresh() nur, wenn vorher persistiert 146

34 Unterschied: Lokal und DB immer beachten public static void main(string[] args) { EntityManagerFactory emf = Persistence. createentitymanagerfactory("jpa20beispiel1pu"); EntityManager em = emf.createentitymanager(); Mitarbeiter m1 = new Mitarbeiter("Ford"); "); Mitarbeiter m2 = new Mitarbeiter("Arthur"); "); em.gettransaction().begin(); (); 2: Arthur em.persist(m1); 1: Manta em.persist(m2); Ford(1) em.gettransaction().commit(); (); m1.setname("manta"); for (Mitarbeiter m : em.createquery( "SELECT m FROM Mitarbeiter m", Mitarbeiter.class).getResultList getresultlist()) System.out.println(m.getMinr() () + ": " + m.getname()); em.close(); em.refresh(m1); System.out.println(m1); 147

35 Sauberes Persistieren Auslagerung der Persistierungin eine Methode mit sauberer Exception-Behandlung public void persist(object object) { em.gettransaction().begin(); (); try { em.persist(object); em.gettransaction().commit(); (); catch (Exception e) { e.printstacktrace(); em.gettransaction().rollback(); (); finally { em.close(); 148

36 Klasse oder Tabelle? Bei der Entity-Nutzungoffen, ob erst Klassen designtund dann Tabellen entworfen werden Einfach: Tabellen existieren; dann typischerweise zur Tabelle eine Entity-Klassse erstellbar(generierbar) Wenn nichts gegeben: Entwurf der Entity-Klassen(Daten der Applikation mit ihren Abhängigkeiten) Ableitung oder Generierung der Tabellen Generierungsansätze: Drop and Create: beteiligte Tabellen löschen und neu anlegen ( und Test) Create: wenn nicht existent, dann anlegen (Realität) None: wenn nicht existent, dann Fehler (Realität) Hinweis: bei Änderungen neu übersetzen 149

37 Generelle JEE-Regel Convention over Configuration bedeutet: wenn nichts angegeben wird, wird ein Default- Wert genutzt Default-Werte sind zwar sinnvoll, sollte man aber kennen Erinnerung: Java-Inkonsistenz 150

38 Einschub: XML-Konfiguration Statt Annotationen zu nutzen, können diese Informationen auch in XML beschrieben werden Typisch: eine XML-Dateipro Klasse + zusammenführende XML-Datei Vorteil: Verhaltensänderungen ohne Codeänderung Nachteil: viele kleine penibel zu pflegende Dateien Auch möglich: XML und Annotationen; dabei schlägt XML die Annotationen 151

39 Kardinalitäten in JPA A x 1:1 zu einem A-Objekt gehört (maximal) ein anderes B- Objekt, die jeweils zu (maximal) einem A-Objekt gehören 1:N zu einem A-Objekt gehören beliebig viele B-Objekte, die jeweils zu (maximal) einem A-Objekt gehören (N:1 analog) M:N zu einem A-Objekt gehören beliebig viele B-Objekte, die jeweils zu beliebig vielen A-Objekten gehören Anders als bei Tabellen haben OO-Assoziationen Leserichtungen Unidirektional: nur von einer Seite auf die andere schließbar Bidirektional: Abhängigkeit in beide Richtungen manövrierbar (es gibt Besitzer der Beziehung; für Updates wichtig) y B 152

40 Umsetzung unidirektional 1:N public class Projektauftrag implements private int paid; private String titel; public String gettitel() { return titel; public void settitel(string titel) { this.titel = titel; 153

41 Umsetzung unidirektional 1:N public class Projekt implements private int projektid; private String OneToMany(cascade=CascadeType.PERSIST) private Set<Projektauftrag> auftraege; public Projekt(){ auftraege = new HashSet<Projektauftrag>(); // fehlen get- und set-methoden 154

42 Umsetzung unidirektional 1:N (3/4) public void datenanlegen(){ String p[] ={"Hotel", "Noten", "Belegung"; String a[] ={"Analyse", "Modell", "Design"; em.gettransaction().begin(); (); for (int i=0; i<p.length;i++){ Projekt pr= new Projekt(); pr.setname(p[i]); for (int j=0; j<a.length;j++){ Projektauftrag pa= new Projektauftrag(); pa.settitel(a[j]); Set<Projektauftrag> tmp= pr.getauftraege(); tmp.add(pa); em.persist(pr); em.gettransaction().commit(); (); 155

43 Umsetzung unidirektional 1:N (4/4) SELECT PROJEKT.PROJEKTID, PROJEKT.NAME, PROJEKTAUFTRAG.PAID, PROJEKTAUFTRAG.TITEL FROM PROJEKT, PROJEKT_PROJEKTAUFTRAG, PROJEKTAUFTRAG WHERE PROJEKT.PROJEKTID = PROJEKT_PROJEKTAUFTRAG.PROJEKT_PROJEKTID AND PROJEKTAUFTRAG.PAID = PROJEKT_PROJEKTAUFTRAG.AUFTRAEGE_PAID; 156

44 OneToMany(cascade={CascadeType.PERSIST, CascadeType.MERGE) MERGE : merge() implizit für verknüpfte Objekte aufrufen PERSIST: persist() implizit für verknüpfte Objekte aufrufen REFRESH: refresh() implizit für verknüpfte Objekte aufrufen REMOVE: remove() implizit für verknüpfte Objekte aufrufen ALL: alle vier genannten Möglichkeiten Default-Einstellung: keine der fünf Varianten Wichtige Design-Entscheidung, was sinnvoll ist REMOVE nur nutzbar Beispiel, wenn Cascade.PERSIST fehlte SCHWERWIEGEND: Could not synchronize database state with session org.hibernate.transientobjectexception: object references an unsaved transient instance - save the transient instance before flushing: Projektauftrag 157

45 Umsetzung bidirektional 1:N (1/5) -Bidirektionale Relationen haben Eigentümer (ownerside) und Abhängigen (inverse side) -Eigentümer bei 1:N ist N (hier Projektauftrag) -Abhängiger bekommt mappedby-attribut -Programmierer für Einträge auf beiden Seiten verantwortlich 158

46 Umsetzung bidirektional 1:N public class Projektauftrag implements private int paid; private String ManyToOne(cascade={CascadeType.PERSIST, CascadeType.MERGE) private Mitarbeiter bearbeiter; //

47 Umsetzung bidirektional 1:N public class Mitarbeiter implements Serializable { private static final long serialversionuid = GenerationType.AUTO) private int minr; private String OneToMany(mappedBy="bearbeiter", ", cascade={cascadetype.persist, CascadeType.MERGE) private Set<Projektauftrag> auftraege = new HashSet<Projektauftrag>(); public void auftraghinzu(projektauftrag pa){ getauftraege().add(pa); ); //

48 Umsetzung bidirektional 1:N (4/5) public void mitarbeiterzuordnen(){ Mitarbeiter m[]= {new Mitarbeiter("Egon"), "), new Mitarbeiter("Aische"), "), new Mitarbeiter("Urs"); "); em.gettransaction().begin(); (); for (int i=0; i<m.length; i++) em.persist(m[i]); for (Projektauftrag p : (List<Projektauftrag List<Projektauftrag>) em. createquery("select p FROM Projektauftrag p"). getresultlist()) if(p.gettitel().equals("analyse")){ ")){ JPA 1.0- m[0].auftraghinzu(p); p.setbearbeiter(m[0]); Variante der Anfrage else{ m[1].auftraghinzu(p); p.setbearbeiter(m[1]); em.gettransaction().commit(); (); 161

49 Umsetzung bidirektional 1:N (5/5) SELECT MITARBEITER.NAME, MITARBEITER.MINR, PROJEKTAUFTRAG.TITEL, PROJEKTAUFTRAG.PAID FROM MITARBEITER LEFT JOIN PROJEKTAUFTRAG ON (MITARBEITER.MINR=PROJEKTAUFTRAG.BEARBEITER_MINR) ; 162

50 Umsetzung ist OR-Mapper freigestellt Man sieht, dass bei bidirektionalen Beziehungen in EclipseLinkkeine neuen Tabellen angelegt werden 163

51 Wichtige Annotationen in int version Attribut wird für das optimistische Lockinggenutzt; erst beim Schreiben geschaut, ob sich Versionsnummer geändert hat performant, wenn Objekte nicht häufig geändert werden Einfach als zusätzliches Attribut Basic(fetch=FetchType.LAZY) private Set<Projektauftrag> auftraege EAGER: Alle Daten des Attributs werden bei Objektnutzung sofort in Hauptspeicher geladen (default) LAZY: Daten werden erst geladen, wenn benötigt Längere Listen oder komplexe Daten möglichst immer LAZY (versteckte Konsistenzprobleme möglich) Wenn eine Info sofort benötigt, ist Kette zur Info EAGER 164

52 Umsetzung bidirektional M:N (1/6) 165

53 Umsetzung bidirektional M:N public class Projektauftrag implements private int paid; private String ManyToOne(cascade={CascadeType.PERSIST, CascadeType.MERGE) private Mitarbeiter ManyToOne(cascade={CascadeType.PERSIST, CascadeType.MERGE) private Rolle private int version; 166

54 Umsetzung bidirektional M:N public class Rolle implements private int rid; private String name; private int = {CascadeType.PERSIST CascadeType.PERSIST, = FetchType.LAZY) private List<Mitarbeiter> private int version; public void mitarbeiterhinzu(mitarbeiter m) { List<Mitarbeiter> tmp = getmitarbeiter(); tmp.add(m); setmitarbeiter(tmp); // oder getmitarbeiter().add(m); ); 167

55 Umsetzung bidirektional M:N public class Mitarbeiter implements = GenerationType.AUTO) private int minr; private String = "bearbeiter bearbeiter", cascade = {CascadeType.PERSIST CascadeType.PERSIST, = FetchType.LAZY) private Set<Projektauftrag> = "mitarbeiter mitarbeiter", cascade = {CascadeType.PERSIST CascadeType.PERSIST, = FetchType.LAZY) private Set<Rolle> rollen = new private int version; public void rollehinzu(rolle r) { Set<Rolle> tmp = getrollen(); tmp.add(r); setrollen(tmp); 168

56 Umsetzung bidirektional M:N (5/6) public void mitarbeiterzuordnen() { Mitarbeiter m[] = {new Mitarbeiter("Egon"), "), new Mitarbeiter("Aische"), "), new Mitarbeiter("Urs"); "); em.gettransaction().begin(); (); for (int i = 0; i < m.length; i++) em.persist(m[i]); Rolle r[] = {new Rolle("OOAD",80), new Rolle("SVN",60), new Rolle("QS",100); for (int i = 0; i < r.length; i++) { for(int j = 0; j<m.length; j++) if(r[i].getname().length()<m[j].getname().length()){ ()){ r[i].mitarbeiterhinzu(m[j]); ]); m[j].rollehinzu(r[i]); ]); em.persist(r[i]); // Rollenzuordnung wie bei 1:N mitarbeiterzuordnen() em.gettransaction().commit(); (); 169

57 Umsetzung bidirektional M:N (6/6) 170

58 Tabellenstruktur 171

59 Ungeordnete Daten public class Punkt private int id; private int x; private int private int version; public Punkt(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; public public String tostring(){ return "["+x+","+y x+","+y+"]"; +"]"; // get- und set-methoden für Exemplarvariablen Problem: Auch Listen werden ungeordnet gespeichert 172

60 Ungeordnete Daten public class Polygon private int = {CascadeType.PERSIST CascadeType.PERSIST, CascadeType.MERGE) private List<Punkt> punkte= new private int version; public Polygon(){ //get und set für Exemplarvariablen public void punktehinzu(punkt... pkte){ for(punkt p:pkte) public String tostring(){ StringBuffer erg=new StringBuffer("<"); for(punkt p:punkte) erg.append(p.tostring()); ()); return erg.append(">").tostring(); (); 173

61 Ungeordnete Daten (3/4) public class Main { private EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("JPA20NeueFeaturesPU"); private EntityManager em = emf.createentitymanager(); public void objekteerzeugen(){ Punkt[] pkt={new Punkt(0,0), new Punkt(5,3), new Punkt(3,3), new Punkt(3,0); em.gettransaction().begin(); (); for(punkt p:pkt) em.persist(p); em.gettransaction().commit(); (); Polygon p1 = new Polygon(); p1.punktehinzu(pkt[0],pkt[1],pkt[2]); Polygon p2 = new Polygon(); p2.punktehinzu(pkt[3],pkt[2],pkt[1]); em.gettransaction().begin(); (); em.persist(p1); em.persist(p2); 174

62 Ungeordnete Daten (4/4) public void zeigepolygone(){ List<Polygon> pl = em.createquery( "SELECT p FROM Polygon p",polygon.class).getresultlist(); for(polygon po:pl) System.out.println(po); public void schliessen() { if (em!= null && em.isopen()) em.close(); if (emf!= null && emf.isopen()) emf.close(); public static void main(string[] args) { Main m= new Main(); m.objekteerzeugen(); <[0,0][5,3][3,3]> m.zeigepolygone(); <[3,0][3,3][5,3]> m.schliessen(); System.out.println(" (" "); ---- m= new Main(); <[0,0][5,3][3,3]> m.zeigepolygone(); <[5,3][3,3][3,0]> m.schliessen(); 175

63 Ordnung public class Polygon private int = {CascadeType.PERSIST CascadeType.PERSIST, OrderColumn(name="Ord") ") private List<Punkt> punkte= new private int version; <[3,0][3,3][5,3]> <[0,0][5,3][3,3]> ---- <[3,0][3,3][5,3]> <[0,0][5,3][3,3]> 176

64 Standard: keine Löschfortsetzung (1/2) public void objekteerzeugen() { Punkt[] pkt = {new Punkt(0, 0), new Punkt(5, 3), new Punkt(3, 3); Polygon p1 = new Polygon(); p1.punktehinzu(pkt[0], pkt[1], pkt[2]); em.gettransaction().begin(); (); em.persist(p1); em.gettransaction().commit(); (); public void objektebearbeiten() { Polygon pl = em.createquery("select p FROM Polygon p", Polygon.class).getResultList().get(0); pl.getpunkte().remove(1); em.gettransaction().begin(); (); em.persist(pl); em.gettransaction().commit(); (); 177

65 Standard: keine Löschfortsetzung (2/2) public void zeigepolygoneundpunkte() { for (Polygon po : em.createquery("select p FROM Polygon p", Polygon.class).getResultList()) System.out.println(po); System.out.println(" (" "); for (Punkt pu : em.createquery("select p FROM Punkt p", Punkt.class).getResultList()) System.out.println(pu); public static void main(string[] args) { Main m = new Main(); m.objekteerzeugen(); m.objektebearbeiten(); m.zeigepolygoneundpunkte(); m.schliessen(); <[0,0][3,3]> ---- [0,0] [5,3] [3,3] 178

66 Löschfortsetzung Anmerkung: auch keine Löschung alleine durch CASCADETYPE.ALL in Polygon, aber durch folgende = {CascadeType.ALL CascadeType.ALL, <[0,0][3,3]> orphanremoval=true) OrderColumn(name="Ord") ") [0,0] [3,3] private List<Punkt> punkte = new ArrayList<Punkt>(); Was passiert, wenn mehrere Objekte Punkt referenzieren (widerspricht der Eigentümerschaft)? Exception in thread "main javax.persistence.rollbackexception Caused by: java.sql.sqlintegrityconstraintviolationexception: DELETE in Tabelle 'PUNKT' hat für Schlüssel (3) die Integritätsbedingung tsbedingung 'PLYGONPUNKTPNKTEID' für Fremdschlüssel ssel verletzt. 179

67 Beispieldaten (in DB-Notation, rauslegen) Mitarbeiter Projekt Projektauftrag Rolle Rolle_Mitarbeiter Projekt_Projektauftrag 180

68 Anfragen Anfragesprache soll möglichst Entity-Objekte liefern Anfragesprache soll DB-unabhängig sein (SQL-Detailproblem) Antwort: Java Persistence QL (JPQL) Ermöglicht direkte Zurückgabe von Entitätsobjektlisten Ermöglicht auch direkte Ausführung von SQL-Anfragen Anmerkung: Vorgänger JDO unterstützte OO-Features in JDO- QL (Methodennutzung); dies ist nicht mehr möglich Typische Struktur: SELECT p FROM Projekt p WHERE <Bed Bed> Übersetzung: Wähle aus der Menge Projekt der gemanagetenobjekte die Elemente p mit Eigenschaft <Bed> 181

69 Anfrageausführung Setzt ordentliches tostring() voraus ist nicht typsicher public void anfragen(string ql) { try { Query query = em.createquery(ql); Collection erg = query.getresultlist(); for (Iterator it = erg.iterator(); it.hasnext();) { System.out.println(it.next()); ()); catch (Exception e) { System.out.println("Anfrage gescheitert: " + e.getmessage()); 182

70 Einfache Beispiele Vorbemerkung: In FROM-Zeilenstehen Klassen und Attributnamen; bei diesen muss Groß-und Kleinschreibung beachtet werden! SELECT p FROM Projekt p Projekt Bonitaet (98304) [Konten Historie Raten ] Projekt Bremse (98305) [Display Sensoren Fusion ] Direkter Zugriff auf Attribute SELECT p.name FROM Projekt p Bonitaet Bremse 183

71 Nutzung mehrwertiger Relationen (1/2) SELECT p.auftraege FROM Projekt p Aufgabe Raten (32769) durch Ivan als Java Aufgabe Konten (32770) durch Fatma als Cobol Aufgabe Historie (32772) durch Urs als Java Aufgabe Sensoren (32768) durch Ivan als C Aufgabe Display (32771) durch Fatma als Java Aufgabe Fusion (32773) durch Ivan als C Nicht erlaubt: SELECT p.auftraege.bearbeiter FROM Projekt p An exception occurred while creating a query in EntityManager: Exception Description: Error compiling the query [SELECT p.auftraege.bearbeiter FROM Projekt p], line 1, column 9: invalid navigation expression [p.auftraege.bearbeiter p.auftraege.bearbeiter], cannot navigate collection valued association field [auftraege auftraege]. 184

72 Nutzung mehrwertiger Relationen (2/2) SELECT pa.bearbeiter FROM Projektauftrag pa 1: Ivan Auftraege=[ Sensoren Fusion Raten ] Rollen=[ C Java ] 1: Ivan Auftraege=[ Sensoren Fusion Raten ] Rollen=[ C Java ] 1: Ivan Auftraege=[ Sensoren Fusion Raten ] Rollen=[ C Java ] 3: Fatma Auftraege=[ Konten Display ] Rollen=[ Cobol Java ] 3: Fatma Auftraege=[ Konten Display ] Rollen=[ Cobol Java ] 4: Urs Auftraege=[ Historie ] Rollen=[ Java ] 185

73 Neu zusammengesetzte Ergebnisse Folgende Folie zeigt Details der Ausgabe SELECT r.name, r.tagessatz FROM Rolle r [Ljava.lang.Object;@1db5ec :: [Ljava.lang.Object Ljava.lang.Object; C 50 [Ljava.lang.Object;@92b1a1 :: [Ljava.lang.Object Ljava.lang.Object; Java 60 [Ljava.lang.Object;@cbf9bd :: [Ljava.lang.Object Ljava.lang.Object; Cobol

74 Ausgabe mit detaillierterer Analyse public void anfragen2(string ql) { System.out.println(ql); try { Query query = em.createquery(ql); Collection erg = query.getresultlist(); for (Iterator it = erg.iterator(); it.hasnext();) { Object o = it.next(); System.out.println(o+" :: "+ o.getclass().getname()); ()); if(o.getclass().getname().equals("[ljava.lang.object;")){ Object oa[]= (Object Object[]) o; for(int i=0;i<oa.length;i++) System.out.println(" "+oa[i oa[i]); catch (Exception e) { System.out.println("Anfragefehler: " + e.getmessage()); 187

75 JOIN-Varianten SELECT m.name FROM Projektauftrag pa, Mitarbeiter m WHERE pa.bearbeiter=m AND pa.titel='sensoren' SELECT m.name FROM Projektauftrag pa JOIN pa.bearbeiter m WHERE pa.titel='sensoren' Ivan SELECT DISTINCT(pa.bearbeiter.name) FROM Projekt p JOIN p.auftraege pa WHERE p.name='bremse' Fatma Ivan 188

76 Vordefinierte Anfragen + typisches Problem private static final String PROJEKT_VON= "SELECT DISTINCT(p.name) " +"FROM Projekt p JOIN p.auftraege pa " +"WHERE pa.bearbeiter.name= :mname mname"; public void projektvon(string name){ Query query = em.createquery(projekt_von). setparameter("mname", ", name); Collection erg = query.getresultlist(); for (Iterator it = erg.iterator(); it.hasnext();) { System.out.println(it.next()); ()); projektvon("urs' OR NOT(p.name=' ='bla bla') OR p.name=' ='bla bla") Bremse Bonitaet 189

77 echte Standardkonformität? gerade bei Anfragen häufig keine 100%-Kompatibilität Hibernate meist etwas mächtiger als EclipseLink Beispiel: Zeige alle C-Programmierer geht: SELECT m FROM Rolle r JOIN r.mitarbeiter m WHERE r.name='c ='C [1: Ivan... geht nicht in EclipseLink: SELECT m FROM Mitarbeiter m JOIN m.rollen r WHERE r.name='c' invalid navigation expression [r.name r.name], cannot navigate expression [r] of type [java.util.list java.util.list] inside a query. trotzdem: Immer sinnvoll Objektauswahlenin Anfragesprache durchzuführen, nicht alle Objekte aus DB lutschen und dann verarbeiten 190

78 Klassische SQL-Operatoren SELECT p.name, COUNT(pa.titel) FROM Projekt p JOIN p.auftraege pa GROUP BY p.name [Ljava.lang.Object;@4a9a7d :: [Ljava.lang.Object Ljava.lang.Object; Bonitaet 3 [Ljava.lang.Object;@1e4a47e :: [Ljava.lang.Object Ljava.lang.Object; Bremse 3 Erinnerung AVG, SUM, MIN, MAX 191

79 Named NamedQueries({ //in Mitarbeiter (geht noch nicht in NamedQuery(name="Mitarbeiter.primaryKey", ", query="select m FROM Mitarbeiter m WHERE m.minr= :minr NamedQuery(name="Mitarbeiter.mitFaehigkeit", ", query="select m FROM Rolle r JOIN r.mitarbeiter m" +" WHERE r.name = :name name") ) // z. B. in Main mit lokalen Variablen minr und faehigkeit Mitarbeiter m= em.createnamedquery("mitarbeiter.primarykey createnamedquery("mitarbeiter.primarykey",mitarbeiter.class Mitarbeiter.class).setParameter("minr setparameter("minr", ", minr).getsingleresult getsingleresult(); for( Mitarbeiter m:em.createnamedquery("mitarbeiter.mitfaehigkeit createnamedquery("mitarbeiter.mitfaehigkeit",mitarbeiter.class Mitarbeiter.class).setParameter("name setparameter("name", ", faehigkeit).getresultlist getresultlist()) System.out.println(m); 192

80 Flexiblere Anfragenkonstruktion (Ausblick) public void ooartigeanfragekonstruktion(){ CriteriaBuilder qb = em.getcriteriabuilder(); CriteriaQuery<Mitarbeiter> cq = qb.createquery(mitarbeiter.class); Root<Mitarbeiter> malias= cq.from(mitarbeiter.class); cq.where(qb.notequal(malias.get("name"), "), "Urs")); TypedQuery<Mitarbeiter> tq=em.createquery(cq); for(mitarbeiter m:tq.getresultlist()) System.out.println(m.getName()); ()); Ivan Fatma Heinz 193

81 Vererbung eine Tabelle public class Produkt implements private int prnr; private String name; private int lagermenge; private float private int public class Lebensmittel extends Produkt implements private Date public class Buch extends Produkt{

82 Vererbung eine Tabelle (2/3) public static void main(string[] args) { EntityManagerFactory emf =Persistence Persistence. createentitymanagerfactory("jpavererbungpu"); "); EntityManager em=emf.createentitymanager(); em.gettransaction().begin(); (); em.persist(new Buch("JPA", ", 2, 39.99f)); em.persist(new Produkt("Maus", ", 4, 7.99f)); em.persist(new Lebensmittel("Tofu", ", 7, 0.69f,new Date())); em.gettransaction().commit(); (); for(produkt p:(list<produkt>)em. createquery("select p FROM Produkt p").getresultlist()) System.out.println(p); 1:JPA Menge:2 Preis:39.99 Buch 2:Maus Menge:4 Preis:7.99 3:Tofu Menge:7 Preis:0.69 Verfall:Thu Oct 15 16:22:14 CEST

83 Vererbung eine Tabelle (3/3) SELECT * FROM Produkt Abbildung in eine Tabelle ist Default-Einstellung Ansatz meist am performantesten (float ungeeignet für Geldbeträge) 196

84 Vererbung getrennte Inheritance(strategy=InheritanceType.JOINED) public class Produkt implements Serializable {... SELECT * FROM Produkt SELECT * FROM Lebensmittel SELECT * FROM Buch 197

85 Vererbung public class Produkt implements Serializable {... SELECT * FROM Produkt SELECT * FROM Lebensmittel SELECT * FROM Buch 198

86 Software-Architektur sinnvoll: Datenzugriff kapseln typisch mehrere DAO-Klassen entsteht Datenzugriffskomponente 199

87 Einbindung von Bean-Validation Annotationen bereits Angabe bestimmter Randbedingungen klarerer Ansatz: Trennung von Beschreibung des Objektgraphen (wer mit wem) von Validierung Bean-Validationkann zusammen mit JPA genutzt werden; Anwesenheit von Validatoren wird von EntityManagern genutzt Ansatz: Wenn Daten in DB persistiertwerden sollen, werden alle Validierungsregeln geprüft (nicht eher); bei Fehler wird Exception geworfen Zukunft: Standards werden noch enger verknüpft Beispiel: externe Programmierernamen beginnen mit X, müssen vorgegebene Sprachen können 200

88 Beispiel: JPA Sprachen") public class Mitarbeiter implements = GenerationType.AUTO) private message="echter Nachname") private String = "bearbeiter bearbeiter", cascade = {CascadeType.PERSIST CascadeType.PERSIST, = message="max 3 Auftraege") private Set<Projektauftrag> auftraege = new = "mitarbeiter mitarbeiter", cascade = {CascadeType.PERSIST CascadeType.PERSIST, = message="max 2 Rollen") private List<Rolle> rollen = new ArrayList<Rolle>(); //

89 Beispiel: JPA mit = MrXProgrammer { String message() default "Moduleintrag kaputt"; Class<?>[] groups() default {; Class<? extends Payload>[] payload() default {; String[] sprachen() default {; 202

90 Beispiel: JPA mit Bean-Validation(3/5) public class MrXValidator implements ConstraintValidator<MrXProgrammer, Mitarbeiter> { private String[] muss; public void initialize(mrxprogrammer a) { muss = a.sprachen(); public boolean isvalid(mitarbeiter t, ConstraintValidatorContext cvc) { System.out.println("Pruefe fuer "+t.getname t.getname()); if(!t.getname().startswith("x")) ")) return true; List<Rolle> rollen = t.getrollen(); for (Rolle r : rollen) for (String s : muss) if (r.getname().equals(s r.getname().equals(s)) )) return true; return false; 203

91 Beispiel: JPA mit Bean-Validation(4/5) public void beispieldaten(){ Mitarbeiter m1 = new Mitarbeiter("XUrs"); "); Rolle[] r= { new Rolle("Java", ", 60),new Rolle("C", ", 50); for(int i=0;i<r.length;i++) m1.rollehinzu(r[i]); System.out.println(m1); try { em.gettransaction().begin(); (); em.persist(m1); em.gettransaction().commit(); (); catch (ConstraintViolationException e) { System.out.println(e.getMessage()); ()); for(constraintviolation c:e.getconstraintviolations()) System.out.println(c.getMessage()); ()); em.gettransaction().rollback(); (); 0: XUrs Auftraege=[ ] Rollen=[ Java C ] Pruefe fuer XUrs 204

92 Beispiel: JPA mit Bean-Validation(5/5) public void beispieldaten(){ Mitarbeiter m1 = new Mitarbeiter("X"); "); Rolle[] r= { new Rolle("C++", 60),new Rolle("C", ", 50), new Rolle("Cobol", ", 70); for(int i=0;i<r.length;i++) m1.rollehinzu(r[i]); System.out.println(m1); try { em.gettransaction().begin(); (); em.persist(m1); em.gettransaction().commit(); (); catch (ConstraintViolationException e) { for(constraintviolation c:e.getconstraintviolations()) System.out.println(c.getMessage()); ()); em.gettransaction().rollback(); (); 0: X Auftraege=[ ] Rollen=[ C++ C Cobol ] Pruefe fuer X echter Nachname aktuelle Sprachen max 2 Rollen 205

93 Interessante weitere Features in JPA in Anfrage-Sprache Funktionen auf Datentypen z. B. SUBSTRING(String,Start,Ende) UPDATE und DELETE in Querys immer vor/nach Persistierung ausgeführte Methoden Compound PrimaryKeys, zusammengesetzte Schlüssel über Hilfsklassen nutzbar Column(name="PIC") ") private JoinTable(name="PROJEKTROLLEN", ", ROLLEN_ID ROLLEN_ID"), ")) 206