Kapitel 14. Objekt-relationales Mapping (ORM) mit Hibernate bzw. Java Persistance API (JPA) Prof. Dr. Wolfgang Weber Vorlesung Datenbanken

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1 Kapitel 14 Objekt-relationales Mapping (ORM) mit Hibernate bzw. Java Persistance API (JPA) 1

2 Wozu Objekt-relationales Mapping? - Problematik - Business-Schicht OO-Klassen Unvereinbarkeit der Paradigmen Datenbank relational? 2

3 Wozu Objekt-relationales Mapping? - Problematik - Business-Schicht OO-Klassen Persistenz-Schicht Datenbank relational? 3

4 Unvereinbarkeit der Paradigmen - Lösungsmöglichkeiten - OO-Datenbanksysteme nicht durchgesetzt Abfrage und Pflege zu kompliziert alte Daten schon auf relationalen DBs gespeichert ORM Umwandlung: OO relational Frage Wie werden OO-Datenstrukturen auf relationale Datenstrukturen abgebildet? 4

5 Abbildung Typen public class { private String username; private String name; private String address; //Setter-, Getter-, Business-Methoden USERNAME varchar(50) primary key, NAME varchar(50) not null, ADDRESS varchar(100) ) 5

6 Abbildung Collections public class { private String username; private String name; private HashSet <String> address; //Setter-, Getter-, Business-Methoden USERNAME varchar(50) primary key, NAME varchar(50) not null, ADDRESS??????? ) 6

7 Abbildung Collections, Surrogatschlüssel Adresse * public class { private String username; private String name; private HashSet <String> address; //Setter-, Getter-, Business-Methoden USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null ) create table ADDRESSES ( ADDRESS_ID bigint primary key, ADDRESS varchar(100), USER_ID bigint foreign key references USERS ) 7

8 Abbildung Komposition (Collection) Adresse * public class { private String username; private String name; private HashSet <Address> address; //Setter-, Getter-, Business-Methoden public class Address { private String street; private String city; USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null ) create table ADDRESSES ( ADDRESS_ID bigint primary key, STREET varchar(50), CITY varchar(50), USER_ID bigint foreign key references USERS) 8

9 Abbildung Komposition Adresse 1 public class { private String username; private String name; private Address address; //Setter-, Getter-, Business-Methoden public class Address { private String street; private String city; USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null, ADDRESS_STREET varchar(50), ADDRESS_CITY varchar(50) ) 9

10 Abbildung 1:n-Assoziationen 1 1..* BillingDetails public class { private String username; private String name; private String address; private Set <BillingDetails> billingdetails; //Setter-, Getter-, Business-Methoden public class BillingDetails { privat String accountnumber; privat String accountname; privat String accounttype; privat user; //Setter-, Getter-, Business-Methoden USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null, ADDRESS varchar(100) ) create table BILLING_DETAILS ( BILLING_DETAILS_ID bigint primary key, ACCOUNT_NUMBER varchar (50) not null, ACCOUNT_NAME varchar (50) not null, ACCOUNT_TYPE varchar (2) not null, USER_ID bigint foreign key references USERS ) 10

11 Abbildung 1:n-Assoziationen 1 1..* BillingDetails Abbildung Datenstruktur: Wie bei 1..*-Komposition Aber: Andere Definition in Hibernate, da Navigationsrichtung in beiden Seiten da in Komposition: Löschung => Löschung Adresse 11

12 Abbildung n:m-beziehung Item 0..* hat_geboten_für 0..* public class { private String username; private String name; private Set <Item> item; //Setter-, Getter-, Business-Methoden USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null,... ) Beziehung??? public class Item { privat String description privat Set <> user; //Setter-, Getter-, Business-Methoden create table ITEM ( ITEM_ID bigint primary key, DESCRIPTION varchar(50) ) 12

13 Abbildung n:m-beziehung Item 1 0..* 1 0..* Bid public class { private String username; private String name; private Set <Item> item; //Setter-, Getter-, Business-Methoden public class Item { privart String description privat Set <> user; //Setter-, Getter-, Business-Methoden USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null,... ) create table BID ( USER_ID bigint foreign key references USER, ITEM_ID bigint foreign key references ITEM, primary key (USER_ID, ITEM_ID) ) create table ITEM ( ITEM_ID bigint primary key, DESCRIPTION varchar(50) ) 13

14 Abbildung Vererbung, Polymorphe Assoziation Abbildungsmöglichkeit 1: Eine Tabelle pro konkreter Klasse 1 1..* BillingDetails CreditCard BankAccount public class { private String username; private String name; private Set <BillingDetails> billingdetails; //Setter-, Getter-, Business-Methoden public class BillingDetails {...; privat user; public class CreditCard extends BillingDetails { privat String creditcardnumber; privat String expmonth; public class BankAccount extends BillingDetails { privat String accountnumber; USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null,... ) create table CREDIT_CARDS ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, CREDIT_CARD_NUMBER varchar (50) not null unique, EXP_MONTH varchar(50) not null, USER_ID bigint foreign key references USERS,... ) create table BANK_ACCOUNT ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, BANK_ACCOUNT_NUMBER varchar (50) not null, USER_ID bigint foreign key references USERS,...) 14

15 Abbildung Vererbung, Polymorphe Assoziation Abbildungsmöglichkeit 1: Eine Tabelle pro konkreter Klasse * CreditCard BillingDetails 0..* BankAccount public class { private String username; private String name; private Set <BillingDetails> billingdetails; //Setter-, Getter-, Business-Methoden public class BillingDetails {...; privat user; public class CreditCard extends BillingDetails { privat String creditcardnumber; privat String expmonth; public class BankAccount extends BillingDetails { privat String accountnumber; USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null,... ) create table CREDIT_CARDS ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, CREDIT_CARD_NUMBER varchar (50) not null unique, EXP_MONTH varchar(50) not null, USER_ID bigint foreign key references USERS,... ) create table BANK_ACCOUNT ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, BANK_ACCOUNT_NUMBER varchar (50) not null, USER_ID bigint foreign key references USERS,...) 15

16 Abbildung Vererbung, Polymorphe Assoziation Abbildungsmöglichkeit 1: Eine Tabelle pro konkreter Klasse * CreditCard BillingDetails 0..* BankAccount Polymorphe Abfrage von BillingDetails Abfrage über Union von CreditCard und BankAccount evtl. redundante Daten USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null,... ) create table CREDIT_CARDS ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, CREDIT_CARD_NUMBER varchar (50) not null unique, EXP_MONTH varchar(50) not null, USER_ID bigint foreign key references USERS,... ) create table BANK_ACCOUNT ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, BANK_ACCOUNT_NUMBER varchar (50) not null, USER_ID bigint foreign key references USERS,...) 16

17 Abbildung Vererbung, Polymorphe Assoziation Abbildungsmöglichkeit 2: Eine Tabelle pro Klassenhierarchie 1 1..* BillingDetails public class { private String username; private String name; private Set <BillingDetails> billingdetails; //Setter-, Getter-, Business-Methoden USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null,... ) public class BillingDetails {...; privat user; public class CreditCard extends BillingDetails { privat String creditcardnumber; privat String expmonth; public class BankAccount extends BillingDetails { privat String accountnumber; create table BILLING_DETAILS ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, USER_ID bigint foreign key references USERS, BILLING_DETAIL_TYPE varchar(3), USER_ID varchar(50) foreign key references USERS, CREDIT_CARD_NUMBER varchar (50) not null unique, CREDIT_CARD_EXP_MONTH varchar(50) not null, BANK_ACCOUNT_NUMBER varchar (50) not null,...) 17

18 Abbildung Vererbung, Polymorphe Assoziation Abbildungsmöglichkeit 2: Eine Tabelle pro Klassenhierarchie 1 1..* BillingDetails keine Joins notwendig => sehr gute Performance not null bei Attributen aus Subklassen nicht möglich USER_ID bigint primary key, USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null,... ) create table BILLING_DETAILS ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, USER_ID varchar(15) foreign key references USERS, BILLING_DETAIL_TYPE varchar(3), USER_ID varchar(50) foreign key references USERS, CREDIT_CARD_NUMBER varchar (50) not null unique, CREDIT_CARD_EXP_MONTH varchar(50) not null, BANK_ACCOUNT_NUMBER varchar (50) not null,...) 18

19 Abbildung Vererbung, Polymorphe Assoziation Abbildungsmöglichkeit 3: Eine Tabelle pro Klasse 1 1..* 0..1 CreditCard BillingDetails BankAccount public class { private String username; private String name; private Set <BillingDetails> billingdetails; //Setter-, Getter-, Business-Methoden public class BillingDetails {...; privat user; public class CreditCard extends BillingDetails { privat String creditcardnumber; privat String expmonth; public class BankAccount extends BillingDetails { privat String accountnumber; USER_ID bigint primary key USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null,... ) create table BILLING_DETAILS ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, USER_ID bigint foreign key references USERS ) create table CREDIT_CARDS ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key foreign key references BILLING_DETAILS, CREDIT_CARD_NUMBER varchar (50) not null unique, EXP_MONTH varchar(50) not null,... ) create table BANK_ACCOUNT ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, foreign key references BILLING_DETAILS, BANK_ACCOUNT_NUMBER varchar (50) not null,...) 19

20 Abbildung Vererbung, Polymorphe Assoziation Abbildungsmöglichkeit 3: Eine Tabelle pro Klasse 1 1..* 0..1 CreditCard BillingDetails BankAccount Abfrage über Joins =>schlechte Performance not null bei Attributen angebbar normalisiert keine redundante Daten USER_ID bigint primary key USERNAME varchar(50) not null unique, NAME varchar(50) not null,... ) create table BILLING_DETAILS ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, USER_ID bigint foreign key references USERS ) create table CREDIT_CARDS ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key foreign key references BILLING_DETAILS, CREDIT_CARD_NUMBER varchar (50) not null unique, EXP_MONTH varchar(50) not null,... ) create table BANK_ACCOUNT ( BILLING_DETAIL_ID bigint primary key, foreign key references BILLING_DETAILS, BANK_ACCOUNT_NUMBER varchar (50) not null,...) 20

21 Abbildung OO relational - Wie sieht die Umsetzung in der Praxis aus? Business-Schicht OO-Klassen Persistenz-Schicht Datenbank relational 21

22 Abbildung OO relational - Wie sieht die Umsetzung in der Praxis aus? Persistenzschicht mit SQL / JDBC hardcodieren Keine Einarbeitungsaufwand in ein ORM-Tool Bei großer Anwendung sehr zeitaufwendig und bei Änderungen fehleranfällig Mit Tool unter Verwendung der Nativen Schnittstelle (z. B. von Hibernate) Schnittstelle Java Persistence API (JPA), die von ORM-Tools (u. a. auch von Hibernate) implementiert wurde. 22

23 Top-down-Vorgehensweise Klassen des OO-Domain-Modell in Java-Code oder manuell manuell Hibernate- XML-Mapping- Metadaten internes Hibernate Metamodell JPA-Schnittstelle -> Klassen des OO-Domain-Modell in Java-Code mit Mapping-Kommentaren data access objekte der Persistenzschicht relationales DB-Schema 23

24 Bottom-up-Vorgehensweise Klassen des OO-Domain-Modell in Java-Code mit Nacharbeit Hibernate- XML-Mapping- Metadaten internes Hibernate Metamodell JPA-Schnittstelle -> Klassen des OO-Domain-Modell in Java-Code mit Mapping-Kommentaren data access objekte der Persistenzschicht relationales DB-Schema 24

25 Middle-out-Vorgehensweise Klassen des OO-Domain-Modell in Java-Code Hibernate- XML-Mapping- Metadaten internes Hibernate Metamodell JPA-Schnittstelle -> Klassen des OO-Domain-Modell in Java-Code mit Mapping-Kommentaren data access objekte der Persistenzschicht relationales DB-Schema 25

26 Abbildung Komposition Adresse 1 public class { privat Long id; private String username; private String name; private Address address; () { } public (String username) { //Setter-, Getter-, Business-Meth. public class Address { private String street; private String city; USER_ID bigint primary key; USERNAME varchar(50), NAME varchar(50), ADDRESS_STREET varchar(50), ADDRESS_CITY varchar(50) ) 26

27 Abbildung Komposition über Hibernate-XML-Mapping public class { privat Long id; private String username; private String name; private Address address; public class Address { private String street; private String city; USER_ID bigint primary key; USERNAME varchar(50), NAME varchar(50), ADDRESS_STREET varchar(50), ADDRESS_CITY varchar(50)) <hibernate-mapping> <class name= table= USERS> <id name= id column= USER_ID type= long > <generator class= native /> </id> <property name= username column= USERNAME type= string /> <property name= name column= NAME type= string /> <component name= address class= Address > <property name= street column= ADDRESS_STREET type= string /> <property name= city column= ADDRESS_CITY type= string /> </component> </class> </hibernate-mapping> 27

28 Abbildung Komposition über JPA-Schnittstelle public class { privat Long id; private String username; private String name; private Address address; public class Address { private String street; private (name= USERS ) public @Column (name = USER_ID ) privat Long (name = USERNAME ) private String (name = NAME ) private String private Address address } USER_ID bigint primary key; USERNAME varchar(50), NAME varchar(50), ADDRESS_STREET varchar(50), ADDRESS_CITY varchar(50) public class Address (name = ADDRESS_STREET ) private String (name = ADDRESS_CITY ) private String city } 28

29 Definieren, Persistent machen und Lesen von Objekten // Definieren, Persistent machen von Objekten: // Öffnen von session, transaction etc. user = new ( Myname ); Long userid = (Long) session.save (user); // Schließen von transition, session; // Lesen, Ausgeben von Objekten: // Öffnen von newsession, newtransaction etc. List users = newsession.createquery(from m order by m.username asc ).list(); for ( Iterator iter=users.iterator(); iter.hasnext(); ) { loaded = () iter.next(); System.out.println (loaded.getname()) } // Schließen newtransition, newsession etc. Ausgabe: Myname new Transient.save Persistent Detached Schließen von session 29

30 Definieren, Persistent machen und Lesen von Objekten // Definieren, Persistent machen von Objekten: // Öffnen von session, transaction etc. user = new ( Myname ); Long userid = (Long) session.save (user); user.username = Weber // Schließen von transition, session; // Lesen, Ausgeben von Objekten: // Öffnen von newsession, newtransaction etc. List users = newsession.createquery(from m order by m.username asc ).list(); for ( Iterator iter=users.iterator(); iter.hasnext(); ) { loaded = () iter.next(); System.out.println (loaded.getname()) } // Schließen newtransition, newsession etc. Ausgabe: Weber new Transient.save Persistent Detached Schließen von session 30

31 . Ende Kapitel 13 31

32 Abbildung OO relational - Realisierung der Persistenzschicht mit dem Data Access Object (DAO) 32

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