Hibernate 框架 ORM
的實現(xiàn)原理
2007-08-24 來自：梁建全
梁建全 :
東方標準國際軟件專業(yè)講師，曾經(jīng)負責過的重大的大型項目包括：全軍武器裝備質(zhì)量管理系統(tǒng)、全軍辦公自動化系統(tǒng)、日本
NTT 電信管理系統(tǒng)等。主要著作包括《 ASP.NET 開發(fā)答疑 200 問》《 ASP.NET 開發(fā)實例導航》等。畢業(yè)于北京大學計算機專業(yè)。
1.
什么是 ORM
ORM 的全稱是 Object Relational Mapping
，即對象關(guān)系映射。它的實現(xiàn)思想就是將關(guān)系數(shù)據(jù)庫中表的數(shù)據(jù)映射成為對象，以對象的形式展現(xiàn)，這樣開發(fā)人員就可以把對數(shù)據(jù)庫的操作轉(zhuǎn)化為對這些對象的操作。因此它的目的是為了方便開發(fā)人員以面向?qū)ο蟮乃枷雭韺崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作。
2
．什么是 Hibernate
對于 Hibernate
的稱呼有很多，比如工具、技術(shù)、框架以及解決方案等，這些都可以，重要的是大家要知道它的作用。在這里我習慣性稱它為框架，它是一種能實現(xiàn)
ORM
的框架 。能實現(xiàn) ORM 這個功能的框架有很多， Hibernate 可以說是這些框架中最流行、最受開發(fā)者關(guān)注的，甚至連 JBoss 公司也把它吸收進來，利用它在自己的項目中實現(xiàn)
ORM 功能。
3
． ORM
的實現(xiàn)原理
現(xiàn)在在 Java 領(lǐng)域大家對 Hibernate 的討論很多，比如它的優(yōu)缺點、如何應(yīng)用、錯誤如何解決以及把它和
Struts/Spring
等框架相結(jié)合作為整個系統(tǒng)的解決方案。在這里我想和大家探討一些更深層次的話題，那就是 Hibernate 是如何實現(xiàn) ORM 的功能？如果讓我們自己開發(fā)一款實現(xiàn) ORM
功能的框架需要怎么做？其實這些問題就是圍繞著一個詞，那就是“映射”，如果我們知道如何實現(xiàn)這種映射那么我們也能夠開發(fā)出自己的一款
ORM 框架。會使用 Hibernate 的開發(fā)人員都知道，在使用它實現(xiàn) ORM
功能的時候，主要的文件有：映射類（ *.java ）、映射文件（ *.hbm.xml
）以及數(shù)據(jù)庫配置文件（ *.properties 或 *.cfg.xml
） ，它們各自的作用如下。
⑴映射類
：它的作用是描述數(shù)據(jù)庫表的結(jié)構(gòu)，表中的字段在類中被描述成屬性，將來就可以實現(xiàn)把表中的記錄映射成為該類的對象。
⑵映射文件
：它的作用是指定數(shù)據(jù)庫表和映射類之間的關(guān)系，包括映射類和數(shù)據(jù)庫表的對應(yīng)關(guān)系、表字段和類屬性類型的對應(yīng)關(guān)系以及表字段和類屬性名稱的對應(yīng)關(guān)系等。
⑶數(shù)據(jù)庫配置文件
：它的作用是指定與數(shù)據(jù)庫連接時需要的連接信息，比如連接哪中數(shù)據(jù)庫、登錄用戶名、登錄密碼以及連接字符串等。
在這三種主要的文件中，映射類為普通 Java 源文件、映射文件為 XML 格式、數(shù)據(jù)庫配置文件為 Properties 格式或者是 XML 格式。想理解“映射”首先我們需要知道如何解析這三種文件，即解析 XML 格式文件、解析 Properties 格式文件和解析 Java 類文件。下面我們來分別探討一下如何實現(xiàn)這些文件的解析。
⑴如何解析
XML
文件
前面我們說過映射文件是 XML 格式，數(shù)據(jù)庫配置文件也可以是 XML 格式，因此如果能解析 XML 文件我們就可以獲取這兩個文件的信息。 XML 文件格式我簡單做下介紹，比如 tom 這句就是一個 XML 格式的描述， name
代表節(jié)點，節(jié)點必須有開始標記和結(jié)束標記，在開始標記中我們可以添加一些屬性的聲明比如 sex 。解析 XML 的技術(shù)可以分為兩類那就是 SAX 和 DOM
，這兩種方式的差別和優(yōu)缺點大家可以上網(wǎng)查閱或者我們會在以后的文章中提出，請大家關(guān)注。實現(xiàn)解析 XML 文件的功能很方便，我們可以通過下載第三方的一些工具包如 xml-apis.jar 和 xercesImpl.jar 等，也可以使用 JDK 自帶的工具類 DocumentBuilderFactory 、
DocumentBuilder 、 Document 、 Element 等等，大家可以通過 API 文擋查閱這些類的說明。通過這些類我們可以把 XML
文件的信息讀入內(nèi)存并通過類中的某些方法獲取指定節(jié)點的名字、值、屬性名、屬性值這些信息。
⑵解析
Properties
文件
數(shù)據(jù)庫配置文件可以是 XML 格式也可以是 Properties 格式， Properties 文件一般采用“屬性名 = 屬性值”的形式描述信息。如果配置文件采用 Properties 文件描述，我們就需要想辦法解析這種類型的文件了。想解析
Properties 文件大家就需要熟悉 Properties 這個類了，這個類有一些常用方法比如，
load() 加載指定文件并讀取文件中的屬性信息，
PropertyNames() 返回所有屬性名，
getProperty()
返回指定屬性名的屬性值。通過解析 Properties 文件我們可以得到連接數(shù)據(jù)庫必要的信息，然后通過底層 JDBC 技術(shù)與數(shù)據(jù)庫建立連接。
⑶解析
Java
類文件
通過解析映射文件和數(shù)據(jù)庫配置文件我們可以建立數(shù)據(jù)庫的連接，可以得到映射類的名字、屬性名、數(shù)據(jù)庫表名、字段名以及類型等信息。要把數(shù)據(jù)庫中表的數(shù)據(jù)映射成為對象，首先需要把表中的記錄取出，然后將每個字段值給映射類對象的每個屬性，這個賦值過程要調(diào)用對象中的
set
方法。我們現(xiàn)在通過映射文件只知道類名和屬性名，如何根據(jù)類名和屬性名調(diào)用相應(yīng)的 set 和 get 方法，是一個關(guān)鍵問題。在 Java
中有一種機制叫反射機制，使用這種機制我們可以得到類的信息，包括類只用的修飾符、方法、屬性、繼承的父類以及實現(xiàn)接口等信息。反射機制相關(guān)的類有
Class 、 Field 、 Method 以及 Constructor 等。通過 Class 的 getFields() 、 getMethods() 和 getConstructors() 方法得到相應(yīng)的屬性、方法和構(gòu)造方法。通過
Field 類的 getName() 、 getType() 和 getModifiers() 方法得到相應(yīng)的屬性名、屬性類型、屬性修飾符信息。通過
Method 類 getReturnType() 可以獲取方法的返回類型， invoke()
方法可以根據(jù)給定的方法名和參數(shù)值執(zhí)行對象中對應(yīng)的方法。我們可以首先通過以上方法獲取類中的屬性名，然后拼寫成 setXXX 和 getXXX
方法名，最后根據(jù)方法名執(zhí)行對應(yīng)的方法，將數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)加載到對象中。
此外要實現(xiàn) Hibernate
機制還會涉及到一個技術(shù)點，那就是如何獲取數(shù)據(jù)庫的相關(guān)信息。要實現(xiàn)這個功能，就需要大家了解 JDBC 的 DataBaseMetaData 類和 ResultSetMetaData
類，通過這兩個類的方法我們就可以獲取數(shù)據(jù)庫表的字段名、類型、大小等相關(guān)信息。在這里我只是給大家把實現(xiàn) ORM 功能的一些關(guān)鍵技術(shù)提了出來，通過上面介紹大家對 ORM
機制應(yīng)該有個大概了解，比如通過解析數(shù)據(jù)庫配置文件獲取數(shù)據(jù)庫連接信息并建立連接，通過解析映射文件可以獲取映射類名、屬性名、表名以及字段名等信息，得到名字后通過反射機制可以得到映射類信息，調(diào)用構(gòu)造方法創(chuàng)建對象，調(diào)用每個屬性的
set 方法給對象設(shè)值完成數(shù)據(jù)的裝載。 Hibernate 就是采用這個過程來實現(xiàn) ORM 的，當然 Hibernate 還使用了事務(wù)控制
、緩存控制 等很多技術(shù)，大家有興趣的話我們可以以后探討。
限于時間的原因前面提到的一些技術(shù)介紹的比較簡單，對于有些人可能理解有困難，沒關(guān)系我會在以后的時間把各個技術(shù)分別進行詳細的介紹，請大家關(guān)注，同時熱情邀請大家一起討論，通過逐步剖析
Hibernate ，使我們對 Hibernate
的理解和駕御能力更近一步。謝謝大家。
（讀后感：
這篇文章，如果從操作技術(shù)層面上來講，確實沒有說什么，因為在我看了這篇文章之后，并不能夠讓我現(xiàn)在就可以使用 Hibernate
。但是，我至少對這個輪廓有了一個初步的了解了，假如說我們現(xiàn)在身處大山里面，要想從大山里面出去，一看，那里都是高山，就不知道如何走、走那個方向；而如果說我們是站在一座高山上，要去山外還是有那么遠，所有的路程還是得自己走，但是我看到了方向，知道自己朝著這個方向走肯定能夠走出去。我看了這篇文章就是這個感覺，真希望以后能夠多看到這樣的文章，而不是一來就是這里要配置什么，那里需要怎么做，還沒有開始，就昏了。
）