J2EE 应用程序中的数据管理和数据持久性

　　本文分析了在 Java 平台上可用的两个数据管理策略：Java 对象序列化和 Java 数据库连接（JDBC）。尽管本质上这两种数据管理策略并不存在孰优孰劣的问题，但在管理企业信息系统时，JDBC 轻而易举地得以胜出。在本文中，Java 开发人员 G.V.B. Subrahmanyam 和 Shankar Itchapurapu 对序列化和 JDBC都进行了介绍，并通过讨论和实例来向您展示了 JDBC 是您的最佳选择的原因。
　　
　　当您正在建立企业信息系统时，需要确保以某种有效的方式存储、检索和显示企业数据。对于所有业务而言，数据都是独一无二的最大资产。所有软件系统都涉及数据，因此，数据的重要性是无论如何强调都不过分的。
　　
　　应用程序的数据管理功能包括四个基本操作，通常也需要对企业数据执行这四个操作，它们是：建立、检索、更新 和 删除（即 CRUD）。管理在企业系统的数据涉及在很长一段时间范围之内，始终如一地、成功地执行 CRUD 操作，而不必频繁地更改实际执行这些操作的代码。换句话说，管理数据意味着开发稳健的、可扩展和可维护的软件系统，以确保成功地进行 CRUD 操作，在软件的生命期中能够以一致的方式执行操作。
　　
　　本文讨论了 J2EE 中的两种可用数据管理策略：Java 对象序列化和 Java 数据库连接（JDBC）。我们将查看这两种方法的优缺点。这两种数据管理策略实质上不存在孰优孰劣。在特定实现中，策略的可用性取决于项目的范围（出现在系统环境中的活动的活动范围），系统的上下文（驱动系统/子系统运行时的值的集合），以及其他的外部因素。然而，Java 序列化并不适合于企业系统，其数据需要用一种定义良好的结构（如RDBMS）来组织。我们首先将快速浏览 Java 对象序列化，然后查看 JDBC 更重要的一些方面，从而了解后者是如何实现前者所缺乏的一些关键特性的。
　　
　　本文并不打算对 Java 对象序列化或者 JDBC 进行全面介绍。有关这两项技术的更多信息，请回顾参考资料小节。
　　
　　Java 对象序列化
　　对象序列化是最简单的 Java 持久性策略。对象序列化是一个将对象图平面化为一个字节的线性序列的过程。对象图是作为对象继承、关联和聚合的结果而实现的一些关系式。对象的非暂态实例属性以字节的形式被写入到持久存储中。实例属性的值就是执行时间序列化时内存中的值。如果一个 Java 对象是可序列化的，那么它至少必须实现 java.io.Serializable 接口，该接口具有如下所示的结构：
　　
　　package java.io;
　　public interface Serializable
　　{}
　　
　　您可以看到，java.io.Serializable 接口并没有声明任何方法。它是一个记号或者标记接口。它告诉 Java 运行时环境，该实现类是可序列化的。列表 1 显示实现该接口的一个示例类。
　　
　　列表 1. MySerializableObject.java
　　
　　import java.io.Serializable;
　　
　　public class MySerializableObject extends MySuperClass implements Serializable
　　{
　　 private String property1 = null;
　　private String property2 = null;
　　
　　public String getProperty1()
　　{
　　 return property1;
　　}
　　
　　public void setProperty1(String val)
　　{
　　 property1 = val;
　　}
　　public String getProperty2()
　　{
　　 return property2;
　　}
　　
　　public void setProperty2(String val)
　　{
　　　property2 = val;
　　}
　　　private void writeObject(ObjectOutputStream out)
　　　throws IOException
　　　{
　　　 out.writeObject (getProperty1 ());
　　 out.writeObject (getProperty2 ());
　　　}
　　
　　　private void readObject (ObjectInputStream in)
　　　throws IOException, ClassNotFoundException
　　　{
　　　 setProperty1 ((String) in.readObject ());
　　　 setProperty2 ((String) in.readObject ());
　　　}
　　}
　　
　　无需自己实现 writeObject(...) 和 readObject(...) 方法来执行序列化；Java 运行时环境具有使这些方法可用的默认实现。然而，您可以重写这些方法，提供如何存储对象状态的您自己的实现。
　　
　　关于序列化，您需要记住一些要点。首先，在序列化期间，整个对象图（即，所有父类和被引用类）都将被序列化。其次， Serializable 类的所有实例变量自身都应该是可序列化的，除非已经特别声明它们为暂态，或者已经重写 writeObject(...) 和 readObject(...) 来只序列化那些可序列化的实例变量。如果违反了后一规则，在运行时将出现一个异常。
　　
　　每个后续 J2SE 版本都对对象序列化系统进行少量的增加。J2SE 1.4 也相应地向 ObjectOutputStream and ObjectInputStream 增加 writeUnshared() and readUnshared()方法。通常，一个序列化的流只包含任何给定对象的一个序列化实例，并且共享对该对象引用的其他对象可以对它进行后向引用。通常期望序列化一个对象独立于其他对象可能维护的任何引用。非共享的读写方法允许对象作为新的、独一无二的对象被序列化，从而获得一个类似于对象克隆但开销更少的效果。
　　
　　Java 对象序列化存在的问题
　　序列化涉及到将对象图从内存具体化到持久存储（例如硬盘）中。这涉及到大量 I/O 开销。通常，对应用程序而言，序列化并不是最佳选择：
　　
　　管理几十万兆字节的存储数据
　　频繁地更新可序列化对象
　　对存储企业数据而言，序列化是一个错误选择，因为：
　　
　　序列化的字节流只对 Java 语言是可读的。这是一个重大缺陷，因为企业系统通常是异构的，许多应用程序要与其他应用程序共同处理相同的数据。
　　
　　对象检索涉及大量的 I/O 开销。
　　
　　没有一个用来从序列化对象图中检索获取数据的查询语言。
　　
　　序列化没有内置的安全机制。
　　
　　序列化本身并不提供任何事务控制机制，因此不能在那些需要并发访问从而不使用辅助 API 的应用程序中使用它。
　　Java 数据库连接（JDBC）
　　Java 数据库连接（JDBC）是一个标准的 API，它使用 Java 编程语言与数据库进行交互。诸如 JDBC 的调用级接口是编程接口，它们允许从外部访问 SQL 命令来处理和更新数据库中的数据。通过提供与数据库连接的库例程，它们允许将 SQL 调用集成到通用的编程环境中。特别是，JDBC 有一个使接口变得极其简单和直观的例程的丰富收集。
　　
　　在下面几个小节中，我们将查看通过 JDBC 与数据库连接所涉及的一些步骤。我们将特别关注与 Java 对象序列化相比，JDBC 是如何成为一个企业数据管理策略的。
　　
　　建立一个数据库连接
　　在利用 JDBC 做任何其他事情之前，需要从驱动程序供应商那里获取数据库驱动程序，并且将该库添加到类路径中。一旦完这项工作，就可以在 Java 程序中使用类似于下面所示的代码来实现实际的连接。
　　
　　Class.forName(<your driver class Name>);
　　Java.sql.Connection conn = DriverManager.getConnection(<connection URL>);
　　
　　Java 对象序列化并不需要这个该步骤，因为使用序列化来执行持久性操作并不需要 DBMS。 序列化是一个基于文件的机制；因此，在序列化一个对象之前，需要在目标文件系统中打开一个 I/O 流。
　　
　　创建 JDBC Statement 和 PreparedStatement
　　可以用 JDBC Statement 对象将 SQL 语句发送到数据库管理系统（DBMS），并且不应该将该对象与 SQL 语句混淆。 JDBC Statement 对象是与打开连接有关联，而不是与任何单独的 SQL 语句有关联。可以将 JDBC Statement 对象看作是位于连接上的一个通道，将一个或多个（您请求执行的）SQL 语句传送给 DBMS。
　　
　　为了创建 Statement 对象，您需要一个活动的连接。通过使用我们前面所创建的 Connection 对象 con——下面的代码来完成这项工作。
　　
　　Statement stmt = con.createStatement();
　　
　　到目前为止，我们已经有了一个 Statement 对象，但是还没有将对象传递到 DBMS 的 SQL 语句。
　　
　　当数据库接收到语句时，数据库引擎首先会分析该语句并查找句法错误。一旦完成对语句的分析，数据库就必须计算出执行它的最有效方法。在计算上，这可能非常昂贵。数据库会检查哪些索引可以提供帮助，如果存在这样的索引的话，或者检查是否应该完全读取表中的所有行。数据库针对数据进行统计，找出最佳的执行方式。一旦创建好查询计划，数据库引擎就可以执行它。
　　
　　生成这样一个计划会占用 CPU 资源。理想情况是，如果我们两次发送相同的语句到数据库，那么我们希望数据库重用第一个语句的访问计划，我们可以使用 PreparedStatement 对象来获得这种效果。
　　
　　这里有一个主要的特性是，将 PreparedStatement 与其超类 Statement 区别开来：与 Statement 不同，在创建 PreparedStatement 时，会提供一个 SQL 语句。然后了立即将它发送给 DBMS，在那里编译该语句。因而， PreparedStatement 实际上是作为一 个通道与连接和被编译的 SQL 语句相关联的。
　　
　　那么，它的优势是什么呢？如果需要多次使用相同的查询或者不同参数的类似查询，那么利用 PreparedStatement，语句，只需被 DBMS 编译和优化一次即可。与使用正常的 Statement 相比，每次使用相同的 SQL 语句都需要重新编译一次。
　　
　　还可以通过 Connection 方法创建PreparedStatement 。下面代码显示了如何创建一个带有三个输入参数的参数化了的 SQL 语句。
　　
　　Prepa