基于java的對(duì)象持久性設(shè)計(jì)方案淺議

黃錫剛

摘要：該文討論的是在傳統(tǒng)中間件環(huán)境下，在數(shù)據(jù)庫(kù)多層訪問(wèn)模型的基礎(chǔ)上，利用對(duì)象/關(guān)系映射如何實(shí)現(xiàn)對(duì)象持久性設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：持久性對(duì)象；關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；三層模型；對(duì)象標(biāo)識(shí)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）14-3285-03

持久對(duì)象需解決內(nèi)存中瞬時(shí)對(duì)象與其他存儲(chǔ)設(shè)備上持久對(duì)象的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換問(wèn)題。主要的存儲(chǔ)設(shè)備有以下的三種：

1）文件系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^(guò)串行化對(duì)象來(lái)將對(duì)象保存在一個(gè)文件中。當(dāng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中要求使用文件系統(tǒng)作為持久性基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序中相關(guān)對(duì)象的持久性時(shí)，我們可以自定義一個(gè)文本文件的格式，將對(duì)象的狀態(tài)存儲(chǔ)在該文件中。

2）對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)。這是保證對(duì)象持久性的最合理的做法。但大多數(shù)公司還只是剛開(kāi)始研究對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)，所以還不是主流的存儲(chǔ)介質(zhì)。

3）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。目前大多數(shù)先進(jìn)的應(yīng)用程序都使用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。但在企業(yè)級(jí)的應(yīng)用中大部分的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)仍然是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。雖然面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)很多應(yīng)用必不可少，但我們?nèi)匀灰紤]很多原有系統(tǒng)的需要，所以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用還是主流。

持久性一般可以分成兩類：空間上的持久性和時(shí)間上的持久性?？臻g上的持久性是在網(wǎng)絡(luò)中傳遞對(duì)象的狀態(tài)，例如：遠(yuǎn)程方法調(diào)用RMI（Remote Method Invocation， RMI是java分布式對(duì)象（EJB）的通信基礎(chǔ)設(shè)施）將對(duì)象狀態(tài)串行化后，通過(guò)socket傳輸串行化結(jié)果。時(shí)間上的持久性中，輕量型持久對(duì)象通常保存在本地文件系統(tǒng)中；重量型持久性對(duì)象通常采用：O/R映射（關(guān)系/對(duì)象映射）+RDB（關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)）來(lái)解決。

最簡(jiǎn)單的持久性實(shí)現(xiàn)方案是在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)從文件裝入相關(guān)對(duì)象的狀態(tài)，在程序結(jié)束時(shí)將相關(guān)對(duì)象的狀態(tài)存到該文件中。但當(dāng)我們要采用可擴(kuò)展性更好的持久性方案時(shí)，譬如實(shí)現(xiàn)對(duì)象瞬時(shí)（transient）狀態(tài)的更新與其持久性是同步的的時(shí)候，O/R+RDB的解決辦法就顯得非常實(shí)用了。

1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用

企業(yè)級(jí)的應(yīng)用大多數(shù)都采用三層模型來(lái)使用中間件訪問(wèn)數(shù)據(jù)。典型的三層模型由上到下分別是：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層。三層結(jié)構(gòu)將業(yè)務(wù)邏輯抽取出來(lái)作為一個(gè)獨(dú)立的中間層。業(yè)務(wù)邏輯層是對(duì)企業(yè)所有業(yè)務(wù)邏輯的一種抽象，對(duì)上：為表示層提供了更高級(jí)的API；對(duì)下：封裝了整個(gè)數(shù)據(jù)層。企業(yè)級(jí)的應(yīng)用還可以是以三層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的擴(kuò)展，例如：在業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)層之間引入一層“持久對(duì)象層”，持久對(duì)象層可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象/關(guān)系映射，數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等功能。

數(shù)據(jù)庫(kù)是企業(yè)級(jí)應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施。在開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，引入對(duì)象-關(guān)系映射中間件是提高開(kāi)發(fā)效率、提升軟件可維護(hù)、擴(kuò)展性的需要。成熟的對(duì)象-關(guān)系映射中間件產(chǎn)品，可以把內(nèi)存中的對(duì)象持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中，但前提是我們必須設(shè)計(jì)好自己的持久性對(duì)象、合理的對(duì)象持久性方案。持久性保存數(shù)據(jù)到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)需要注意的是盡量的保持對(duì)象持久性的高度透明化。理由有以下4點(diǎn)：1） 企業(yè)應(yīng)用需要實(shí)現(xiàn)持久性對(duì)象，例如：客戶、供應(yīng)商、貨品、訂單等資料都需要持久性的保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。2） 代表業(yè)務(wù)邏輯的對(duì)象可獨(dú)立于使用它們的程序而存在。3） 多個(gè)應(yīng)用程序可能需要工作在同一個(gè)對(duì)象上。4） 當(dāng)對(duì)象與另一個(gè)對(duì)象交流時(shí)，不必了解該對(duì)象在內(nèi)存還是在外存。

2 O/R映射基本規(guī)則

對(duì)象范式與關(guān)系范式之間存在阻抗不匹配問(wèn)題，利用已有的O/R映射模式可幫助設(shè)計(jì)人員避免實(shí)現(xiàn)對(duì)象持久性的陷入誤區(qū)?；镜挠成湟?guī)則有以下的三點(diǎn)：

1）將屬性影射為列。并不是所有屬性都是持久性的。通常，依賴屬性都不是持久性的。例如：記帳憑證中的借、貸合計(jì)。

2）將類映射為表。形式可以是多個(gè)類映射到單張表、單張表映射到多張表。多個(gè)類映射到同一張表這種情況是由于對(duì)象范式含有數(shù)據(jù)與操作，關(guān)系范式僅有數(shù)據(jù)，所有O/R映射丟失操作后，某些數(shù)據(jù)可能更適合合并。一個(gè)類映射到多張表，這種情況一般是由于要考慮程序效率才這樣做。在某些情況下劃分多張表會(huì)提高性能，但如果執(zhí)行涉及連接的操作則通常反而降低性能。

3）類間關(guān)系（繼承、聚集、關(guān)聯(lián)）的映射。繼承關(guān)系的映射，一般有三種形式：①整個(gè)類層次使用一張表，類層次中所有類的所有屬性均存放在該表中。②每個(gè)葉結(jié)點(diǎn)類使用一張表。③每個(gè)類使用一張表，該表只保存OID（對(duì)象標(biāo)識(shí)）以及對(duì)應(yīng)類自己的屬性（不含所繼承的屬性）。關(guān)聯(lián)與聚類關(guān)系的映射從關(guān)系范式的角度來(lái)看，區(qū)別僅在于耦合程度不同而已。聚類耦合程度高：通常對(duì)“整體”操作都伴隨著對(duì)“部分”。關(guān)聯(lián)則不存在這么高的相關(guān)度。

3 對(duì)象持久性的設(shè)計(jì)方案

為了將設(shè)計(jì)階段的工作過(guò)程清晰的表達(dá)出來(lái)，該文簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)一個(gè)餐館訂餐小系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。

第一步：標(biāo)志那些數(shù)據(jù)需要持久性。

對(duì)象標(biāo)識(shí)（OID）唯一標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)對(duì)象/關(guān)系，在關(guān)系范式里該標(biāo)識(shí)稱為關(guān)鍵碼（key），在對(duì)象范式里就是作為持久對(duì)象標(biāo)識(shí)。OID的實(shí)現(xiàn)既可以是一個(gè)輕量級(jí)對(duì)象，也可以是整數(shù)、字符串等。OID設(shè)計(jì)的基本要求是唯一性和不變性。OID有3種層次的唯一性：1。在同一個(gè)類中具有唯一性。2。在同一個(gè)類層次中具有唯一性。3，在所有對(duì)象中均有唯一性。唯一性范圍越大，則通常的開(kāi)銷也越大。例如：需要更長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)時(shí)間以獲取OID，需要更多的存儲(chǔ)空間以存放OID。OID的不變性是我們?nèi)菀缀雎缘囊粋€(gè)重要特征，因?yàn)槿魏螛I(yè)務(wù)邏輯含義都會(huì)發(fā)生變化，從而，任何對(duì)象標(biāo)識(shí)不應(yīng)含有任何業(yè)務(wù)邏輯含義。

在UML中類是作為指派持久性的基本單位。因?yàn)椴⒉皇敲恳粋€(gè)類都需要持久性，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中用帶標(biāo)簽的值來(lái)標(biāo)志持久性，可以采用（名字、值）簡(jiǎn)寫(xiě)的方式來(lái)表示，名字為類名，值分別記為Persistent（持久的）和transitory（暫時(shí)的），其中默認(rèn)情況下是transitory（如下圖所示）。這一步的設(shè)計(jì)我們要注意的是兩個(gè)持久類之間的關(guān)聯(lián)也是持久的。

第二步：設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。

在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)階段，簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)4張表：Table（桌子） 、Customer（顧客）、Walkin（無(wú)預(yù)訂散客）、Reservation（預(yù)約）。每一張表添加顯式的對(duì)象標(biāo)識(shí)（OID），實(shí)現(xiàn)鏈接時(shí)用這些對(duì)象標(biāo)識(shí)作為外碼（FK）。由于本文所設(shè)計(jì)的Booking類是一個(gè)抽象類，可以簡(jiǎn)單地將其具體之類映射為表。餐館訂餐小系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)模式設(shè)計(jì)結(jié)果為：

第三步：解決對(duì)象與關(guān)系的同步問(wèn)題

這時(shí)要解決的問(wèn)題是：哪一個(gè)對(duì)象的職責(zé)應(yīng)包含往數(shù)據(jù)庫(kù)存放或從數(shù)據(jù)庫(kù)裝入對(duì)象的功能？因?yàn)橹概蔀橐延械念悤?huì)導(dǎo)致聚合性降低，所以引入一個(gè)新的類專門執(zhí)行該職責(zé)。為每一持久類定義一個(gè)映射類（Mapper）。在設(shè)計(jì)模型中引入對(duì)象標(biāo)識(shí)，從而在領(lǐng)域模型之外亦可實(shí)現(xiàn)持久性。為每一持久性類定義子類，在子類中添加對(duì)象標(biāo)識(shí)。Mapper類處理具有持久性的子類。

第四步：持久性體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Persistent子類和Mapper類依賴于它們所支持的類。它們應(yīng)出現(xiàn)在業(yè)務(wù)邏輯層，但Restaurant類依賴于 Mapper類。將業(yè)務(wù)邏輯層劃分為兩個(gè)子包。從而盡量避免了子程序包Persistency的變化對(duì)子程序包Domain帶來(lái)的影響。持久性體系結(jié)構(gòu)圖如圖4。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)重量型持久性對(duì)象本文推薦的解決方案是O/R+RDB。持久性對(duì)象的設(shè)計(jì)的過(guò)程為：1）標(biāo)識(shí)哪些數(shù)據(jù)需要持久性；2）設(shè)計(jì)一個(gè)合適的數(shù)據(jù)庫(kù)模式；3）解決對(duì)象與關(guān)系的同步問(wèn)題，最后總結(jié)自己的持久性體系結(jié)構(gòu)。該文所描述的持久性對(duì)象的設(shè)計(jì)過(guò)程可以為解決同類問(wèn)題的提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋波，劉杰，杜慶東.UML面向?qū)ο蠹夹g(shù)與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[2] 理查德森. Java高級(jí)編程：Jdk5[M].沈文炎，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3] 霍頓.Java2入門經(jīng)典：JDK5[M].潘曉雷，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.endprint

摘要：該文討論的是在傳統(tǒng)中間件環(huán)境下，在數(shù)據(jù)庫(kù)多層訪問(wèn)模型的基礎(chǔ)上，利用對(duì)象/關(guān)系映射如何實(shí)現(xiàn)對(duì)象持久性設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：持久性對(duì)象；關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；三層模型；對(duì)象標(biāo)識(shí)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）14-3285-03

持久對(duì)象需解決內(nèi)存中瞬時(shí)對(duì)象與其他存儲(chǔ)設(shè)備上持久對(duì)象的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換問(wèn)題。主要的存儲(chǔ)設(shè)備有以下的三種：

1）文件系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^(guò)串行化對(duì)象來(lái)將對(duì)象保存在一個(gè)文件中。當(dāng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中要求使用文件系統(tǒng)作為持久性基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序中相關(guān)對(duì)象的持久性時(shí)，我們可以自定義一個(gè)文本文件的格式，將對(duì)象的狀態(tài)存儲(chǔ)在該文件中。

2）對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)。這是保證對(duì)象持久性的最合理的做法。但大多數(shù)公司還只是剛開(kāi)始研究對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)，所以還不是主流的存儲(chǔ)介質(zhì)。

3）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。目前大多數(shù)先進(jìn)的應(yīng)用程序都使用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。但在企業(yè)級(jí)的應(yīng)用中大部分的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)仍然是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。雖然面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)很多應(yīng)用必不可少，但我們?nèi)匀灰紤]很多原有系統(tǒng)的需要，所以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用還是主流。

持久性一般可以分成兩類：空間上的持久性和時(shí)間上的持久性?？臻g上的持久性是在網(wǎng)絡(luò)中傳遞對(duì)象的狀態(tài)，例如：遠(yuǎn)程方法調(diào)用RMI（Remote Method Invocation， RMI是java分布式對(duì)象（EJB）的通信基礎(chǔ)設(shè)施）將對(duì)象狀態(tài)串行化后，通過(guò)socket傳輸串行化結(jié)果。時(shí)間上的持久性中，輕量型持久對(duì)象通常保存在本地文件系統(tǒng)中；重量型持久性對(duì)象通常采用：O/R映射（關(guān)系/對(duì)象映射）+RDB（關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)）來(lái)解決。

最簡(jiǎn)單的持久性實(shí)現(xiàn)方案是在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)從文件裝入相關(guān)對(duì)象的狀態(tài)，在程序結(jié)束時(shí)將相關(guān)對(duì)象的狀態(tài)存到該文件中。但當(dāng)我們要采用可擴(kuò)展性更好的持久性方案時(shí)，譬如實(shí)現(xiàn)對(duì)象瞬時(shí)（transient）狀態(tài)的更新與其持久性是同步的的時(shí)候，O/R+RDB的解決辦法就顯得非常實(shí)用了。

1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用

企業(yè)級(jí)的應(yīng)用大多數(shù)都采用三層模型來(lái)使用中間件訪問(wèn)數(shù)據(jù)。典型的三層模型由上到下分別是：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層。三層結(jié)構(gòu)將業(yè)務(wù)邏輯抽取出來(lái)作為一個(gè)獨(dú)立的中間層。業(yè)務(wù)邏輯層是對(duì)企業(yè)所有業(yè)務(wù)邏輯的一種抽象，對(duì)上：為表示層提供了更高級(jí)的API；對(duì)下：封裝了整個(gè)數(shù)據(jù)層。企業(yè)級(jí)的應(yīng)用還可以是以三層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的擴(kuò)展，例如：在業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)層之間引入一層“持久對(duì)象層”，持久對(duì)象層可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象/關(guān)系映射，數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等功能。

數(shù)據(jù)庫(kù)是企業(yè)級(jí)應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施。在開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，引入對(duì)象-關(guān)系映射中間件是提高開(kāi)發(fā)效率、提升軟件可維護(hù)、擴(kuò)展性的需要。成熟的對(duì)象-關(guān)系映射中間件產(chǎn)品，可以把內(nèi)存中的對(duì)象持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中，但前提是我們必須設(shè)計(jì)好自己的持久性對(duì)象、合理的對(duì)象持久性方案。持久性保存數(shù)據(jù)到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)需要注意的是盡量的保持對(duì)象持久性的高度透明化。理由有以下4點(diǎn)：1） 企業(yè)應(yīng)用需要實(shí)現(xiàn)持久性對(duì)象，例如：客戶、供應(yīng)商、貨品、訂單等資料都需要持久性的保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。2） 代表業(yè)務(wù)邏輯的對(duì)象可獨(dú)立于使用它們的程序而存在。3） 多個(gè)應(yīng)用程序可能需要工作在同一個(gè)對(duì)象上。4） 當(dāng)對(duì)象與另一個(gè)對(duì)象交流時(shí)，不必了解該對(duì)象在內(nèi)存還是在外存。

2 O/R映射基本規(guī)則

對(duì)象范式與關(guān)系范式之間存在阻抗不匹配問(wèn)題，利用已有的O/R映射模式可幫助設(shè)計(jì)人員避免實(shí)現(xiàn)對(duì)象持久性的陷入誤區(qū)?；镜挠成湟?guī)則有以下的三點(diǎn)：

1）將屬性影射為列。并不是所有屬性都是持久性的。通常，依賴屬性都不是持久性的。例如：記帳憑證中的借、貸合計(jì)。

2）將類映射為表。形式可以是多個(gè)類映射到單張表、單張表映射到多張表。多個(gè)類映射到同一張表這種情況是由于對(duì)象范式含有數(shù)據(jù)與操作，關(guān)系范式僅有數(shù)據(jù)，所有O/R映射丟失操作后，某些數(shù)據(jù)可能更適合合并。一個(gè)類映射到多張表，這種情況一般是由于要考慮程序效率才這樣做。在某些情況下劃分多張表會(huì)提高性能，但如果執(zhí)行涉及連接的操作則通常反而降低性能。

3）類間關(guān)系（繼承、聚集、關(guān)聯(lián)）的映射。繼承關(guān)系的映射，一般有三種形式：①整個(gè)類層次使用一張表，類層次中所有類的所有屬性均存放在該表中。②每個(gè)葉結(jié)點(diǎn)類使用一張表。③每個(gè)類使用一張表，該表只保存OID（對(duì)象標(biāo)識(shí)）以及對(duì)應(yīng)類自己的屬性（不含所繼承的屬性）。關(guān)聯(lián)與聚類關(guān)系的映射從關(guān)系范式的角度來(lái)看，區(qū)別僅在于耦合程度不同而已。聚類耦合程度高：通常對(duì)“整體”操作都伴隨著對(duì)“部分”。關(guān)聯(lián)則不存在這么高的相關(guān)度。

3 對(duì)象持久性的設(shè)計(jì)方案

為了將設(shè)計(jì)階段的工作過(guò)程清晰的表達(dá)出來(lái)，該文簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)一個(gè)餐館訂餐小系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。

第一步：標(biāo)志那些數(shù)據(jù)需要持久性。

對(duì)象標(biāo)識(shí)（OID）唯一標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)對(duì)象/關(guān)系，在關(guān)系范式里該標(biāo)識(shí)稱為關(guān)鍵碼（key），在對(duì)象范式里就是作為持久對(duì)象標(biāo)識(shí)。OID的實(shí)現(xiàn)既可以是一個(gè)輕量級(jí)對(duì)象，也可以是整數(shù)、字符串等。OID設(shè)計(jì)的基本要求是唯一性和不變性。OID有3種層次的唯一性：1。在同一個(gè)類中具有唯一性。2。在同一個(gè)類層次中具有唯一性。3，在所有對(duì)象中均有唯一性。唯一性范圍越大，則通常的開(kāi)銷也越大。例如：需要更長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)時(shí)間以獲取OID，需要更多的存儲(chǔ)空間以存放OID。OID的不變性是我們?nèi)菀缀雎缘囊粋€(gè)重要特征，因?yàn)槿魏螛I(yè)務(wù)邏輯含義都會(huì)發(fā)生變化，從而，任何對(duì)象標(biāo)識(shí)不應(yīng)含有任何業(yè)務(wù)邏輯含義。

在UML中類是作為指派持久性的基本單位。因?yàn)椴⒉皇敲恳粋€(gè)類都需要持久性，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中用帶標(biāo)簽的值來(lái)標(biāo)志持久性，可以采用（名字、值）簡(jiǎn)寫(xiě)的方式來(lái)表示，名字為類名，值分別記為Persistent（持久的）和transitory（暫時(shí)的），其中默認(rèn)情況下是transitory（如下圖所示）。這一步的設(shè)計(jì)我們要注意的是兩個(gè)持久類之間的關(guān)聯(lián)也是持久的。

第二步：設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。

在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)階段，簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)4張表：Table（桌子） 、Customer（顧客）、Walkin（無(wú)預(yù)訂散客）、Reservation（預(yù)約）。每一張表添加顯式的對(duì)象標(biāo)識(shí)（OID），實(shí)現(xiàn)鏈接時(shí)用這些對(duì)象標(biāo)識(shí)作為外碼（FK）。由于本文所設(shè)計(jì)的Booking類是一個(gè)抽象類，可以簡(jiǎn)單地將其具體之類映射為表。餐館訂餐小系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)模式設(shè)計(jì)結(jié)果為：

第三步：解決對(duì)象與關(guān)系的同步問(wèn)題

這時(shí)要解決的問(wèn)題是：哪一個(gè)對(duì)象的職責(zé)應(yīng)包含往數(shù)據(jù)庫(kù)存放或從數(shù)據(jù)庫(kù)裝入對(duì)象的功能？因?yàn)橹概蔀橐延械念悤?huì)導(dǎo)致聚合性降低，所以引入一個(gè)新的類專門執(zhí)行該職責(zé)。為每一持久類定義一個(gè)映射類（Mapper）。在設(shè)計(jì)模型中引入對(duì)象標(biāo)識(shí)，從而在領(lǐng)域模型之外亦可實(shí)現(xiàn)持久性。為每一持久性類定義子類，在子類中添加對(duì)象標(biāo)識(shí)。Mapper類處理具有持久性的子類。

第四步：持久性體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Persistent子類和Mapper類依賴于它們所支持的類。它們應(yīng)出現(xiàn)在業(yè)務(wù)邏輯層，但Restaurant類依賴于 Mapper類。將業(yè)務(wù)邏輯層劃分為兩個(gè)子包。從而盡量避免了子程序包Persistency的變化對(duì)子程序包Domain帶來(lái)的影響。持久性體系結(jié)構(gòu)圖如圖4。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)重量型持久性對(duì)象本文推薦的解決方案是O/R+RDB。持久性對(duì)象的設(shè)計(jì)的過(guò)程為：1）標(biāo)識(shí)哪些數(shù)據(jù)需要持久性；2）設(shè)計(jì)一個(gè)合適的數(shù)據(jù)庫(kù)模式；3）解決對(duì)象與關(guān)系的同步問(wèn)題，最后總結(jié)自己的持久性體系結(jié)構(gòu)。該文所描述的持久性對(duì)象的設(shè)計(jì)過(guò)程可以為解決同類問(wèn)題的提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋波，劉杰，杜慶東.UML面向?qū)ο蠹夹g(shù)與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[2] 理查德森. Java高級(jí)編程：Jdk5[M].沈文炎，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3] 霍頓.Java2入門經(jīng)典：JDK5[M].潘曉雷，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.endprint

摘要：該文討論的是在傳統(tǒng)中間件環(huán)境下，在數(shù)據(jù)庫(kù)多層訪問(wèn)模型的基礎(chǔ)上，利用對(duì)象/關(guān)系映射如何實(shí)現(xiàn)對(duì)象持久性設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：持久性對(duì)象；關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；三層模型；對(duì)象標(biāo)識(shí)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）14-3285-03

持久對(duì)象需解決內(nèi)存中瞬時(shí)對(duì)象與其他存儲(chǔ)設(shè)備上持久對(duì)象的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換問(wèn)題。主要的存儲(chǔ)設(shè)備有以下的三種：

1）文件系統(tǒng)。可以通過(guò)串行化對(duì)象來(lái)將對(duì)象保存在一個(gè)文件中。當(dāng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中要求使用文件系統(tǒng)作為持久性基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序中相關(guān)對(duì)象的持久性時(shí)，我們可以自定義一個(gè)文本文件的格式，將對(duì)象的狀態(tài)存儲(chǔ)在該文件中。

2）對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)。這是保證對(duì)象持久性的最合理的做法。但大多數(shù)公司還只是剛開(kāi)始研究對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)，所以還不是主流的存儲(chǔ)介質(zhì)。

3）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。目前大多數(shù)先進(jìn)的應(yīng)用程序都使用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。但在企業(yè)級(jí)的應(yīng)用中大部分的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)仍然是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。雖然面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)很多應(yīng)用必不可少，但我們?nèi)匀灰紤]很多原有系統(tǒng)的需要，所以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用還是主流。

持久性一般可以分成兩類：空間上的持久性和時(shí)間上的持久性?？臻g上的持久性是在網(wǎng)絡(luò)中傳遞對(duì)象的狀態(tài)，例如：遠(yuǎn)程方法調(diào)用RMI（Remote Method Invocation， RMI是java分布式對(duì)象（EJB）的通信基礎(chǔ)設(shè)施）將對(duì)象狀態(tài)串行化后，通過(guò)socket傳輸串行化結(jié)果。時(shí)間上的持久性中，輕量型持久對(duì)象通常保存在本地文件系統(tǒng)中；重量型持久性對(duì)象通常采用：O/R映射（關(guān)系/對(duì)象映射）+RDB（關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)）來(lái)解決。

最簡(jiǎn)單的持久性實(shí)現(xiàn)方案是在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)從文件裝入相關(guān)對(duì)象的狀態(tài)，在程序結(jié)束時(shí)將相關(guān)對(duì)象的狀態(tài)存到該文件中。但當(dāng)我們要采用可擴(kuò)展性更好的持久性方案時(shí)，譬如實(shí)現(xiàn)對(duì)象瞬時(shí)（transient）狀態(tài)的更新與其持久性是同步的的時(shí)候，O/R+RDB的解決辦法就顯得非常實(shí)用了。

1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用

企業(yè)級(jí)的應(yīng)用大多數(shù)都采用三層模型來(lái)使用中間件訪問(wèn)數(shù)據(jù)。典型的三層模型由上到下分別是：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層。三層結(jié)構(gòu)將業(yè)務(wù)邏輯抽取出來(lái)作為一個(gè)獨(dú)立的中間層。業(yè)務(wù)邏輯層是對(duì)企業(yè)所有業(yè)務(wù)邏輯的一種抽象，對(duì)上：為表示層提供了更高級(jí)的API；對(duì)下：封裝了整個(gè)數(shù)據(jù)層。企業(yè)級(jí)的應(yīng)用還可以是以三層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的擴(kuò)展，例如：在業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)層之間引入一層“持久對(duì)象層”，持久對(duì)象層可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象/關(guān)系映射，數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等功能。

數(shù)據(jù)庫(kù)是企業(yè)級(jí)應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施。在開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，引入對(duì)象-關(guān)系映射中間件是提高開(kāi)發(fā)效率、提升軟件可維護(hù)、擴(kuò)展性的需要。成熟的對(duì)象-關(guān)系映射中間件產(chǎn)品，可以把內(nèi)存中的對(duì)象持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中，但前提是我們必須設(shè)計(jì)好自己的持久性對(duì)象、合理的對(duì)象持久性方案。持久性保存數(shù)據(jù)到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)需要注意的是盡量的保持對(duì)象持久性的高度透明化。理由有以下4點(diǎn)：1） 企業(yè)應(yīng)用需要實(shí)現(xiàn)持久性對(duì)象，例如：客戶、供應(yīng)商、貨品、訂單等資料都需要持久性的保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。2） 代表業(yè)務(wù)邏輯的對(duì)象可獨(dú)立于使用它們的程序而存在。3） 多個(gè)應(yīng)用程序可能需要工作在同一個(gè)對(duì)象上。4） 當(dāng)對(duì)象與另一個(gè)對(duì)象交流時(shí)，不必了解該對(duì)象在內(nèi)存還是在外存。

2 O/R映射基本規(guī)則

對(duì)象范式與關(guān)系范式之間存在阻抗不匹配問(wèn)題，利用已有的O/R映射模式可幫助設(shè)計(jì)人員避免實(shí)現(xiàn)對(duì)象持久性的陷入誤區(qū)?；镜挠成湟?guī)則有以下的三點(diǎn)：

1）將屬性影射為列。并不是所有屬性都是持久性的。通常，依賴屬性都不是持久性的。例如：記帳憑證中的借、貸合計(jì)。

2）將類映射為表。形式可以是多個(gè)類映射到單張表、單張表映射到多張表。多個(gè)類映射到同一張表這種情況是由于對(duì)象范式含有數(shù)據(jù)與操作，關(guān)系范式僅有數(shù)據(jù)，所有O/R映射丟失操作后，某些數(shù)據(jù)可能更適合合并。一個(gè)類映射到多張表，這種情況一般是由于要考慮程序效率才這樣做。在某些情況下劃分多張表會(huì)提高性能，但如果執(zhí)行涉及連接的操作則通常反而降低性能。

3）類間關(guān)系（繼承、聚集、關(guān)聯(lián)）的映射。繼承關(guān)系的映射，一般有三種形式：①整個(gè)類層次使用一張表，類層次中所有類的所有屬性均存放在該表中。②每個(gè)葉結(jié)點(diǎn)類使用一張表。③每個(gè)類使用一張表，該表只保存OID（對(duì)象標(biāo)識(shí)）以及對(duì)應(yīng)類自己的屬性（不含所繼承的屬性）。關(guān)聯(lián)與聚類關(guān)系的映射從關(guān)系范式的角度來(lái)看，區(qū)別僅在于耦合程度不同而已。聚類耦合程度高：通常對(duì)“整體”操作都伴隨著對(duì)“部分”。關(guān)聯(lián)則不存在這么高的相關(guān)度。

3 對(duì)象持久性的設(shè)計(jì)方案

為了將設(shè)計(jì)階段的工作過(guò)程清晰的表達(dá)出來(lái)，該文簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)一個(gè)餐館訂餐小系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。

第一步：標(biāo)志那些數(shù)據(jù)需要持久性。

對(duì)象標(biāo)識(shí)（OID）唯一標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)對(duì)象/關(guān)系，在關(guān)系范式里該標(biāo)識(shí)稱為關(guān)鍵碼（key），在對(duì)象范式里就是作為持久對(duì)象標(biāo)識(shí)。OID的實(shí)現(xiàn)既可以是一個(gè)輕量級(jí)對(duì)象，也可以是整數(shù)、字符串等。OID設(shè)計(jì)的基本要求是唯一性和不變性。OID有3種層次的唯一性：1。在同一個(gè)類中具有唯一性。2。在同一個(gè)類層次中具有唯一性。3，在所有對(duì)象中均有唯一性。唯一性范圍越大，則通常的開(kāi)銷也越大。例如：需要更長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)時(shí)間以獲取OID，需要更多的存儲(chǔ)空間以存放OID。OID的不變性是我們?nèi)菀缀雎缘囊粋€(gè)重要特征，因?yàn)槿魏螛I(yè)務(wù)邏輯含義都會(huì)發(fā)生變化，從而，任何對(duì)象標(biāo)識(shí)不應(yīng)含有任何業(yè)務(wù)邏輯含義。

在UML中類是作為指派持久性的基本單位。因?yàn)椴⒉皇敲恳粋€(gè)類都需要持久性，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中用帶標(biāo)簽的值來(lái)標(biāo)志持久性，可以采用（名字、值）簡(jiǎn)寫(xiě)的方式來(lái)表示，名字為類名，值分別記為Persistent（持久的）和transitory（暫時(shí)的），其中默認(rèn)情況下是transitory（如下圖所示）。這一步的設(shè)計(jì)我們要注意的是兩個(gè)持久類之間的關(guān)聯(lián)也是持久的。

第二步：設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。

在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)階段，簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)4張表：Table（桌子） 、Customer（顧客）、Walkin（無(wú)預(yù)訂散客）、Reservation（預(yù)約）。每一張表添加顯式的對(duì)象標(biāo)識(shí)（OID），實(shí)現(xiàn)鏈接時(shí)用這些對(duì)象標(biāo)識(shí)作為外碼（FK）。由于本文所設(shè)計(jì)的Booking類是一個(gè)抽象類，可以簡(jiǎn)單地將其具體之類映射為表。餐館訂餐小系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)模式設(shè)計(jì)結(jié)果為：

第三步：解決對(duì)象與關(guān)系的同步問(wèn)題

這時(shí)要解決的問(wèn)題是：哪一個(gè)對(duì)象的職責(zé)應(yīng)包含往數(shù)據(jù)庫(kù)存放或從數(shù)據(jù)庫(kù)裝入對(duì)象的功能？因?yàn)橹概蔀橐延械念悤?huì)導(dǎo)致聚合性降低，所以引入一個(gè)新的類專門執(zhí)行該職責(zé)。為每一持久類定義一個(gè)映射類（Mapper）。在設(shè)計(jì)模型中引入對(duì)象標(biāo)識(shí)，從而在領(lǐng)域模型之外亦可實(shí)現(xiàn)持久性。為每一持久性類定義子類，在子類中添加對(duì)象標(biāo)識(shí)。Mapper類處理具有持久性的子類。

第四步：持久性體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Persistent子類和Mapper類依賴于它們所支持的類。它們應(yīng)出現(xiàn)在業(yè)務(wù)邏輯層，但Restaurant類依賴于 Mapper類。將業(yè)務(wù)邏輯層劃分為兩個(gè)子包。從而盡量避免了子程序包Persistency的變化對(duì)子程序包Domain帶來(lái)的影響。持久性體系結(jié)構(gòu)圖如圖4。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)重量型持久性對(duì)象本文推薦的解決方案是O/R+RDB。持久性對(duì)象的設(shè)計(jì)的過(guò)程為：1）標(biāo)識(shí)哪些數(shù)據(jù)需要持久性；2）設(shè)計(jì)一個(gè)合適的數(shù)據(jù)庫(kù)模式；3）解決對(duì)象與關(guān)系的同步問(wèn)題，最后總結(jié)自己的持久性體系結(jié)構(gòu)。該文所描述的持久性對(duì)象的設(shè)計(jì)過(guò)程可以為解決同類問(wèn)題的提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋波，劉杰，杜慶東.UML面向?qū)ο蠹夹g(shù)與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[2] 理查德森. Java高級(jí)編程：Jdk5[M].沈文炎，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3] 霍頓.Java2入門經(jīng)典：JDK5[M].潘曉雷，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.endprint