Hibernate框架ORM的实现原理

一时失言乱红尘 2022-09-28 01:19 197阅读 0赞

**1、什么是ORM**

ORM的全称是Object Relational Mapping，即对象关系映射。它的实现思想就是将关系数据库中表的数据映射成为对象，以对象的形式展现，这样开发人员就可以把对数据库的操作转化为对这些对象的操作。因此它的目的是为了方便开发人员以面向对象的思想来实现对数据库的操作。

**2、什么是Hibernate**

对于Hibernate的称呼有很多，比如工具、技术、框架以及解决方案等，这些都可以，重要的是大家要知道它的作用。在这里我习惯性称它为框架，它是一种能实现ORM的框架。能实现ORM这个功能的框架有很多，Hibernate可以说是这些框架中最流行、最受开发者关注的，甚至连JBoss公司也把它吸收进来，利用它在自己的项目中实现ORM功能。

**3、ORM的实现原理**

现在在Java领域大家对Hibernate的讨论很多，比如它的优缺点、如何应用、错误如何解决以及把它和Struts/Spring等框架相结合作为整个系统的解决方案。在这里我想和大家探讨一些更深层次的话题，那就是Hibernate是如何实现ORM的功能？如果让我们自己开发一款实现ORM功能的框架需要怎么做？其实这些问题就是围绕着一个词，那就是“映射”，如果我们知道如何实现这种映射那么我们也能够开发出自己的一款ORM框架。会使用Hibernate的开发人员都知道，在使用它实现ORM功能的时候，主要的文件有：映射类（*.java）、映射文件（*.hbm.xml）以及数据库配置文件（*.properties或*.cfg.xml），它们各自的作用如下。

（1）映射类：它的作用是描述数据库表的结构，表中的字段在类中被描述成属性，将来就可以实现把表中的记录映射成为该类的对象。

（2）映射文件：它的作用是指定数据库表和映射类之间的关系，包括映射类和数据库表的对应关系、表字段和类属性类型的对应关系以及表字段和类属性名称的对应关系等。

（3）数据库配置文件：它的作用是指定与数据库连接时需要的连接信息，比如连接哪中数据库、登录用户名、登录密码以及连接字符串等。

在这三种主要的文件中，映射类为普通Java源文件、映射文件为XML格式、数据库配置文件为Properties格式或者是XML格式。想理解“映射”首先我们需要知道如何解析这三种文件，即解析XML格式文件、解析Properties格式文件和解析Java类文件。**下面我们来分别探讨一下如何实现这些文件的解析**。

**（1）如何解析XML文件**

前面我们说过映射文件是XML格式，数据库配置文件也可以是XML格式，因此如果能解析XML文件我们就可以获取这两个文件的信息。XML文件格式我简单做下介绍，比如tom这句就是一个XML格式的描述，name代表节点，节点必须有开始标记和结束标记，在开始标记中我们可以添加一些属性的声明比如sex。解析XML的技术可以分为两类那就是SAX和DOM，这两种方式的差别和优缺点大家可以上网查阅或者我们会在以后的文章中提出，请大家关注。实现解析XML文件的功能很方便，我们可以通过下载第三方的一些工具包如xml-apis.jar和xercesImpl.jar等，也可以使用JDK自带的工具类DocumentBuilderFactory、DocumentBuilder、Document、Element等等，大家可以通过API文挡查阅这些类的说明。通过这些类我们可以把XML文件的信息读入内存并通过类中的某些方法获取指定节点的名字、值、属性名、属性值这些信息。

**（2）解析Properties文件**

数据库配置文件可以是XML格式也可以是Properties格式，Properties文件一般采用“属性名=属性值”的形式描述信息。如果配置文件采用Properties文件描述，我们就需要想办法解析这种类型的文件了。想解析Properties文件大家就需要熟悉Properties这个类了，这个类有一些常用方法比如，load()加载指定文件并读取文件中的属性信息，PropertyNames()返回所有属性名，getProperty()返回指定属性名的属性值。通过解析Properties文件我们可以得到连接数据库必要的信息，然后通过底层JDBC技术与数据库建立连接。

**（3）解析Java类文件**

通过解析映射文件和数据库配置文件我们可以建立数据库的连接，可以得到映射类的名字、属性名、数据库表名、字段名以及类型等信息。要把数据库中表的数据映射成为对象，首先需要把表中的记录取出，然后将每个字段值给映射类对象的每个属性，这个赋值过程要调用对象中的set方法。我们现在通过映射文件只知道类名和属性名，如何根据类名和属性名调用相应的set和get方法，是一个关键问题。

在Java中有一种机制叫反射机制，使用这种机制我们可以得到类的信息，包括类只用的修饰符、方法、属性、继承的父类以及实现接口等信息。反射机制相关的类有Class、Field、Method以及Constructor等。通过Class的getFields()、getMethods()和getConstructors()方法得到相应的属性、方法和构造方法。通过Field类的getName()、getType()和getModifiers()方法得到相应的属性名、属性类型、属性修饰符信息。通过Method类getReturnType()可以获取方法的返回类型，invoke()方法可以根据给定的方法名和参数值执行对象中对应的方法。我们可以首先通过以上方法获取类中的属性名，然后拼写成setXXX和getXXX方法名，最后根据方法名执行对应的方法，将数据库数据加载到对象中。

此外要实现Hibernate机制还会涉及到一个技术点，那就是如何获取数据库的相关信息。要实现这个功能，就需要大家了解JDBC的DataBaseMetaData类和ResultSetMetaData类，通过这两个类的方法我们就可以获取数据库表的字段名、类型、大小等相关信息。在这里我只是给大家把实现ORM功能的一些关键技术提了出来，通过上面介绍大家对ORM机制应该有个大概了解，比如通过解析数据库配置文件获取数据库连接信息并建立连接，通过解析映射文件可以获取映射类名、属性名、表名以及字段名等信息，得到名字后通过反射机制可以得到映射类信息，调用构造方法创建对象，调用每个属性的set方法给对象设值完成数据的装载。Hibernate就是采用这个过程来实现ORM的，当然Hibernate还使用了事务控制、缓存控制等很多技术，大家有兴趣的话我们可以以后探讨。

**4、Hibernate实现原理**

**4.1 原理**  
Hibernate的实现主要是依据反射机制。现在以一次数据库查询操作分析Hibernate实现原理。

假设有一个用户表(tbl\_user),表中字段有id,name,sex。同时有一个实体类(User)与其相对应，查询语句是: select \* from User。

（1）在项目启动时，Hibernate配置文件中的内容已经存储在容器中,存储着表与实体中的关系。

（2）在执行select \* from User 时，会根据反射机制先找到User的全路径名称，进而找到容器中User对应的配置。

（3）由于配置文件中的实体属性与数据库中的字段是对应的，Hibernate会将select \* from User 这个hql语句根据不同的数据库方言解析成不同的SQL语句(select \* from tbl\_user)。

大致过程就是这样，当然，器内部实现的具体过程是比较复杂的,在使用Hibernate进行数据库操作时，应注意级联、延迟加载、缓存的使用。简单来说就是，利用反射原理，将实体类中的字段按照xml配置或者annotation解析成一条或者多条sql语句，然后放入数据库执行，说的简单点，就是这么个原理，但是内部实现比较复杂。

**4.2 流程**

（1）通过Configuration().configure();//读取并解析hibernate.cfg.xml配置文件

（2）由hibernate.cfg.xml中的读取并解析映射信息

（3）通过config.buildSessionFactory();//创建SessionFactory

（4）sessionFactory.openSession();//打开Sesssion

（5）session.beginTransaction();//创建事务Transation

（6）persistent operate持久化操作

（7）session.getTransaction().commit();//提交事务

（8）关闭Session

（9）关闭SesstionFactory

主要就是一个基于JDBC的主流持久化框架，一个优秀的ORM实现，对JDBC访问数据库的代码做了封装，很大程度上监护了DAO层的编码工作。

**5、hibernate缺点**

总的来说，hibernate的缺点主要有以下几点：

（1）由于对持久层封装过于完整，导致开发人员无法对SQL进行优化，无法灵活使用JDBC的原生SQL，Hibernate封装了JDBC，所以没有JDBC直接访问数据库效率高。要使用数据库的特定优化机制的时候，不适合用Hibernate

（2）框架中使用ORM原则，导致配置过于复杂，一旦遇到大型项目，比如300张表以上，配置文件和内容是非常庞大的，另外，DTO满天飞，性能和维护问题随之而来

（3）如果项目中各个表中关系复杂，表之间的关系很多，在很多地方把lazy都设置false，会导致数据查询和加载很慢，尤其是级联查询的时候。

（4）Hibernate在批量数据处理时有弱势，对于批量的修改，删除，不适合用Hibernate,这也是ORM框架的弱点

Hibernate是ORM框架（object-relation maping对象关系映射），它是用来实现JDBC的功能,但是它不能替换JDBC,它是在JDBC基础上实现的，即Hibernate中已经把JDBC封装了，最终的代码是到HIbernate在传递到JDBC在于数据库交换，所以性能没有JDBC直接与数据库交互快。