如何设计ORM架构及Bee源码分析(十一)

如何设计ORM架构及Bee源码分析

教你从0开始设计一个ORM框架，让你从码农进阶为软件设计高手！

1. 什么是ORM，ORM能为我们做什么

ORM是对象关系映射（Object Relational Mapping）的简称，是面向对象和关系数据库之间的一种映射，目的是为了使用面向对象的方式操作关系型的数据库，将面向对象语言程序中的对象自动持久化到关系数据库中。
 在Java平台，操作数据库是通过JDBC接口，JDBC具体的实现，由各数据库厂商负责。下面我们来看下，在没有ORM工具时，是如何用JDBC直接写代码来访问数据库的。


 try {
      Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver").newInstance();
      Connection con = DriverManager.getConnection(dbURL, userName, userPwd);
      String sql="select * from users where name=? and pw=?";
      PreparedStatement stmt = con.prepareStatement(sql);
      stmt.setString(1, "Bee'  or '1'='1'");//防止SQL注入攻击
      stmt.setString(2,"aaa");
      ResultSet rs = stmt.executeQuery();
      while(rs.next()){
              //在此处获取结果. 手动封装成Javabean
        System.out.println(rs.getString(2));
        }
      System.out.println("");
      }catch(SQLException e){
        System.out.println("have exception"+e.getMessage());
      }

直接使用JDBC，存在的工作量或问题，主要有：

需要开发人员自己维护Connection数据库连接。
事务需要自己实现。
需要手动写sql语句，工作量大，繁琐；难于调试，经常会出现sql多一个或少一个单引号等引发的sql语法问题；且不同的sql语句需要重新调试。
手动编写代码设置参数，如：stmt.setString(2,"aaa")；。
手动将查询结果拼装成Javabean对象返回。spring的JdbcTemplate也存在这个问题。
针对每个实体写一份dao操作文件，n个实体就要写n份。

因为存在这些问题，所以我们需要一个中间件或叫框架去完成这些类似重复、烦琐的工作。而ORM工具，正是为了满足这种需求而诞生的。

2. Bee架构(ORM框架) 目标

Bee简单易用：单表操作、多表关联操作，可以不用写sql,极少语句就可以完成SQL操作；10分钟即可学会使用。

Bee功能强大：复杂查询也支持向对象方式，分页查询性能更高，一级缓存即可支持个性化优化。高级需求，还可以方便自定义SQL语句。

名词解释：

Suid ：对数据库的SQL命令查询、更新、插入与删除(select、update、insert、delete)四种操作的简称（Suid为四种操作首字母）。

编码复杂度: 为了讨论编码效率问题，采用编码复杂度来衡量。编码复杂度用于描述编码量与所解决问题的规模的关系。可以用《数据结构》里的时间复杂度和空间复杂度作类比来感受下编码复杂度。

主要设计目标

1)编码复杂度为C(n)=O(1),即不管数据库里有多少张表，都不需要写额外的Dao代码。

2)Bee设计与编码风格：Bee 是一个具有人工智能(AI)特性，省时/优雅、简易、自动( AiTea: Timesaving/Tasteful, Easy, Automatic)风格的ORM框架。

3)所有的Suid()操作都是用同样的Bee接口,不用再定义任何新的dao接口,更不用实现dao接口。

4)用户/开发者只需要关注Bee接口如何调用即可。

5)动态/任意组合查询条件,不需要提前准备dao接口,有新的查询需求也不用添加和修改接口。

6)约定优于配置:Javabean没有注解,没有xml,只是纯的Javabean即可(为什么要给Javabean那么重的负担呢??!!!)。

7)自动映射表的列与Javabean的字段。

8)支持只查询一部分字段。

9)使用PreparedStatement防止SQL注入攻击。

10)自动过滤null和空字符串(作为默认实现)。可以很方便地只插入非空的部分字段和只更新部分字段。

11)存储过程支持；批处理操作支持；自动事务支持；SQL中排序,分页。

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旧的ORM工具，一般都使用一个xml文件来记录Java对象（O）与关系数据库表（R）的对应关系，后来又流行采用注解的方式，直接在Javabean文件里标注。而Bee希望只用标准的Javabean文件直接与表建立映射，采用约定优于配置的原则，DB命名与Java命名默认转换。

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3. Bee架构(ORM框架) 设计

模块划分，Bee框架至少包括四个模块：面向对象方式Suid接口模块，对象转sql语句模块，底层接口操作DB及自动装配返回结果模块和上下文模块。如图1所示。

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                      图1  Bee框架模块图

将Javabean实体对象传入Suid操作接口-->Bee ORM框架根据实体对象解析得到sql语句-->调用DB底层接口执行sql语句-->处理结果，若是更新操作返回int数据；若是查询操作，将结果集封装成实体对象相同类型的Javabean再返回。如图2所示。

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                  图2  Bee操作DB流程图

添加缓存功能后的流程，如图3所示：

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                  图3  Bee有缓存功能的查询流程图

4. ORM框架在整个MVC软件系统中的位置

为什么要将ORM从MVC中分出来，分出ORM层有什么好处？

因特网的雏形ARPANET网络，使用分层原理设计，将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题。而且在TCP/IP四层协议中，IP协议是网络层的通用协议，如图4所示,其它层的协议通过网络层时一般都是使用IP协议。软件系统访问数据库也应该使用分层原理进行设计。ORM犹如TCP/IP四层协议中运输层的TCP，应该设计成通用的组件，起复用和分用的作用,如图5所示。

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               图4  沙漏计时器形状的TCP/IP协议族

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               图5  软件开发分层设计图

5. Bee源码分析

Bee的部分模块的主要接口如下表所示：

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我们再来看下主要接口的方法源码：

Suid接口是我们开发使用操作数据库的。

Suid接口：

public interface Suid {
  public <T> List<T> select(T entity);
  public <T> int update(T entity);
  public <T> int insert(T entity);
  public <T> int delete(T entity);
}

ObjToSQL接口是Bee框架将Suid接口传来的对象解析成SQL语句用的。

ObjToSQL接口：

public interface ObjToSQL{
  public  <T> String toSelectSQL(T entity) ;
  public  <T> String toUpdateSQL(T entity) ;
  public  <T> String toInsertSQL(T entity) ;
  public  <T> String toDeleteSQL(T entity) ;
  }

BeeSql是Bee框架访问操作DB的接口。

BeeSql接口：

public interface BeeSql {
  public <T> List<T> select(String sql,T entity );
  public <T> List<T> selectSomeField(String sql,T entity ); 
  public List<String[]> select(String sql);
  public String selectJson(String sql);
  public int modify(String sql);
  public int[] batch(String []sqls,int batchSize);
  ...
  }