Java Data Access Object 详解

简介

在Java开发中，数据访问层（Data Access Layer）是应用程序架构中的关键部分，负责与数据库进行交互。Java Data Access Object（DAO）模式是一种用于抽象和封装数据访问逻辑的设计模式。通过使用DAO模式，可以将业务逻辑与数据访问逻辑分离开来，提高代码的可维护性、可测试性和可扩展性。

基础概念

DAO模式主要包含以下几个部分： - DAO接口：定义了对特定数据对象（如数据库表中的记录）进行操作的方法签名，例如插入、查询、更新和删除操作。 - DAO实现类：实现DAO接口中定义的方法，具体实现与数据库的交互逻辑，通常使用JDBC（Java Database Connectivity）技术。 - 数据传输对象（DTO）：也称为值对象（VO），用于在不同层之间传递数据。它是一个简单的JavaBean，包含了与数据库表字段对应的属性及其getter和setter方法。

使用方法

创建DAO接口

假设我们有一个用户表 users，包含 id、username 和 password 字段。首先创建一个 UserDAO 接口：

public interface UserDAO {
    User findById(int id);
    User findByUsername(String username);
    void save(User user);
    void update(User user);
    void delete(int id);
}

实现DAO接口

使用JDBC实现 UserDAO 接口：

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;

public class UserDAOImpl implements UserDAO {

    private static final String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
    private static final String USER = "root";
    private static final String PASSWORD = "password";

    @Override
    public User findById(int id) {
        User user = null;
        String sql = "SELECT * FROM users WHERE id =?";
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
             PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
            pstmt.setInt(1, id);
            ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
            if (rs.next()) {
                user = new User();
                user.setId(rs.getInt("id"));
                user.setUsername(rs.getString("username"));
                user.setPassword(rs.getString("password"));
            }
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return user;
    }

    // 其他方法的实现类似

}

在业务逻辑中使用DAO

在业务逻辑类中使用 UserDAO：

public class UserService {
    private UserDAO userDAO;

    public UserService(UserDAO userDAO) {
        this.userDAO = userDAO;
    }

    public User findUserById(int id) {
        return userDAO.findById(id);
    }
}

常见实践

事务管理

在DAO操作中，事务管理是非常重要的。例如，在执行多个数据库操作时，要么所有操作都成功，要么都失败。可以使用JDBC的 Connection 对象来管理事务：

public void saveUserWithTransaction(User user) {
    try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD)) {
        conn.setAutoCommit(false);
        try {
            // 执行多个DAO操作
            userDAO.save(user);
            // 其他操作
            conn.commit();
        } catch (SQLException e) {
            conn.rollback();
            e.printStackTrace();
        }
    } catch (SQLException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

异常处理

在DAO实现类中，需要对JDBC操作可能抛出的 SQLException 进行适当处理。可以将异常包装成自定义的业务异常，以便在业务逻辑层进行统一处理：

public class DataAccessException extends RuntimeException {
    public DataAccessException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
    }
}

public class UserDAOImpl implements UserDAO {
    //...

    @Override
    public User findById(int id) {
        User user = null;
        String sql = "SELECT * FROM users WHERE id =?";
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
             PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
            pstmt.setInt(1, id);
            ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
            if (rs.next()) {
                user = new User();
                user.setId(rs.getInt("id"));
                user.setUsername(rs.getString("username"));
                user.setPassword(rs.getString("password"));
            }
        } catch (SQLException e) {
            throw new DataAccessException("Error finding user by id", e);
        }
        return user;
    }
}

最佳实践

代码复用与模块化

将常用的数据库操作封装成工具类，例如数据库连接的获取、SQL语句的执行等，以提高代码的复用性和模块化。

public class DatabaseUtil {
    private static final String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
    private static final String USER = "root";
    private static final String PASSWORD = "password";

    public static Connection getConnection() throws SQLException {
        return DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
    }

    public static void close(Connection conn, PreparedStatement pstmt, ResultSet rs) {
        try {
            if (rs != null) rs.close();
            if (pstmt != null) pstmt.close();
            if (conn != null) conn.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

缓存机制

对于频繁查询且数据变化不大的情况，可以使用缓存机制来提高性能。例如，使用 ConcurrentHashMap 作为简单的缓存：

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;

public class UserDAOImpl implements UserDAO {
    private static final ConcurrentMap<Integer, User> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    @Override
    public User findById(int id) {
        User user = cache.get(id);
        if (user == null) {
            user = super.findById(id);
            if (user != null) {
                cache.put(id, user);
            }
        }
        return user;
    }
}

依赖注入

使用依赖注入（Dependency Injection）框架（如Spring）来管理DAO对象的生命周期和依赖关系，提高代码的可测试性和可维护性。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {
    private UserDAO userDAO;

    @Autowired
    public UserService(UserDAO userDAO) {
        this.userDAO = userDAO;
    }

    //...
}

小结

Java Data Access Object模式是一种强大的设计模式，通过分离业务逻辑和数据访问逻辑，使代码更加清晰、可维护和可测试。在实际应用中，我们需要根据项目的需求和特点，合理运用事务管理、异常处理、代码复用、缓存机制和依赖注入等技术，以实现高效、可靠的数据访问层。