Java 中的数据访问对象模式：简化数据库交互

也称为

• 数据访问层
• DAO

数据访问对象设计模式的意图

数据访问对象 (DAO) 设计模式旨在将应用程序的业务逻辑与持久层（通常是数据库或其他存储机制）分离。通过使用 DAO，应用程序可以访问和操作数据，而无需依赖特定数据库实现的细节。

数据访问对象模式的详细说明，包括现实世界中的示例

现实世界中的示例

想象一个图书馆系统，其中主应用程序管理图书借阅、用户帐户和库存。在这种情况下，数据访问对象 (DAO) 模式将用于将数据库操作（例如获取图书详细信息、更新用户记录和检查库存）与管理借阅和帐户的业务逻辑分离。例如，将有一个 BookDAO 类负责与图书相关的所有数据库交互，例如通过其 ISBN 检索图书或更新其可用性状态。这种抽象允许图书馆系统的应用程序代码专注于业务规则和工作流，而 BookDAO 处理复杂的 SQL 查询和数据管理。这种分离使系统更容易维护和测试，因为对数据源或业务逻辑的更改可以独立管理。

通俗地说

DAO 是我们在基本持久化机制之上提供的接口。

维基百科说

在计算机软件中，数据访问对象 (DAO) 是一种模式，它为某种类型的数据库或其他持久化机制提供抽象接口。

Java 中 DAO 模式编程示例

有一组客户需要持久化到数据库。此外，我们需要完整的 CRUD（创建/读取/更新/删除）操作集，这样我们就可以轻松地对客户进行操作。

遍历我们的客户示例，这是基本的 Customer 实体。

@Setter
@Getter
@ToString
@EqualsAndHashCode(onlyExplicitlyIncluded = true)
@AllArgsConstructor
public class Customer {

    @EqualsAndHashCode.Include
    private int id;
    private String firstName;
    private String lastName;
}

以下是 CustomerDao 接口及其两种不同的实现。InMemoryCustomerDao 在内存中保留客户的简单映射，而 DBCustomerDao 是真正的 RDBMS 实现。

public interface CustomerDao {

    Stream<Customer> getAll() throws Exception;

    Optional<Customer> getById(int id) throws Exception;

    boolean add(Customer customer) throws Exception;

    boolean update(Customer customer) throws Exception;

    boolean delete(Customer customer) throws Exception;
}

public class InMemoryCustomerDao implements CustomerDao {

    private final Map<Integer, Customer> idToCustomer = new HashMap<>();

    // implement the interface using the map
}

@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
public class DbCustomerDao implements CustomerDao {

  private final DataSource dataSource;

  // implement the interface using the data source
}

最后，以下是我们如何使用 DAO 来管理客户。

@Slf4j
public class App {
    private static final String DB_URL = "jdbc:h2:mem:dao;DB_CLOSE_DELAY=-1";
    private static final String ALL_CUSTOMERS = "customerDao.getAllCustomers(): ";

    public static void main(final String[] args) throws Exception {
        final var inMemoryDao = new InMemoryCustomerDao();
        performOperationsUsing(inMemoryDao);

        final var dataSource = createDataSource();
        createSchema(dataSource);
        final var dbDao = new DbCustomerDao(dataSource);
        performOperationsUsing(dbDao);
        deleteSchema(dataSource);
    }

    private static void deleteSchema(DataSource dataSource) throws SQLException {
        try (var connection = dataSource.getConnection();
             var statement = connection.createStatement()) {
            statement.execute(CustomerSchemaSql.DELETE_SCHEMA_SQL);
        }
    }

    private static void createSchema(DataSource dataSource) throws SQLException {
        try (var connection = dataSource.getConnection();
             var statement = connection.createStatement()) {
            statement.execute(CustomerSchemaSql.CREATE_SCHEMA_SQL);
        }
    }

    private static DataSource createDataSource() {
        var dataSource = new JdbcDataSource();
        dataSource.setURL(DB_URL);
        return dataSource;
    }

    private static void performOperationsUsing(final CustomerDao customerDao) throws Exception {
        addCustomers(customerDao);
        LOGGER.info(ALL_CUSTOMERS);
        try (var customerStream = customerDao.getAll()) {
            customerStream.forEach(customer -> LOGGER.info(customer.toString()));
        }
        LOGGER.info("customerDao.getCustomerById(2): " + customerDao.getById(2));
        final var customer = new Customer(4, "Dan", "Danson");
        customerDao.add(customer);
        LOGGER.info(ALL_CUSTOMERS + customerDao.getAll());
        customer.setFirstName("Daniel");
        customer.setLastName("Danielson");
        customerDao.update(customer);
        LOGGER.info(ALL_CUSTOMERS);
        try (var customerStream = customerDao.getAll()) {
            customerStream.forEach(cust -> LOGGER.info(cust.toString()));
        }
        customerDao.delete(customer);
        LOGGER.info(ALL_CUSTOMERS + customerDao.getAll());
    }

    private static void addCustomers(CustomerDao customerDao) throws Exception {
        for (var customer : generateSampleCustomers()) {
            customerDao.add(customer);
        }
    }

    public static List<Customer> generateSampleCustomers() {
        final var customer1 = new Customer(1, "Adam", "Adamson");
        final var customer2 = new Customer(2, "Bob", "Bobson");
        final var customer3 = new Customer(3, "Carl", "Carlson");
        return List.of(customer1, customer2, customer3);
    }
}

程序输出

10:02:09.788 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- customerDao.getAllCustomers(): 
10:02:09.793 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=1, firstName=Adam, lastName=Adamson)
10:02:09.793 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=2, firstName=Bob, lastName=Bobson)
10:02:09.793 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=3, firstName=Carl, lastName=Carlson)
10:02:09.794 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- customerDao.getCustomerById(2): Optional[Customer(id=2, firstName=Bob, lastName=Bobson)]
10:02:09.794 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- customerDao.getAllCustomers(): java.util.stream.ReferencePipeline$Head@4c3e4790
10:02:09.794 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- customerDao.getAllCustomers(): 
10:02:09.795 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=1, firstName=Adam, lastName=Adamson)
10:02:09.795 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=2, firstName=Bob, lastName=Bobson)
10:02:09.795 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=3, firstName=Carl, lastName=Carlson)
10:02:09.795 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=4, firstName=Daniel, lastName=Danielson)
10:02:09.795 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- customerDao.getAllCustomers(): java.util.stream.ReferencePipeline$Head@5679c6c6
10:02:09.894 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- customerDao.getAllCustomers(): 
10:02:09.895 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=1, firstName=Adam, lastName=Adamson)
10:02:09.895 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=2, firstName=Bob, lastName=Bobson)
10:02:09.895 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=3, firstName=Carl, lastName=Carlson)
10:02:09.895 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- customerDao.getCustomerById(2): Optional[Customer(id=2, firstName=Bob, lastName=Bobson)]
10:02:09.896 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- customerDao.getAllCustomers(): java.util.stream.ReferencePipeline$Head@23282c25
10:02:09.897 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- customerDao.getAllCustomers(): 
10:02:09.897 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=1, firstName=Adam, lastName=Adamson)
10:02:09.897 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=2, firstName=Bob, lastName=Bobson)
10:02:09.898 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=3, firstName=Carl, lastName=Carlson)
10:02:09.898 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- Customer(id=4, firstName=Daniel, lastName=Danielson)
10:02:09.898 [main] INFO com.iluwatar.dao.App -- customerDao.getAllCustomers(): java.util.stream.ReferencePipeline$Head@f2f2cc1

数据访问对象模式的详细说明，包括现实世界中的示例

数据访问对象

何时在 Java 中使用数据访问对象模式

在以下任何情况下使用数据访问对象

• 需要抽象和封装对数据源的所有访问。
• 应用程序需要支持多种类型的数据库或存储机制，而无需进行重大代码更改。
• 您希望保持数据库访问干净且简单，并与业务逻辑分离。

Java 中的数据访问对象模式教程

• Java 中的 DAO 模式（Baeldung）
• 数据访问对象模式 (TutorialsPoint)

Java 中 DAO 模式的实际应用

• 需要数据库交互的企业应用程序。
• 需要数据访问适应多种存储类型（关系数据库、XML 文件、平面文件等）的应用程序。
• 提供通用数据访问功能的框架。

数据访问对象模式的优点和权衡

优点

• 解耦：将数据访问逻辑与业务逻辑分离，提高模块化和清晰度。
• 可重用性：DAO 可以跨应用程序的不同部分甚至在不同的项目中重用。
• 可测试性：通过允许将业务逻辑与数据访问逻辑分开测试，简化了测试。
• 灵活性：使以最小的影响切换底层存储机制变得更容易。

权衡

• 层级复杂度：为应用程序引入了额外的层级，这会增加复杂度和开发时间。
• 开销：对于简单的应用程序，DAO 模式可能会比必要时引入更多的开销。
• 学习曲线：开发人员可能需要时间才能有效地理解和实现该模式，尤其是在复杂的项目中。

相关的 Java 设计模式

• 抽象工厂：有助于抽象 DAO 的创建，尤其是在支持多种数据库或存储机制时。
• 工厂：可用于动态实例化 DAO，为实现选择提供灵活性。
• 服务层：通常与 DAO 模式一起使用，用于定义应用程序的边界及其可用的操作集。
• 策略：可能用于根据上下文在运行时更改数据访问策略。

参考资料和致谢

• 核心 J2EE 模式：最佳实践和设计策略
• J2EE 设计与开发一对一专家指南
• J2EE 设计模式
• 企业应用程序架构模式
• 使用 Spring 框架进行专业 Java 开发