Java 中的序列化 LOB 模式：轻松管理大型数据对象

也称为

• 序列化大型对象
• 序列化 BLOB
• 序列化 CLOB

序列化 LOB 设计模式的意图

使用 Java 中的序列化 LOB 模式有效地管理和存储大型数据对象，例如多媒体文件和扩展文本字符串，这是一种强大的数据库优化策略。

序列化 LOB 模式的详细解释，并附带实际案例

实际案例

想象一个针对性能优化的社交媒体平台，用户可以在其中上传和无缝共享多媒体内容，利用 Java 的序列化 LOB 模式来增强数据处理。该平台没有将这些大型多媒体文件存储在单独的文件服务器上，而是使用序列化 LOB 设计模式将这些文件直接存储在数据库中。每个上传的图像或视频都被序列化为二进制大型对象 (BLOB) 并存储在用户的记录中。这种方法确保多媒体文件与其他用户数据在相同的交易上下文中进行管理，从而提供一致性并简化数据访问和检索。

通俗地说

序列化 LOB 设计模式通过将大型对象（例如文件或多媒体）序列化并直接存储在数据库中来管理大型对象的存储。

Java 中序列化 LOB 模式的编程示例

序列化大型对象 (LOB) 设计模式是一种处理数据库中大型对象的方法。它涉及将对象图序列化为单个大型对象（分别是 BLOB 或 CLOB，代表二进制大型对象或字符大型对象），并将其存储在数据库中。当需要检索对象图时，它会从数据库中读取并反序列化回原始对象图。

以下是序列化 LOB 设计模式的编程示例

public abstract class LobSerializer implements AutoCloseable {
  // ... omitted for brevity
  public abstract Object serialize(Forest toSerialize) throws Exception;
  public abstract Forest deSerialize(Object toDeserialize) throws Exception;
  // ... omitted for brevity
}

LobSerializer 类是一个抽象类，它提供了序列化和反序列化对象的结构。它有两个抽象方法：serialize 和 deSerialize。这些方法由子类 ClobSerializer 和 BlobSerializer 实现。

public class ClobSerializer extends LobSerializer {
  // ... omitted for brevity
  @Override
  public Object serialize(Forest forest) throws ParserConfigurationException, TransformerException {
    // ... omitted for brevity
  }

  @Override
  public Forest deSerialize(Object toDeserialize)
      throws ParserConfigurationException, IOException, SAXException {
    // ... omitted for brevity
  }
}

ClobSerializer 类提供了一个将对象序列化和反序列化为 XML 字符串的实现。serialize 方法将 Forest 对象转换为 XML 字符串，而 deSerialize 方法将 XML 字符串转换回 Forest 对象。

public class BlobSerializer extends LobSerializer {
  // ... omitted for brevity
  @Override
  public Object serialize(Forest toSerialize) throws IOException {
    // ... omitted for brevity
  }

  @Override
  public Forest deSerialize(Object toDeserialize) throws IOException, ClassNotFoundException {
    // ... omitted for brevity
  }
}

BlobSerializer 类提供了一个将对象序列化和反序列化为二进制数据的实现。serialize 方法将 Forest 对象转换为二进制数据，而 deSerialize 方法将二进制数据转换回 Forest 对象。

最后，以下是 App 类，其中包含可用于执行序列化示例的 main 方法。

public class App {

  public static final String CLOB = "CLOB";
  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(App.class);

  public static void main(String[] args) throws SQLException {
    Forest forest = createForest();
    LobSerializer serializer = createLobSerializer(args);
    executeSerializer(forest, serializer);
  }

  private static LobSerializer createLobSerializer(String[] args) throws SQLException {
    LobSerializer serializer;
    if (args.length > 0 && Objects.equals(args[0], CLOB)) {
      serializer = new ClobSerializer();
    } else {
      serializer = new BlobSerializer();
    }
    return serializer;
  }

  private static Forest createForest() {
    Plant grass = new Plant("Grass", "Herb");
    Plant oak = new Plant("Oak", "Tree");

    Animal zebra = new Animal("Zebra", Set.of(grass), Collections.emptySet());
    Animal buffalo = new Animal("Buffalo", Set.of(grass), Collections.emptySet());
    Animal lion = new Animal("Lion", Collections.emptySet(), Set.of(zebra, buffalo));

    return new Forest("Amazon", Set.of(lion, buffalo, zebra), Set.of(grass, oak));
  }

  private static void executeSerializer(Forest forest, LobSerializer lobSerializer) {
    try (LobSerializer serializer = lobSerializer) {

      Object serialized = serializer.serialize(forest);
      int id = serializer.persistToDb(1, forest.getName(), serialized);

      Object fromDb = serializer.loadFromDb(id, Forest.class.getSimpleName());
      Forest forestFromDb = serializer.deSerialize(fromDb);

      LOGGER.info(forestFromDb.toString());
    } catch (SQLException | IOException | TransformerException | ParserConfigurationException
             | SAXException
             | ClassNotFoundException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
  }
}

控制台输出

12:01:21.061 [main] INFO com.iluwatar.slob.App -- 
Forest Name = Amazon
Animals found in the Amazon Forest: 

--------------------------

Animal Name = Lion
	Animals Eaten by Lion: 
		
Animal Name = Buffalo

	Plants Eaten by Buffalo: 
		Name = Grass,Type = Herb
		
Animal Name = Zebra

	Plants Eaten by Zebra: 
		Name = Grass,Type = Herb

--------------------------

--------------------------

Animal Name = Buffalo

	Plants Eaten by Buffalo: 
		Name = Grass,Type = Herb
--------------------------

--------------------------

Animal Name = Zebra

	Plants Eaten by Zebra: 
		Name = Grass,Type = Herb
--------------------------

Plants in the Amazon Forest: 

--------------------------
Name = Oak,Type = Tree
--------------------------

--------------------------
Name = Grass,Type = Herb
--------------------------

何时在 Java 中使用序列化 LOB 模式

• 当您需要将大型对象存储在数据库中并希望优化数据访问和存储时使用。
• 非常适合处理大型二进制或字符数据（如多媒体文件、日志或文档）的应用程序。

Java 中序列化 LOB 模式在现实世界中的应用

• 在数据库中存储和检索图像或多媒体文件。
• 在企业应用程序中管理大型文本文档或日志。
• 处理需要高效数据检索和存储的应用程序中的二进制数据。

序列化 LOB 模式的优势和权衡

优势

• 通过利用 Java 序列化简化了大型对象的处理。
• 减少了对外部文件存储系统的需求。
• 通过在与其他数据相同的交易上下文中存储 LOB 来确保一致性。

权衡

• 由于存储了序列化数据，因此会增加数据库的大小。
• 序列化和反序列化过程中可能会出现性能开销。
• 需要仔细管理序列化格式以保持向后兼容性。

相关的 Java 设计模式

• DAO (数据访问对象)：通常与序列化 LOB 配合使用以封装数据访问逻辑。
• 活动记录：可以使用序列化 LOB 来管理同一记录中的大型数据。
• 存储库：使用序列化 LOB 来处理涉及大型对象的复杂查询和数据操作。

参考资料和鸣谢

• Effective Java
• 使用 Hibernate 进行 Java 持久化
• 企业应用程序架构模式
• 序列化 LOB（Martin Fowler）