摘 要：数据持久层在Web应用系统开发中，主要应用于业务逻辑和数据逻辑的松散耦合，提高软件可重用性。分析了Hibernate框架及DAO设计模式的工作原理，设计了基于Hibernate框架采用DAO设计模式的数据持久层架构体系，并通过具体Web应用，阐述了数据持久层架构的具体实现过程。
关键词：数据持久化；Hibernate框架；DAO模式；O/R映射
在Web应用系统中，Web服务器作为连接客户端和数据库服务器的一个中间层，既要对客户端提出的请求进行业务分析和处理，又要访问数据库并与数据库进行交互。当业务逻辑代码中包含数据访问代码时，将给系统的修改和维护带来很大困难，同时也不利于以后在开发类似系统中进行大粒度的软件重用。因此有必要把功能层划分为业务逻辑层和持久层。业务逻辑层专注于业务逻辑的分析和处理，持久层专注于与数据库交互进行数据的持久化工作，并提供一个标准的接口供业务逻辑层调用。通过这样一个层次的划分，实现了高效、清晰的专业分工和职责划分，既实现了功能层中业务逻辑和数据逻辑之间的松耦合关系，又利于系统的修改、维护和软件重用[1]。
目前的J2EE应用系统开发中已经存在不少框架。在系统架构分析时，如何应用已有框架为应用系统量身定做一个合适的架构，对J2EE设计开发者提出了挑战。本文基于Hibernate框架采用DAO设计模式，设计了数据持久层架构。并将其应用于问卷调查系统，实现了业务逻辑和数据逻辑的松散耦合，提高了系统的开发效率和软件重用性。
1 Hibernate技术
1.1 Hibernate框架
Hibernate是采用ORM映射机制进行持久层数据开发的工具，它是Java应用程序和关系数据库中间的桥梁，负责对Java对象和关系型数据之间映射[2]。其架构体系如图1所示。
Hibernate内部封装JDBC进行访问数据库操作，其向上层应用对象提供面向对象的数据库访问API，使开发者能充分运用面向对象的编程思维操作数据库，而无需关心底层数据库操作。Hibernate自身通过hibernate.cfg.xml和类的映射文件将类和数据库相映射，应用程序通过Hibernate及持久化对象类直接访问底层数据库。
1.2 Hibernate核心接口
利用Hibernate进行数据持久化操作，至少会用到下列核心接口：Configuration接口负责配置启动Hibernate并创建SessionFactory对象；SessionFactory接口产生Session实例的工厂类，负责初始化Hibernate并创建Session对象；Session接口是Hibernate进行持久化操作的基础，相当于JDBC中的Connection对象所起的作用。Session提供了一系列的持久化操作方法，如保存、更新、删除、查询等；Transaction接口负责管理事务；Query和 Criteria接口负责执行数据库查询[3]。
2 DAO设计模式
DAO(Data Access Object)模式称为数据访问对象模式，是Java EE核心模式之一，其主要的功能是在业务核心方法和具体数据源之间再增加一层DAO接口及其实现类。该模式的本质是向外部提供一个访问数据源的统一接口，对外隐藏操作数据源的实现细节，以此实现业务逻辑层与DB的解耦[4]。这是因为在实际的应用过程中，应用程序所面对的数据源往往是多种多样的，不同数据源的连接方式、数据访问方式会有明显差异，导致了需要访问数据源的组件的代码实现方式与数据源的类型有着密切的关系，组件和数据源之间的这种紧耦合关系也就导致了整个应用系统难以在不同数据源之间进行迁移。使用了DAO模式后，即使系统需要进行数据源的迁移，也只需在DAO模式内部进行数据源访问代码的修改，而不会涉及上层调用代码，从而提高了软件可维护性。
3 数据持久层架构设计及实现
3.1 数据持久层框架设计
在应用程序和数据库之间构建数据持久层，可降低J2EE应用与数据库的耦合度，并简化程序开发。基于Hibernate框架采用DAO模式设计的数据持久层整体架构如图２所示。
业务逻辑是整个框架的业务处理的核心部分，由业务逻辑接口、接口实现类和配置文件等组成。它接收控制层的各类调用请求，控制着系统逻辑的实现和处理，并通过调用数据持久层的DAO接口完成数据的存取操作。业务逻辑接口向控制层或其他业务逻辑接口实现类提供各种业务逻辑接口方法，接口实现类则对这些己定义的接口进行具体实现。
数据持久层使用DAO来抽象和封装所有对数据源的访问，DAO管理着数据源的连接以便检索和存储数据，DAO通过DAO工厂管理，DAO工厂负责生成DAO组件实例，并维护DAO实例；业务逻辑组件不与DAO组件的实现类耦合，只与DAO组件的接口耦合；DAO实现类中封装Hibernate API来完成与持久化类相关的业务逻辑操作。
Hibernate配置文件的主要工作是进行SessionFactory配置、关系型数据库“方言”与加载持久化类对应的映射文件等。映射文件用来声明Hibernate中持久化类的属性与数据库对应表之间字段的映射关系。
数据持久化层架构的操作流程为：业务逻辑模块调用DAOFactory，DAOFactory生成相应的DAO接口及实现类，DAO实现类中封装Hibernate API来访问持久化类，通过O/R映射文件声明持久化类与关系数据库的映射，最终实现对数据库的操作。
3.2 数据持久层框架的应用——解决方案及实现
本设计的数据持久层架构，作为数据持久层解决方案应用于问卷调查系统，最大限度地降低了系统内部各模块、子系统之间的耦合性，保证了持久层的业务逻辑层相对稳定，基本不需要持久层的调整改变而进行逻辑层的变动。问卷调查系统由问题管理、问卷管理、统计管理、用户管理、学生信息管理等模块构成，其数据持久层的具体组织结构如图3所示[5]。
4 数据持久层的实现
4.1 持久化类及对象/关系映射文件
4.1.1 持久化类
持久化类的对象PO(Persistenct Object)是一个简单 Java对象(POJO)，一个PO代表了与数据库表中某条记录相对应的Hibernate实体，PO的变化在事务提交时反映到实际的数据库表中。Hibernate中的持久化类符合JavaBean的规范，包括一些属性和对属性的访问方法。图4是问卷调查系统中Question实体类的模型图[6]。可以看出，除了无意义的主属性只能被获取以外，每一个属性都有被外部对象获取(get)和设置(set)两种方法，通过它们可以获得对象的属性值并实现对象之间的导航。
4.1.2 对象/关系映射文件
映射文件用一个XML格式的映射描述文档来声明Hibernate中持久化类的属性与数据库对应表之间字段的映射关系，该文件中声明的属性名称要与对应数据表中的字段名称相同，同时也要与持久化类中所包含的属性名称相同。
4.2 Hibernate配置
为了用Hibernate进行持久化实现，还需要在应用程序的包里放置一个配置文件，以便Hibernate能正确地完成数据库连接等各种配置和初始化。由于映射文件可以在XML格式的配置文件中进行声明，在程序中不必调用Configuration类的addClass方法来加载映射文件，因此这种格式的配置文件可以提高应用程序的可维护性。
4.3 数据持久层的DAO接口及实现类
数据持久化层采用Hibernate作为中间件，使用DAO设计模式实现对数据库的访问。DAO模式的实现包括DAO接口和DAO实现类两部分。DAO接口负责定义访问特定持久化类所对应的抽象业务逻辑方法；DAO实现类负责利用Hibernate API实现DAO接口所定义的抽象方法的具体实现。
问卷调查系统在实现DAO模式时，首先创建了HibernateBasicDao，该类继承Spring框架提供的HibernateDaoSupport类，HibernateBasicDao类封装了对数据库持久化的操作，任何它的子类只要使用它的方法就可以实现对数据库的持久化操作。最后使每个DAO实现类都继承HibernateBasicDao类实现数据库的持久化操作。
图5描述了问题DAO接口及其实现类，它封装了对问题的基本操作。其中，delete方法删除问题信息，getQuestionById方法通过question的Id获得，getQuestionInCurPape方法通过当前页数获得question的具体类，query方法更新问题信息等。限于篇幅，其他DAO接口及实现类的设计不一一给出。
在基于J2EE的应用中，系统的数据持久层代表着某个系统中一个相对独立界限明确的逻辑层次，在这个层次中，将数据的使用者和数据实体相关联，负责对数据库存储数据，同时也负责数据的检索、更新和删除，实现数据的读取和持久化操作。本文运用Hibernate框架技术设计了一套数据持久层架构体系，并将其作为数据持久层解决方案应用于问卷调查系统。实践结果表明，数据持久层架构的应用，降低了数据持久逻辑与业务逻辑的耦合度，简化了开发过程，优化了数据访问操作，增强了系统扩展性和可维护性。
参考文献
[1] 郭善飞.基于J2EE的数据持久层组件的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2009.
[2] 张飞，张建.基于Spring与Hibernate的数据库访问技术研究[J].计算机工程与设计，2009，30(7)：1669.
[3] 汪萌，曲俊华.基于Hibernate技术的持久层解决方案及实现[J].计算机系统应用，2010，19(3)：155.
[4] 欧阳宏基.一种基于DAO设计模式与Hibernate框架的数据持久化层模型[J].微计算机应用，2009，30(3)：36-37.
[5] 严海.基于Struts+Spring+Hibernate框架构建WEB应用的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学.2010.
[6] 吴京慧.基于Hibernate对象持久化Web应用的研究[J].计算机应用与软件，2009，26(2)：90-91.