API Java de persistencia

API Java de persistencia
Aplicaciones web
y Bases de datos
• Normalmente las aplicaciones web guardan
datos de distintos tipos, tanto datos
producidos durante la interacción de los
usuarios con la aplicación como datos que
son mostrados a los usuarios.
• Java incluye mecanismos para permitir que
los programas accedan a bases de datos.
• Java EE también incluye mecanismos
específicos para hacer más eficiente el
acceso a bases de datos.
Servidor de bases de datos
• MySQL Server 5.5
Usuario: root, Clave: mysql
• Arranque: automático (servicio MySQL)
• Parada:
C:\Archivos de programa\MySQL\MySQL Server 5.5\bin\
mysqladmin -uroot -pmysql shutdown
• Administración:
C:\Archivos de programa\MySQL\MySQL Server 5.5\bin\
mysqladmin -uroot -pmysql
Servidor de bases de datos, II
• Acceso desde cliente:
C:\Archivos de programa\MySQL\MySQL Server 5.5\bin\
mysql -uroot -pmysql
– Finalización: quit;
• Bases de datos:
– CREATE DATABASE CLS;
– SHOW DATABASES;
– USE CLS;
• Tablas:
– SHOW TABLES;
Servidor de bases de datos, III
• Catálogo:
information_schema (base de datos)
– TABLES(TABLE_SCHEMA, TABLE_NAME,
…)
– COLUMNS(TABLE_SCHEMA,
TABLE_NAME, COLUMN_NAME, …)
JDBC
• JDBC es una biblioteca de Java que
permite la conexión a bases de datos
relacionales.
• JDBC se utiliza mediante un driver que al
cargarse permite que un programa Java
se conecte a un servidor de bases de
datos como un usuario determinado
• JDBC proporciona clases para representar
las conexiones, consultas SQL y
resultados de las mismas.
JDBC, II
• Un programa Java que utiliza JDBC hace
lo siguiente:
– Carga el driver JDBC (la clase que gestiona
el acceso a bases de datos).
– Crea una conexión a la base de datos.
– Crea una consulta en base a código SQL.
– Ejecuta la consulta, obteniendo un conjunto
de resultados (o void).
– Itera si es necesario sobre los resultados.
– Cierra la conexión.
Utilización de JDBC mediante la
API de persistencia
• La API de persistencia, que es parte de JEE
pero se puede utilizar en otras aplicaciones
Java, permite la especificación de manera
sencilla de aplicaciones con un número
elevado de usuarios simultáneos que acceden
de manera eficiente a bases de datos.
• Cuando una aplicación Java utiliza la API de
persistencia (JPA), se crea un pool de
conexiones JDBC que se reutilizan por los
distintos hilos de la aplicación.
JPA: Consultas
• El Lenguaje de Consultas de Persistencia
de Java (JPQL) permite especificar
consultas a bases de datos relacionales
en forma parecida a SQL desde un
programa Java.
JPA: Consultas, II
• Los objetos que implementan la interfaz
TypedQuery<?> de JPA representan
consultas del tipo anterior.
• Los objetos de la clase anterior que
representan consultas que devuelven
valores (tipo SELECT) al ejecutar la
consultas devuelven listas de objetos.
Recordatorio:
Consultas en SQL
• INSERT INTO PERSONA
VALUES (‘Pepe’, ‘Pérez’, ‘inglesa’)
• SELECT * FROM PERSONA
• UPDATE PERSONA
SET NACIONALIDAD=‘española’
• DELETE FROM PERSONA
Consultas en JPQL
• SELECT p FROM Persona p
– Persona es una entidad (clase)
– p representa una variable Java de la clase
– El resultado de la ejecución de la consulta es
una lista de objetos de la clase
• Se pueden añadir otras cláusulas:
– SELECT p FROM Persona p
WHERE p.nombre = ‘Pepe’
Consultas en JPQL, II
• Cuestiones pendientes de estudiar:
– Programación de consultas
– Acceso a resultados devueltos por las
consultas
– Definición de entidades
– Sincronización
JPA: EntityManager
• Para crear y ejecutar consultas mediante
JPA es necesario crear antes un objeto
que implementa la interfaz EntityManager,
que se ocupa de la gestión de los datos y
de objetos que los representan.
• A continuación veremos cómo se utilizan y
cómo se crean los EntityManagers.
• Tras esto veremos cómo se definen las
clases de objetos que representan
registros de una base de datos.
JPA: Programación de
consultas
• Para crear una consulta se utiliza el método
createQuery de la clase EntityManager, cuyo
argumento es la cadena de caracteres que
define la consulta JPQL:
TypedQuery<Persona> query =
em.createQuery(
“SELECT p FROM Persona p”,
Persona.class);
JPA: Acceso a resultados
• Para ejecutar una consulta de tipo SELECT
se utiliza el método getResultList, que
devuelve una lista de objetos:
java.util.List<Persona> pers =
query.getResultList();
Gestión de persistencia
en Java EE
• En Java EE, cuando un contenedor activa un
objeto, puede inyectar una
EntityManagerFactory que sea un atributo suyo o
directamente un EntityManager.
• La inyección directa de EntityManager solamente
se puede hacer en un contexto monohilo (EJB sin
estado, beans gestionados de JSF, …).
• La inyección de EntityManagerFactory se puede
hacer en cualquier contexto (servlet,
ServletContextListener, página JSP, bean
gestionado de JSF o EJB).
Gestión de persistencia
en Java EE: Ejemplos
• Ejemplo de inyección de E.M.Factory:
@PersistenceUnit
private EntityManagerFactory emf;
EntityManager em =
emf.createEntityManager();
• Ejemplo de inyección de EntityManager:
@PersistenceContext
EntityManager em;
Recursos en Java EE
• Los servidores de aplicaciones web permiten el
acceso a recursos externos como sistemas de
gestión de bases de datos o de colas de
mensajes.
• El servidor registra los recursos, asociándoles
un nombre accesible a través del protocolo
Java JNDI. El uso de JNDI es transparente.
• La gestión de recursos se puede hacer desde
NetBeans o desde la aplicación de
administración del servidor de aplicaciones.
Consideraciones para la utilización
de la API de persistencia en el lab
• Para acceder a una base de datos
mediante JPA hay que utilizar dos
recursos: un recurso JDBC y un pool de
conexiones JDBC.
Consideraciones para la utilización
de la API de persistencia en el lab, II
• Un pool de conexiones JDBC es un
conjunto de conexiones JDBC a una base
de datos disponibles para ser reutilizadas
concurrentemente por distintos hilos de la
aplicación.
• Para especificar un pool de conexiones se
indica la base de datos, usuario,
contraseña, propiedades, etc.
Consideraciones para la utilización
de la API de persistencia en el lab, III
• Un recurso JDBC es un proxy a un pool
de conexiones.
• Para especificar un recurso JDBC hay que
indicar el nombre con que está registrado
el pool correspondientes y las
propiedades.
Consideraciones para la utilización
de la API de persistencia en el lab, III
• Para crear un recurso JDBC y un
connection pool en el servidor de
aplicaciones hay dos posibilidades:
– Localhost:4848 -> Resources -> JDBC
– NetBeans -> Proyecto -> New persistence unit
-> new Data Source -> new Data Base
connection
Acceso a recursos JDBC desde
aplicaciones web
• El fichero de configuración
persistence.xml permite especificar las
bases de datos accesibles a una
aplicación y las entidades que utiliza.
• El fichero de configuración debe incluirse
en el directorio /META-INF del módulo
correspondiente.
• La cláusula persistence-unit permite
especificar un data-source.
Ejemplo de fichero persistence.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<persistence version="1.0"
xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/persistence"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/...“
xsi:schemaLocation="http://...">
<persistence-unit name="book" transaction-type="JTA">
<jta-data-source>jdbc/__default</jta-data-source>
<class>com.widgets.Order</class>
<class>com.widgets.Cust</class>
</persistence-unit>
</persistence>
Clases entidad
• Son clases asociadas a tablas (una o varias)
en una base de datos.
• Sus objetos se asocian a registros.
• Se declaran mediante la anotación @Entity.
• La clave primaria se indica mediante la
anotación @Id (obligatorio).
• @Entity
public class Person { @Id int id; … }
Clases entidad, II
• Si la tabla primaria tiene un nombre
diferente de la clase, éste se especifica
mediante la anotación @Table(name).
• NetBeans permite la opción de crear la
tabla (si no existe) al compilar el código de
la clase
Clases entidad, III
• Tipos de atributos:
– Persistentes (ver próxima transparencia)
– No persistentes (@Transient)
– Embebidos (@Embedded), de otra entidad,
incluidos en la tabla de la primera
– Generados automáticamente
(@GeneratedValue)
– Relaciones (próxima transparencia)
Clases entidad:
Atributos persistentes
• Son todos salvo los no persistentes
• Tienen que ser protegidos o privados
• Tipos: Primitivos, wrappers, String,
temporales (Date, …), arrays de bytes y
chars, enumeraciones, clases embedibles
• Colecciones: Collection, Set, List, Map
Definición de entidades en
persistence.xml (alternativa)
<persistence>
<persistence-unit name=“…“>
<jta-data-source>…</jta-data-source>
…
<class>com.widgets.Order</class>
<class>com.widgets.Cust</class>
</persistence-unit>
</persistence>
JPA básico: Resumen
• Las clases de entidades representan
registros de tablas. Se definen mediante la
anotación @Entity.
• Los recursos JDBC y los pools de
conexiones se utilizan por el servidor web
para implementar la conexión a la base de
datos. Se definen en el servidor.
JPA básico: Resumen, II
• Los recursos utilizados por una aplicación
se especifican en el fichero
persistence.xml.
• Los EntityManagers gestionan el acceso a
las bases de datos. Se inyectan en un
objeto gestionado por un contenedor o se
crean a partir de una fábrica inyectada.
Están asociados a un recurso JDBC.
JPA básico: Resumen, III
• Los TypedQuerys pueden ejecutar
consultas JPA. Se crean a partir de ellas y
en su caso devuelven listas de entidades.
Ejercicio
• [DBPERS0] Desarrollar una aplicación
web que permita ver la lista de personas
incluidas en una base de datos de
personas sencilla, como la mencionada en
los ejemplos anteriores.
JPA: Programación de
consultas, II
• Se pueden definir TypedQuerys con tipo
atómico (Integer, String, etc.) para
consultas que seleccionan una sola
columna:
TypedQuery<String> query =
em.createQuery(
“SELECT p.nombre
FROM Persona p”,
String.class);
JPA: Programación de
consultas, III
• Las consultas de actualización o borrado
se definen de forma similar:
UPDATE Persona p
SET p.nacionalidad=‘española’
DELETE FROM Persona p
WHERE p.estado=‘fallecido’
JPA: Programación de
consultas, IV
• Para ejecutar una consulta de tipo
UPDATE o DELETE se utiliza el método
executeUpdate():
query.executeUpdate();
JPA: Programación de
consultas, V
• Se pueden definir consultas parametrizadas
utilizando patrones de parámetros:
TypedQuery<Persona> query=
em.createQuery(
“SELECT p FROM Persona p
WHERE p.edad=?1);
pers = query.setParameter(1, 3).getResultList();
Ejercicio
• [DBPERS1] Desarrollar una aplicación
web que permita gestionar a través de
Internet una base de datos de personas
sencilla, como la mencionada en los
ejemplos anteriores, permitiendo dar de
alta y de baja a personas y modificar sus
datos.
Ejercicios voluntarios
• [DBFILE…] Completar los ejercicios de los
temas anteriores que utilizan ficheros
(PyCE1, FAV, PyCE2, SWJSF, SWCC,
AJAXPERS) para guardar sus datos
sustituyendo los ficheros por una base de
datos.
JPA: Programación de
consultas, VI
• Se pueden utilizar consultas SQL
(consultas nativas) mediante el método
createNativeQuery de la clase
EntityManager.
• El objeto creado por
EntityManager.createNativeQuery
implementa la interfaz Query,
superinterfaz de TypedQuery<?>.
JPA: Programación de
consultas, VII
• Los registros obtenidos mediante el
método Query.getResultList a partir de
una consulta SQL son arrays de objetos.
• Ejemplo:
Object[] persona =
(Object[]) em.createNativeQuery(
"SELECT * FROM PERSONA”)
.getResultList().get(0);
out.println(persona[0] + " " + persona[1]);
JPA: Programación de
consultas, VIII
• Se puede determinar el número del registro
a partir del cual se extraen los resultados y el
número máximo de resultados a extraer en
una consulta:
em.createQuery(
“SELECT p FROM Persona p”)
.setFirstResult(5).setMaxResults(9);
Búsqueda de objetos
individuales
• Se hace mediante el método
find(Class<?>, Object) de la clase
EntityManager.
• Utiliza su segundo argumento como clave
primaria.
• Ejemplo:
Person p = e.find(Person.class, 2130);
Entidades persistentes:
Ciclo de vida
• Las entidades persistentes pueden estar
desacopladas de la base de datos o
acopladas a ella a través de un
EntityManager. En este caso están en el
estado Managed (gestionadas).
• Por ejemplo, una entidad persistente
creada a través de una consulta a la base
de datos normalmente está gestionada
por el EntityManager que hace la consulta.
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, II
SELECT
Detached
Managed
(em)
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, III
• Una entidad persistente creada mediante
new está desacoplada de la base de datos
y se encuentra inicialmente en el estado
New.
• Si una entidad está en el estado New, en
la base de datos puede haber un registro
cuya clave primaria sea la misma de la
entidad.
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, IV
New
new
Detached
SELECT
Managed
(em)
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, V
• Las entidades persistentes que están en
el estado New pueden acoplarse a la base
de datos mediante el método
persist(Object) de la clase EntityManager,
que las gestiona a partir de ese momento
tras insertar los registros necesarios en la
base de datos.
• Si en la base de datos ya hay un registro
con la misma clave primaria, se lanza una
excepción.
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, VI
New
[Añade registro]
em.persist(o)
new
SELECT
Detached
Managed
(em)
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, VII
• Las entidades persistentes gestionadas se
pueden desacoplar de la base de datos
mediante el método close(Object) del
EntityManager que las gestiona, pasando a
estar en el estado Detached.
• El método merge(Object) de la clase
EntityManager permite volver a gestionar una
entidad persistente que está en el estado
Detached. Tras su ejecución se actualizará la
base de datos con su contenido.
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, VIII
New
[Añade registro]
em.persist(o)
new
SELECT
em.merge(o)
[objBD]
Detached
em.close(o)
Managed
(em)
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, IX
• Tanto en el estado New como en Detached
los cambios que origina el cambio de
estado de una entidad persistente no se
trasladan necesariamente a la base de
datos de inmediato (se hace cuando
termina la transacción que se está
ejecutando).
• Lo mismo ocurre con los cambios en los
valores de los atributos persistentes de las
entidades gestionadas.
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, X
• Se puede forzar la realización inmediata
en la base de datos de los cambios
pendientes de realizar correspondientes a
todas las entidades gestionadas por un
EntityManager mediante el método flush()
del mismo.
• Esto permite que cualquier otra consulta
que se haga refleje los cambios realizados
en las entidades gestionadas por el EM.
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, XI
New
[Añade registro]
em.persist(o)
[objsBD]
em.flush()
new
SELECT
Managed
(em)
em.merge(o)
[objBD]
Detached
em.close(o)
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, XII
• Las consultas tienen asociado un modo de
flush, que permite hacer que siempre que
se ejecuten haya garantías de que la base
de datos está actualizada con respecto a
cambios en las entidades gestionadas.
• El modo de flush puede ser AUTO o
COMMIT.
• Los EntityManagers también tienen un
modo de flush.
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, XIII
• La actualización de los registros
correspondientes a las entidades
gestionadas por un EntityManager se
puede hacer mediante una llamada
explícita al método flush() en el programa
o lo puede hacer el EntityManager al
ejecutar acciones previstas en su
funcionamiento (por ejemplo, cuando se
termina una transacción).
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, XIV
• También se puede actualizar una entidad
acoplada a una base de datos con los
valores que ésta contiene. Esto se hace
mediante el método
EntityManager.refresh(Object).
• Se puede borrar de una base de datos la
información correspondiente a una entidad
acoplada a ella, mediante el método remove
de la clase EntityManager. La entidad pasa
entonces al estado Removed.
Entidades persistentes:
Ciclo de vida, XV
New
[Añade registro]
em.persist(o)
new
SELECT
em.merge(o)
[objBD]
Detached
em.close(o)
[BD obj]
em.refresh(o)
[objsBD]
em.flush()
Managed
(em)
em.remove(o)
[Elimina registro]
Removed
Gestión de entidades:
Otros aspectos
• em.setFlushMode(FlushModeType)
// AUTO (tras ejecución de update)
// COMMIT (tras finalizar transacción)
• em.lock(Object, LockModeType)
// READ, WRITE
• em.clear();
// Desconecta entidades, sin sincronizarlas
• em.close();
// Cierra conexiones
Relaciones muchos a uno
Ejemplo
• Tablas:
– Persona(id int primary key, nombre varchar,
trabajo int ref Empresa.id)
– Empresa(id int primary key, nombre varchar)
• Entidades:
– Persona(@Id int id; String nombre;
@ManyToOne Empresa trabajo) // Propietario
– Empresa(@Id int id; String nombre)
Relaciones muchos a muchos
Ejemplo
• Tablas:
– Persona(id int primary key, nombre varchar,
trabajo int ref Empresa.id)
– Empresa(id int primary key, nombre varchar)
– Clientes(idE int ref Empresa.id,
idP int ref Persona.id
primary key (idE, idP))
Relaciones muchos a muchos
Ejemplo, II
• Entidades:
– Persona(@Id int id; String nombre;
@ManyToOne Empresa trabajo)
– Empresa(@Id int id; String nombre;
@ManyToMany Set<Persona> clientes) // Prop
• Se podría haber hecho propietaria a la
entidad Persona. La elección se debe basar
en criterios de eficiencia.
Relación uno a muchos
• Relación inversa de otra muchos a uno
• Se implementa por motivos de eficiencia
(si se va a utilizar con frecuencia)
• Ejemplo:
Empresa(@Id int id; String nombre;
@ManyToMany Set<Persona> clientes;
@OneToMany(mappedBy=“trabajo”)
Set<Persona> trabajadores)
Relaciones muchos a muchos:
Relación inversa
• Se implementa por motivos de eficiencia (si
se va a utilizar con frecuencia)
• Ejemplo:
Persona(@Id int id, String nombre;
@ManyToOne Empresa trabajo;
@ManyToMany(mappedBy=“clientes”)
Set<Empresa> contratistas)
Relaciones uno a uno
• Ejemplo:
Empresa(…; @OneToOne Persona director)
• En la base de datos una relación uno a uno
no se distingue de una muchos a uno, salvo
quizás por una restricción de integridad
• Las relaciones uno a uno se especifican
mediante la anotación @OneToOne
• La relación inversa de una relación uno a
uno es también una relación uno a uno
Consultas y relaciones
• Ejemplos: Empleados de Renfe
select p from Empresa e JOIN e.clientes p
where e.name=‘Renfe’
(lista de Person)
• Para poder hacer una consulta que atraviesa
una relación, la relación tiene que estar definida (en la clase de entidades persistentes)
en la dirección en la que es atravesada.
Entidades:
Jerarquía de herencia
• La API de persistencia incluye varios
mecanismos para aprovechar la herencia
que proporciona Java
Relaciones y gestión de
entidades
• La API de persistencia permite especificar que las
acciones de inserción y/o borrado de objetos
deben propagarse a través de determinadas
relaciones.
• Para ello se utiliza el atributo cascade de la
anotación de la relación, cuyos valores pueden
ser PERSIST, REMOVE o ALL.
• Por ejemplo, si se quieren eliminar los objetos
relacionados con uno cuando se elimine, se utiliza
el atributo cascade=REMOVE de la relación
Relaciones y gestión de
entidades, II
• Ejemplo, continuación:
Empresa(@Id int id, String nombre,
@ManyToMany Set<Persona> clientes,
@OneToMany(mappedBy=“trabajo”
cascade=REMOVE)
Set<Persona> trabajadores)
Transacciones en SQL
• Una transacción es una secuencia de
instrucciones SQL que se ejecutan
provisionalmente, pudiendo anularse en
cualquier momento o consolidarse al final.
• Por ejemplo, un movimiento en una
cuenta corriente puede realizarse
mediante una transacción que comprueba
que el usuario ha actuado correctamente
en el cajero automático.
Transacciones en SQL, II
• En una sesión de ejecución de
instrucciones en un Sistema de Gestión de
Bases de Datos cualquier instrucción
normal comienza una transacción si no hay
una comenzada.
• La instrucción COMMIT termina una
transacción dando por buenos los cambios.
• La instrucción ROLLBACK termina una
transacción deshaciendo los cambios.
Transacciones en Java EE
• Java EE permite definir transacciones que
abarcan la ejecución de métodos, de
manera que si se produce un error tanto
en el servidor de bases de datos como en
la máquina virtual se realizan acciones de
recuperación a un estado seguro.
• Las transacciones son un tema optativo
en CLS y se estudiarán junto con las
Enterprise Java Beans (EJB).
Ciclo de vida completo
de entidades