Google App Engine的Java持久性與數(shù)據(jù)存儲

作者：Rick Hightower 2009-09-15 16:37:06

本文是Rick Hightower的Google App Engine介紹系列的第三部分，他將在這篇文章中講述有關(guān)持久層和關(guān)系中一些需要學(xué)習(xí)的知識。

本文繼續(xù)介紹Google App Engine for Java。這篇講述持久性和關(guān)系。

Google App Engine for Java 力求為可伸縮的 Web 應(yīng)用程序成功地編寫一個持久層，可這個目標(biāo)的達(dá)成情況又如何呢？在本文中，我將概述 App Engine for Java 的持久性框架，從而結(jié)束本系列文章。該框架以 Java Data Objects（JDO）和 Java Persistence API（JPA）為基礎(chǔ)。盡管在剛剛出現(xiàn)時(shí)前景良好，但是 App Engine 的基于 Java 的持久性目前存在一些嚴(yán)重的缺陷，我將對此進(jìn)行解釋和演示。您將學(xué)習(xí) App Engine for Java 持久性是如何運(yùn)作以及有著哪些挑戰(zhàn)，還將學(xué)習(xí)在使用面向 Java 開發(fā)人員的 Google 云平臺時(shí)，您具有哪些持久性選擇。

在閱讀本文并遍覽這些示例時(shí)，您要牢記這樣的事實(shí)：現(xiàn)在的 App Engine for Java 是一個預(yù)覽 版。基于 Java 的持久性目前也許并不是您所希望或者需要的全部，可能并且應(yīng)該會在未來發(fā)生變化。現(xiàn)如今，使用 App Engine for Java 進(jìn)行可伸縮的、數(shù)據(jù)密集型的 Java 應(yīng)用程序開發(fā)不合適膽小者或者保守派，這就是我在撰寫本文時(shí)所學(xué)到的。這更像跳入了游泳池的最深處：看不到任何救生員，項(xiàng)目要沉下去還是往前游，取決于您自己。

注意，本文中的示例應(yīng)用程序以第 2 部分中開發(fā)的聯(lián)系人管理應(yīng)用程序?yàn)榛A(chǔ)。您需要構(gòu)建該應(yīng)用程序，確保它是可運(yùn)行的，這樣才能繼續(xù)學(xué)習(xí)本文的示例。

基礎(chǔ)知識和抽象泄漏（leaky abstraction）

與原始的 Google App Engine 一樣，App Engine for Java 依靠 Google 的內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)可伸縮的應(yīng)用程序開發(fā)的 Big Three：分布、復(fù)制和負(fù)載均衡。由于使用的是 Google 基礎(chǔ)設(shè)施，因此所有神奇的地方大都發(fā)生在后臺，可以通過 App Engine for Java 的基于標(biāo)準(zhǔn)的 API 獲得。數(shù)據(jù)存儲接口是以 JDO 和 JPA 為基礎(chǔ)的，而它們自身又是以開源的 DataNucleus 項(xiàng)目為基礎(chǔ)。AppEngine for Java 還提供了一個低級別的適配器 API，用來直接處理基于 Google 的 BigTable 實(shí)現(xiàn)的 App Engine for Java 數(shù)據(jù)存儲（要了解更多有關(guān) BigTable 的信息，請參見第 1 部分）。

然而，App Engine for Java 數(shù)據(jù)持久性并不像純 Google App Engine 中的持久性那樣簡單。由于 BigTable 不是一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫，JDO 和 JPA 的接口出現(xiàn)了一些抽象泄漏。例如，在 App Engine for Java 中，您無法進(jìn)行那些執(zhí)行連接的查詢。您可以在 JPA 和 JDO 間設(shè)置關(guān)系，但它們只能用來持久化關(guān)系。并且在持久化對象時(shí)，如果它們在相同的實(shí)體群中，那么它們只能被持久化到相同的原子事務(wù)中。根據(jù)慣例，具有所有權(quán)的關(guān)系位于與父類相同的實(shí)體群中。相反，不具有所有權(quán)的關(guān)系可以在不同的實(shí)體群中。

重新考慮數(shù)據(jù)規(guī)范化

要使用 App Engine 的可伸縮的數(shù)據(jù)存儲，需要重新考慮有關(guān)規(guī)范化數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)的教導(dǎo)。當(dāng)然，如果您在真實(shí)的環(huán)境中工作了足夠長的時(shí)間，那么，您可能已經(jīng)為了追求性能而犧牲過規(guī)范化了。區(qū)別在于，在處理 App Engine 數(shù)據(jù)存儲時(shí)，您必須盡早且經(jīng)常進(jìn)行反規(guī)范化。反規(guī)范化 不再是一個忌諱的字眼，相反，它是一個設(shè)計(jì)工具，您可以把它應(yīng)用在 App Engine for Java 應(yīng)用程序的許多方面。

當(dāng)您嘗試把為 RDBMS 編寫的應(yīng)用程序移植到 App Engine for Java 時(shí)，App Engine for Java 的持久性泄漏的主要缺陷就會顯露出來。App Engine for Java 數(shù)據(jù)存儲并不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的臨時(shí)替代物，因此，要把您對 App Engine for Java 所做的工作移植到 RDBMS 端口并不容易。采用現(xiàn)有的模式并把它移植到數(shù)據(jù)存儲中，這種場景則更為少見。如果您決定把一個遺留的 Java 企業(yè)應(yīng)用程序移植到 App 引擎中，建議您要小心謹(jǐn)慎，并進(jìn)行備份分析。Google App Engine 是一個針對專門為它設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序的平臺。Google App Engine for Java 支持 JDO 和 JPA，這使得這些應(yīng)用程序能夠被移植回更傳統(tǒng)的、未進(jìn)行規(guī)范化的企業(yè)應(yīng)用程序。

關(guān)系的問題

App Engine for Java 目前的預(yù)覽版的另外一個缺點(diǎn)是它對關(guān)系的處理。為了創(chuàng)建關(guān)系，現(xiàn)在您必須對 JDO 使用 App Engine for Java 特有的擴(kuò)展。假設(shè)鍵是在 BigTable 的工件的基礎(chǔ)上生成 — 也就是說，“主鍵” 將父對象鍵編碼到其所有子鍵中 — 您將不得不在一個非關(guān)系數(shù)據(jù)庫中管理數(shù)據(jù)。另外一個限制是持久化數(shù)據(jù)。如果您使用非標(biāo)準(zhǔn)的 AppEngine for Java Key 類，事情將會變得復(fù)雜。首先，把模型移植到 RDBMS 時(shí)，如何使用非標(biāo)準(zhǔn) Key？其次，由于無法使用 GWT 引擎轉(zhuǎn)換 Key 類，因此，任何使用這個類的模型對象都無法被作為 GWT 應(yīng)用程序的一部分進(jìn)行使用。

當(dāng)然，撰寫這篇文章時(shí)，Google App Engine for Java 還是純粹的預(yù)覽模式，沒有到發(fā)布的最佳時(shí)間。學(xué)習(xí) JDO 中的關(guān)系文檔（很少，而且包含一些不完整的示例）時(shí)，這點(diǎn)就變得顯而易見了。

App Engine for Java 開發(fā)包提供了一系列的示例程序。許多示例都使用 JDO，沒有一個使用 JPA。這些示例中沒有一個示例（包括一個名為 jdoexamples 的示例）演示了關(guān)系，即使是簡單的關(guān)系。相反，所有的示例都只使用一個對象把數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)存儲中。Google App Engine for Java 討論組充斥著有關(guān)如何使簡單關(guān)系起作用的問題，但卻鮮有答案。很顯然，有些開發(fā)人員有辦法使其起作用，但是實(shí)現(xiàn)起來都很困難，而且遇到了一些復(fù)雜情況。

App Engine for Java 中的關(guān)系的底線是，無需從 JDO 或 JPA 獲得大量支持就能夠管理它們。 Google 的 BigTable 是一種已經(jīng)經(jīng)過檢驗(yàn)的技術(shù)，可用來生成可伸縮的應(yīng)用程序，然而，您還可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建。在 BigTable 上進(jìn)行構(gòu)建，您就不必處理還不完善的 API 層面。另一方面，您只要處理一個較低級別的 API。

#p#

App Engine for Java 中的 Java Data Objects

把傳統(tǒng)的 Java 應(yīng)用程序移植到 App Engine for Java 中，甚至是給出關(guān)系挑戰(zhàn)，這些可能都沒有什么意義，然而，持久性場景還是存在的，這時(shí)使用這個平臺就有意義了。我將使用一個可行的示例來結(jié)束本文，您將體驗(yàn) App Engine for Java 持久性是如何工作的。我們將以第 2 部分中建立的聯(lián)系人管理應(yīng)用程序?yàn)榛A(chǔ)，介紹如何添加支持，以使用 App Engine for Java 數(shù)據(jù)存儲工具持久化 Contact 對象。

在前面的文章中，您創(chuàng)建了一個簡單的 GWT GUI，對 Contact 對象進(jìn)行 CRUD 操作。您定義了簡單的接口，如清單 1 所示：

清單 1. 簡單的 ContactDAO 接口

				
package gaej.example.contact.server;

import java.util.List;

import gaej.example.contact.client.Contact;

public interface ContactDAO {
	void addContact(Contact contact);
	void removeContact(Contact contact);
	void updateContact(Contact contact);
	List<Contact> listContacts();
}

接下來，創(chuàng)建一個模擬版本，與內(nèi)存集合中的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，如清單 2 所示：

清單 2. 模擬 DAO 的 ContactDAOMock

				
package gaej.example.contact.server;

import gaej.example.contact.client.Contact;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class ContactDAOMock implements ContactDAO {

	Map<String, Contact> map = new LinkedHashMap<String, Contact>();
	
	{
		map.put("rhightower@mammatus.com", new Contact("Rick Hightower", 
                                 "rhightower@mammatus.com", "520-555-1212"));
		map.put("scott@mammatus.com", new Contact("Scott Fauerbach", 
                                 "scott@mammatus.com", "520-555-1213"));
		map.put("bob@mammatus.com", new Contact("Bob Dean", 
                                 "bob@mammatus.com", "520-555-1214"));

	}
	
	public void addContact(Contact contact) {
		String email = contact.getEmail();
		map.put(email, contact);
	}

	public List<Contact> listContacts() {
		return Collections.unmodifiableList(new ArrayList<Contact>(map.values()));
	}

	public void removeContact(Contact contact) {
		map.remove(contact.getEmail());
	}

	public void updateContact(Contact contact) {		
		map.put(contact.getEmail(), contact);
	}

}

現(xiàn)在，使用與 Google App Engine 數(shù)據(jù)存儲交互的應(yīng)用程序替換模擬實(shí)現(xiàn)，看看會發(fā)生什么。在這個示例中，您將使用 JDO 持久化 Contact 類。使用 Google Eclipse Plugin 編寫的應(yīng)用程序已經(jīng)擁有了使用 JDO 所需的所有庫。它還包含了一個 jdoconfig.xml 文件，因此，一旦對 Contact 類進(jìn)行了注釋，您就已經(jīng)準(zhǔn)備好開始使用 JDO。

清單 3 顯示擴(kuò)展后的 ContactDAO 接口，可使用 JDO API 進(jìn)行持久化、查詢、更新和刪除對象：

清單 3. 使用 JDO 的 ContactDAO

				
package gaej.example.contact.server;

import gaej.example.contact.client.Contact;

import java.util.List;

import javax.jdo.JDOHelper;
import javax.jdo.PersistenceManager;
import javax.jdo.PersistenceManagerFactory;

public class ContactJdoDAO implements ContactDAO {
	private static final PersistenceManagerFactory pmfInstance = JDOHelper
			.getPersistenceManagerFactory("transactions-optional");

	public static PersistenceManagerFactory getPersistenceManagerFactory() {
		return pmfInstance;
	}

	public void addContact(Contact contact) {
		PersistenceManager pm = getPersistenceManagerFactory()
				.getPersistenceManager();
		try {
			pm.makePersistent(contact);
		} finally {
			pm.close();
		}
	}

	@SuppressWarnings("unchecked")
	public List<Contact> listContacts() {
		PersistenceManager pm = getPersistenceManagerFactory()
				.getPersistenceManager();
		String query = "select from " + Contact.class.getName();
		return (List<Contact>) pm.newQuery(query).execute();
	}

	public void removeContact(Contact contact) {
		PersistenceManager pm = getPersistenceManagerFactory()
				.getPersistenceManager();
		try {
			pm.currentTransaction().begin();

			// We don't have a reference to the selected Product.
			// So we have to look it up first,
			contact = pm.getObjectById(Contact.class, contact.getId());
			pm.deletePersistent(contact);

			pm.currentTransaction().commit();
		} catch (Exception ex) {
			pm.currentTransaction().rollback();
			throw new RuntimeException(ex);
		} finally {
			pm.close();
		}
	}

	public void updateContact(Contact contact) {
		PersistenceManager pm = getPersistenceManagerFactory()
				.getPersistenceManager();
		String name = contact.getName();
		String phone = contact.getPhone();
		String email = contact.getEmail();

		try {
			pm.currentTransaction().begin();
			// We don't have a reference to the selected Product.
			// So we have to look it up first,
			contact = pm.getObjectById(Contact.class, contact.getId());
			contact.setName(name);
			contact.setPhone(phone);
			contact.setEmail(email);
			pm.makePersistent(contact);
			pm.currentTransaction().commit();
		} catch (Exception ex) {
			pm.currentTransaction().rollback();
			throw new RuntimeException(ex);
		} finally {
			pm.close();
		}
	}

}

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逐一比對方法

現(xiàn)在，考慮一下使用清單 3 中的每個方法時(shí)發(fā)生的情況。您將會發(fā)現(xiàn)，方法的名字可能是新的，但它們的動作大部分情況下都應(yīng)該感到熟悉。

首先，為了獲取 PersistenceManager，創(chuàng)建了一個靜態(tài)的 PersistenceManagerFactory。如果您以前使用過 JPA，PersistenceManager 與 JPA 中的 EntityManager 很相似。如果您使用過 Hibernate，PersistenceManager 與 Hibernate Session 很相似。基本上，PersistenceManager 是 JDO 持久性系統(tǒng)的主接口。它代表了與數(shù)據(jù)庫的會話。getPersistenceManagerFactory() 方法返回靜態(tài)初始化的 PersistenceManagerFactory，如清單 4 所示：

清單 4. getPersistenceManagerFactory() 返回 PersistenceManagerFactory

				
private static final PersistenceManagerFactory pmfInstance = JDOHelper
		.getPersistenceManagerFactory("transactions-optional");

public static PersistenceManagerFactory getPersistenceManagerFactory() {
	return pmfInstance;
}

addContact() 方法把新的聯(lián)系人添加到數(shù)據(jù)存儲中。為了做到這點(diǎn)，需要創(chuàng)建一個 PersistenceManager 實(shí)例，然后，調(diào)用 PersistenceManager 的 makePersistence() 方法。makePersistence() 方法采用臨時(shí)的 Contact 對象（用戶將在 GWT GUI 中填充），并且使其成為一個持久的對象。所有這些如清單 5 所示：

清單 5. addContact()

				
public void addContact(Contact contact) {
	PersistenceManager pm = getPersistenceManagerFactory()
			.getPersistenceManager();
	try {
		pm.makePersistent(contact);
	} finally {
		pm.close();
	}
}

注意在清單 5 中，persistenceManager 是如何被封入在 finally 塊中。這確保能夠把與 persistenceManager 關(guān)聯(lián)的資源清除干凈。

如清單 6 所示，listContact() 方法從它所查找的 persistenceManager 中創(chuàng)建一個查詢對象。它調(diào)用了 execute() 方法，從數(shù)據(jù)存儲中返回 Contact 列表。

清單 6. listContact()

				
@SuppressWarnings("unchecked")
public List<Contact> listContacts() {
	PersistenceManager pm = getPersistenceManagerFactory()
			.getPersistenceManager();
	String query = "select from " + Contact.class.getName();
	return (List<Contact>) pm.newQuery(query).execute();
}

在從數(shù)據(jù)存儲中刪除聯(lián)系人之前，removeContact() 通過 ID 查找聯(lián)系人，如清單 7 所示。它必須這么做，而不僅僅是把聯(lián)系人直接刪除，這是因?yàn)閬碜?GWT GUI 的 Contact 對 JDO 一無所知。在刪除前，您必須獲得與 PersistenceManager 緩存關(guān)聯(lián)的 Contact。

清單 7. removeContact()

				
public void removeContact(Contact contact) {
	PersistenceManager pm = getPersistenceManagerFactory()
			.getPersistenceManager();
	try {
		pm.currentTransaction().begin();

		// We don't have a reference to the selected Product.
		// So we have to look it up first,
		contact = pm.getObjectById(Contact.class, contact.getId());
		pm.deletePersistent(contact);

		pm.currentTransaction().commit();
	} catch (Exception ex) {
		pm.currentTransaction().rollback();
		throw new RuntimeException(ex);
	} finally {
		pm.close();
	}
}

清單 8 中的 updateContact() 方法與 removeContact() 方法類似，用來查找 Contact。然后，updateContact() 方法從 Contact 中復(fù)制屬性。這些屬性被當(dāng)作實(shí)參（Argument）傳送到 Contact，后者由持久性管理器查找。使用 PersistenceManager 檢查所查找的對象發(fā)生的變化。如果對象發(fā)生了變化，當(dāng)事務(wù)進(jìn)行提交時(shí)，這些變化會被 PersistenceManager 刷新到數(shù)據(jù)庫。

清單 8. updateContact()

				
public void updateContact(Contact contact) {
	PersistenceManager pm = getPersistenceManagerFactory()
			.getPersistenceManager();
	String name = contact.getName();
	String phone = contact.getPhone();
	String email = contact.getEmail();

	try {
		pm.currentTransaction().begin();
		// We don't have a reference to the selected Product.
		// So we have to look it up first,
		contact = pm.getObjectById(Contact.class, contact.getId());
		contact.setName(name);
		contact.setPhone(phone);
		contact.setEmail(email);
		pm.makePersistent(contact);
		pm.currentTransaction().commit();
	} catch (Exception ex) {
		pm.currentTransaction().rollback();
		throw new RuntimeException(ex);
	} finally {
		pm.close();
	}
}

#p#

對象持久性注釋

為了使 Contact 能夠具有持久性，必須把它識別為一個具有 @PersistenceCapable 注釋的可持久性對象。然后，需要對它所有的可持久性字段進(jìn)行注釋，如清單 9 所示：

清單 9. Contact 具有可持久性

				
package gaej.example.contact.client;

import java.io.Serializable;

import javax.jdo.annotations.IdGeneratorStrategy;
import javax.jdo.annotations.IdentityType;
import javax.jdo.annotations.PersistenceCapable;
import javax.jdo.annotations.Persistent;
import javax.jdo.annotations.PrimaryKey;

@PersistenceCapable(identityType = IdentityType.APPLICATION)
public class Contact implements Serializable {

	private static final long serialVersionUID = 1L;
	@PrimaryKey
	@Persistent(valueStrategy = IdGeneratorStrategy.IDENTITY)
	private Long id;
	@Persistent
	private String name;
	@Persistent
	private String email;
	@Persistent
	private String phone;

	public Contact() {

	}

	public Contact(String name, String email, String phone) {
		super();
		this.name = name;
		this.email = email;
		this.phone = phone;
	}

	public Long getId() {
		return id;
	}

	public void setId(Long id) {
		this.id = id;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public String getEmail() {
		return email;
	}

	public void setEmail(String email) {
		this.email = email;
	}

	public String getPhone() {
		return phone;
	}

	public void setPhone(String phone) {
		this.phone = phone;
	}

}

通過面向?qū)ο蟮木幊毯徒涌谠O(shè)計(jì)原則，您只需使用新的 ContactJdoDAO 替代原始的 ContactDAOMock。然后 GWT GUI 無需任何修改就可處理 JDO。

最后，在這種替換中，真正改變 的是 DAO 在服務(wù)中被實(shí)例化的方式。如清單 10 所示：

清單 10. RemoteServiceServlet

				
public class ContactServiceImpl extends RemoteServiceServlet implements ContactService {
	private static final long serialVersionUID = 1L;
	//private ContactDAO contactDAO = new ContactDAOMock();
	private ContactDAO contactDAO = new ContactJdoDAO();
...

結(jié)束語

在這篇由三部分組成的文章中，介紹了 Google App Engine for Java 目前為持久性提供的支持，這是交付可伸縮應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。總的結(jié)論令人失望，但是要注意這是一個正在發(fā)展中的平臺。為 App Engine for Java 預(yù)覽版編寫的應(yīng)用程序被連接到 App Engine 的持久性基礎(chǔ)設(shè)施，即使是用 JDO 或 JPA 編寫。App Engine for Java 預(yù)覽版幾乎沒有為它的持久性框架提供任何文檔，而且 App Engine for Java 提供的示例幾乎無法演示即使是最簡單的關(guān)系。

即使 JDO 和 JPA 實(shí)現(xiàn)已經(jīng)完全成熟，目前您仍然不可能編寫一個 App Engine for Java 應(yīng)用程序并輕松地把它移植到一個基于 RDBMS 的企業(yè)應(yīng)用程序。要使移植能夠起作用，至少要編寫大量的代碼。

我希望持久性能隨著時(shí)間的推移而成熟起來。如果現(xiàn)在必須使用 App Engine for Java，您可能需要繞過 Java API，直接編寫低級別的 Datastore API。使用 App Engine for Java 平臺是可能的，但是，如果習(xí)慣了使用 JPA 和/或 JDO，那么將出現(xiàn)一條學(xué)習(xí)曲線，因?yàn)榇嬖诒疚那懊婷枋龅某橄笮孤⑶夷壳暗墓δ芤催€無法正常運(yùn)行，要么還沒有進(jìn)行很好的文檔記錄。

責(zé)任編輯：yangsai 來源： IBMDW

Google App Engine 持久性