Java 8 徹底改變數(shù)據(jù)庫訪問
Java 8終于到來了! 經(jīng)過幾年的等待, java程序員終于能在java中得到函數(shù)式編程的支持了. 函數(shù)式編程的支持能流程化現(xiàn)有的代碼并且為java提供強(qiáng)大的能力.在這些新特性中最矚目的是java程序員對數(shù)據(jù)庫的操作方式.函數(shù)式編程帶來了令人激動(dòng)的簡便高效的數(shù)據(jù)庫API. Java 8 將會(huì)支持可與C#, LINQ等語言競爭的新的數(shù)據(jù)庫訪問方式.
處理數(shù)據(jù)的函數(shù)式方式
Java 8 不僅僅添加了函數(shù)式支持,它也通過新的函數(shù)式處理數(shù)據(jù)的方式擴(kuò)展了集合(Collection)類. 而通常情況下java處理大量數(shù)據(jù)時(shí)需要大量的循環(huán)和迭代器.
例如, 假設(shè)你有一個(gè)存儲(chǔ)客戶(Customer)對象的collection:
- Collection<Customer> customers;
如果你只對來自Belgium的客戶感興趣, 你將不得不迭代所有的customer對象并只保存你需要的.
- Collection<Customer> belgians = new ArrayList<>();
- for (Customer c : customers) {
- if (c.getCountry().equals("Belgium"))
- belgians.add(c);
- }
這不僅花費(fèi)了5行代碼,而且它也不怎么抽象.假使你有1千萬個(gè)對象時(shí)會(huì)怎樣呢?你會(huì)通過兩個(gè)線程并發(fā)過濾所有對象來提速么?那你將不得不使用大量危險(xiǎn)的多線程代碼來重寫所有代碼.
而通過Java 8,僅僅只需要一行代碼就能實(shí)現(xiàn)相同的功能.通過對函數(shù)式編程的支持, Java 8 能讓你只寫一個(gè)函數(shù)表明你對哪些客戶(對象)感興趣然后使用那個(gè)函數(shù)對集合做過濾就可以了. Java 8 的新 Steams API 支持你這樣做:
- customers.stream().filter(
- c -> c.getCountry().equals("Belgium")
- );
上面Java 8 版本的代碼不僅更短,而且更容易理解.它幾乎沒有什么 陳詞濫調(diào)(循環(huán)或迭代器等).代碼調(diào)用了filter()方法,那很明顯這段代碼是用來過濾客戶(對象)的.你不需要再把時(shí)間浪費(fèi)在解讀循環(huán)中的代碼來理解它在對它的數(shù)據(jù)做什么.
假使你想并發(fā)執(zhí)行這段代碼該怎么辦呢?你只需使用另一個(gè)類型的stream
- customers.parallelStream().filter(
- c -> c.getCountry().equals("Belgium")
- );
更另人激動(dòng)的是這種函數(shù)式風(fēng)格的代碼也同樣適用于數(shù)據(jù)庫
在數(shù)據(jù)庫上使用函數(shù)式方式
傳統(tǒng)上來說, 程序員需要用特殊數(shù)據(jù)庫查詢語句去訪問數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù). 例如,下面就是用 JDBC 代碼去查找來自Belgium的客戶:
- PreparedStatement s = con.prepareStatement(
- "SELECT * "
- + "FROM Customer C "
- + "WHERE C.Country = ? ");
- s.setString(1, "Belgium");
- ResultSet rs = s.executeQuery();
大部分這些代碼都是字符串, 這樣會(huì)使編譯器不能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而且這草率的代碼會(huì)導(dǎo)致安全問題. 還有這些大量的樣板代碼使得寫數(shù)據(jù)訪問代碼變得十分冗余. 一些工具例如 jOOQ ，通過使用特殊的java庫去提供數(shù)據(jù)庫查詢語言可以解決錯(cuò)誤檢查和安全問題。 或者使用對象關(guān)系映射工具可以免去大量的無趣的代碼，可它們只能用在通用訪問查詢, 如果需要復(fù)雜的查詢，還是需要用特殊的數(shù)據(jù)庫查詢語言。
使用Java 8,借助流式API就可以用函數(shù)式方式去查詢數(shù)據(jù)庫了。例如, Jinq 是一個(gè)開源的項(xiàng)目，它探索怎樣的未來數(shù)據(jù)庫API可以令函數(shù)式編程成為可能。這里就是一個(gè)使用Jinq的數(shù)據(jù)庫查詢:
- customers.where(
- c -> c.getCountry().equals("Belgium")
- );
這代碼幾乎跟跟使用流式API的代碼一樣. 事實(shí)上，未來的Jinq版本可以讓你用流式API直接寫數(shù)據(jù)庫查詢。 當(dāng)代碼運(yùn)行的時(shí)候，Jinq將自動(dòng)翻譯成數(shù)據(jù)庫查詢代碼，正如之前JDBC查詢一樣。
這樣的話，就算沒有學(xué)過一些新的數(shù)據(jù)庫查詢語言，你也可以寫出有效率的數(shù)據(jù)庫查詢。你可以用同樣樣式的代碼用在java集合上。你也不需要特殊的java編譯器或者虛擬機(jī)。所有的代碼編譯和運(yùn)行在普通的java 8 JDK上。如果你的代碼有錯(cuò)誤，編譯器將找出它們并且報(bào)告給你，就像普通的java代碼。
Jinq 支持跟SQL92一樣的復(fù)雜查詢. Selection（選擇）, projection（投影）, joins（連接）, 和子查詢 它都支持。翻譯java代碼成數(shù)據(jù)庫查詢的算法是十分靈活的，只要是它能接受的，都能翻譯。例如，Jinq能夠翻譯下面的數(shù)據(jù)庫查詢，盡管它很復(fù)雜。
- customers
- .where( c -> c.getCountry().equals("Belgium") )
- .where( c -> {
- if (c.getSalary() < 100000)
- return c.getSalary() < c.getDebt();
- else
- return c.getSalary() < 2 * c.getDebt();
- } );
正如你看到的，java 8 的函數(shù)式編程非常適合數(shù)據(jù)庫查詢。而且查詢緊湊，甚至復(fù)雜的查詢也能夠勝任。
內(nèi)部運(yùn)作
但這都是如何工作的呢？怎么能讓普通的Java編譯器將Java代碼轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫查詢？Java 8 有什么特別之處使這個(gè)成為可能？
支持這些函數(shù)性風(fēng)格的新的數(shù)據(jù)庫PI的關(guān)鍵是一種叫做“象征性執(zhí)行”的字節(jié)碼分析手段。雖然你的代碼是被一個(gè)普通的Java編譯器編譯的并運(yùn)行在一個(gè)普通的Java虛擬機(jī)中，但 Jinq 能夠在你被編譯的Java代碼運(yùn)行時(shí)進(jìn)行分析并從中構(gòu)建數(shù)據(jù)庫查詢。使用 Java 8 Streams API 時(shí)，常會(huì)發(fā)現(xiàn)分析短小的函數(shù)時(shí)，象征性執(zhí)行的工作效果***。
要了解這個(gè)象征性執(zhí)行是如何工作的，最簡單的方法是用一個(gè)例子。讓我們檢查一下下面的查詢是如何被 Jinq 轉(zhuǎn)換為SQL查詢語言的：
- customers
- .where( c -> c.getCountry().equals("Belgium") )
初始時(shí), 變量 customers 是一個(gè)集合，其對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫查詢是：
- SELECT *
- FROM Customers C
然后，where() 方法被調(diào)用，一個(gè)函數(shù)被傳遞給它。在 where() 方法中，Jinq 打開這個(gè)函數(shù)的 .class 文件，得到這個(gè)函數(shù)被編譯成的字節(jié)碼進(jìn)行分析。在這個(gè)例子中，不使用真正的字節(jié)碼，讓我們用一些簡單的指令來代表這個(gè)函數(shù)的字節(jié)碼：
-
d = c.getCountry()
-
e = “Belgium”
-
e = d.equals(e)
-
return e
在這里，我們假設(shè)函數(shù)已被Java編譯器編譯成這四條指令。當(dāng)調(diào)用 where() 方法時(shí)，Jinq 看到的就是這些。如何才能使Jinq理解這些代碼呢？
Jinq 通過執(zhí)行代碼來分析。但 Jinq 不直接運(yùn)行代碼。它是“抽象”地運(yùn)行代碼：不使用真實(shí)的變量和真實(shí)的值，Jinq 使用符號來表示執(zhí)行代碼時(shí)的所有值。這就是這個(gè)分析為什么被稱為“象征性執(zhí)行”。
Jinq 執(zhí)行每條指令，并跟蹤所有的副作用或代碼在程序狀態(tài)時(shí)改變的所有東西。下面是一個(gè)圖表，顯示出 Jinq 用象征性執(zhí)行方式執(zhí)行這四行代碼時(shí)發(fā)現(xiàn)的所有副作用。
象征性執(zhí)行的例子
在圖中，你可以看到***條指令運(yùn)行后，Jinq 發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)副作用：變量d已經(jīng)發(fā)生了變化，方法 Customer.getCountry() 被調(diào)用。由于是象征性執(zhí)行，變量d沒有給出一個(gè)真正的比如是“USA”或“Denmark”的值，它被分配為 c.getCountry() 的象征性的值。
在所有這些指令被象征性執(zhí)行之后，Jinq 對副作用作精簡。由于變量 d 和 e 是局部變量，它們的任何變化在函數(shù)退出后都會(huì)被丟棄，所以這些副作用可以忽略不計(jì)。Jinq也知道 Customer.getCountry() and String.equals() 方法沒修改任何變量或顯示任何輸出，因此這些方法調(diào)用也可以被忽略。由此，Jinq 可以得出這樣的結(jié)論：執(zhí)行這個(gè)函數(shù)只會(huì)產(chǎn)生一個(gè)作用，它會(huì)返回 c.getCountry().equals("Belgium")。
一旦Jinq已明白在 where()方法中傳遞給它的函數(shù)，它可以混合數(shù)據(jù)庫查詢方面的知識，優(yōu)先于 customers 集合來創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫查詢。
生成數(shù)據(jù)庫查詢
這就是 Jinq 如何從你的代碼生成數(shù)據(jù)庫查詢的。象征性執(zhí)行的使用意味著，這種方法對于不同的Java編譯器輸出的不同的代碼模式都是相當(dāng)強(qiáng)大的。如果 Jinq 遇到的代碼有不能轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫查詢的副作用，Jinq 將保持你的這些代碼不變。因?yàn)橐磺卸际怯谜５腏ava代碼寫的，Jinq 可以直接運(yùn)行那些代碼，您的代碼將產(chǎn)生預(yù)期的結(jié)果。
這個(gè)簡單的翻譯實(shí)例應(yīng)該讓你明白了怎樣查詢翻譯作品。你可以確信，這些算法可以正確地從你的代碼生成數(shù)據(jù)庫查詢。
美好前景
我希望我已經(jīng)讓你品嘗到了Java 8帶來的在Java中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫工作的新方式。Java 8 支持的函數(shù)式編程允許你用和為Java集合編寫代碼同樣的方式來為數(shù)據(jù)庫寫代碼。希望不久現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫API都能被擴(kuò)展以支持這些類型的查詢。
英文原文：Java 8 Friday: Java 8 Will Revolutionize Database Access
譯文鏈接：http://www.oschina.net/translate/java-8-friday-java-8-will-revolutionize-database-access
