Dr. Brigitte Mathiak WeST – Web Science & Technologies Kapitel 6 Anbindung an Anwendungen

Dr. Brigitte Mathiak

WeST – Web Science & Technologies

Kapitel 6

Anbindung an Anwendungen

Datenbanken, WS 2012/13 Kapitel 6: Anbindung an Anwendungen 2

Lernziele

• Das grundsätzlichen Problem bei der Kopplung von objektorientierten Programmiersprachen mit relationalen Datenbanken kennenzulernen

• Konzepte zur Anbindung von Datenbanken an Applikationen

• Selbst einfache Datenbankanbindungen programmieren zu können

• Die grundlegende Funktionsweise von Persistenz

Impedance Mismatch zwischen OO und RM

Ein Objekt wird definiert durch: • Identität• Zustand• Verhalten• Kapselung

Eine Relation enthält Aussagen mit dem Wahrheitswert TRUE. Beispielsweise: Es gibt einen PROFESSOR namens Sokrates, dieser hat den RANG C4 und arbeitet im RAUM 226.

Beides ist nicht trivial kompatibel. Warum?


Impedance Mismatch zwischen OO und RM (2)

Struktur: • Dieses Problem haben wir bereits in Kapitel 3 kennengelernt,

um von UML ins Relationenmodell zu kommen• RM hat keine Vererbung, kein Verhalten, keine 1-zu-n oder gar

n-zu-n BeziehungenIdentität:• Tupel haben von sich aus keine eindeutige Identität. Datenkapselung:• Objekte können selbst bestimmen wie sie verändert werdenArbeitsweise:• Relationen arbeiten global transaktionsbasiert • Objekte sind untereinander vernetztErgebnismenge:• SQL-Anfragen liefern (Multi-)Mengen, keine Objekte


Die gute Nachricht

Alle diese Probleme sind im Einzelfall lösbar.

Die schlechte Nachricht

Entweder man muss Einschränkungen bei den Objekten hinnehmen, die persistent sein sollen, oder es wird sehr kompliziert und/oder unperformant. (Oder man nimmt eine nicht-relationale Datenbank.)


Die einfache Lösung: Datenbanktreiber

Datenbanken, WS 2012/13 Kapitel 6: Anbindung an Anwendungen 6http://www.jeckle.de/images/ebe/JDBCdrivers.gif

Aus Programmierersicht


DriverManager

Driver

Connection

Statement

ResultSet

Software zur Verbindung mit einem speziellen RDBMS (z.B. Oracle)

registriert sich

Verwaltet die geladenen Treiber

erstellt

Die Verbindung zur Datenbank

Ein SQL-Statement

überträgt

liefert

Das Ergebnis des Statements

Aus Programmierersicht


DriverManager

Driver

Connection

Statement

ResultSet

registriert sich

erstellt

überträgt

liefert

Class.forName (Drivername);

Connection con = DriverManager.getConnection( DBurl, user, password);

Statement st = con.createStatement();

ResultSet results = st.executeQuery(query);

st.close();con.close();

Auslesen von Resultaten

String query = “SELECT PersNr, Name FROM Professoren WHERE Rang= 'C4';”;

ResultSet results = st.executeQuery(query);

while (results.next()) {int persNr = results.getInt(1);String name = results.getString(2);

workWith(persNr,name);}


Nachteile von Treibern

• Kein Syntax-Check des SQL-Statements

• Es kann nicht über Statement-Grenzen hinweg optimiert werden. (Tatsächlich gibt es die Möglichkeit per PreparedStatement ein Statement wiederzuverwenden, was sehr äußerst positiv auf die Performance auswirkt. )

• Es werden keine Objekte abgespeichert, sondern nur simple Types


Spracheinbettung (z.B. SQLJ)

• Beispiel: #sql [ctx] { SELECT MAX(SALARY), AVG(SALARY) INTO :maxSalary, :avgSalary FROM DSN8710.EMP };

• Spracheinbettungen und 4GL-Sprachen bieten eine bessere Integration, weil das SQL direkt im Quellcode steht

• Ein Präprozessor übersetzt die eingebettete Befehle und fängt damit auch Syntax-Fehler ab

• Weiterer Vorteil: Variablen können besser eingesetzt werdenHauptnachteil: • Sehr geringe Unterstützung von anderen Produkten, da

Spracheinbettungen als altmodisch gelten• Die Sprache selbst wird verändert, dies kann

• zu Inkompatibilitäten mit anderen Präprozessoren führen• Debugging deutlich schwieriger machen

Fazit: Nicht mehr state-of-the-artDatenbanken, WS 2012/13 Kapitel 6: Anbindung an Anwendungen 11

Persistenzframeworks

• Grundidee: Transparente Persistenz von Objekten durch Mapping zwischen Objekten und Relationen

• Vorgehen: Der Zustand einfacher Java Objekte (POJOs) wird vom Framework in der Datenbank festgehalten

• Vorteil: Der Programmierer kann mit den Objekten normal arbeiten

• Weiterer Vorteil: Das Mapping ist nicht mehr implizit in der Geschäftslogik „versteckt“, sondern wird explizit angegeben

• Netter Nebeneffekt: Die Aufteilung in Domänenklassen, die persistiert werden, und in andere Klassen entspricht dem MVC- Programmierparadigma


Persistenzframeworks (Beispiel Hibernate)


http://www.hibernate.org/hib_docs/v3/reference/en/html/architecture.html

• Das Modell wird in Domänenklassenfestgehalten (EJBs)

• Der Zugriff auf die EJBs erfolgt von Applikationsseite aus über DAOs (Data Access Objects) zur Entkopplung

• Hibernate selbst greift auf die Domänenklassen per Reflection zu

• Das Mapping zwischen Objekten und Datenbank wird durch XML-Dateienfestgelegt (oder Annotations)

• Der Zugriff auf die Datenbank geschieht per JDBC• Die Konfiguration sowohl des Datenbankzugriffs als auch des

Verhaltens von Hibernate wird zentral verwaltet

http://tools.hibernate.org/

Persistenzframeworks (Beispiel Hibernate; Domänenklasse)

• Beispiel einer Domänenklasse:

// Markiert die Klasse als persistierbar@Entity// Der Default Tabellenname wäre PROFESSOR@Table ( name = “Professoren“)public class Professor {

@Id @GeneratedValue Long PersNr; // Jede Klasse sollte eine ID habenString Name;String Rang;Long Raum;

// leerer public Konstruktur ist notwendig für Entitiespublic Professoren(){};

/* getter und setter … */}Datenbanken, WS 2012/13 Kapitel 6: Anbindung an Anwendungen 14

Professoren

PersNr Name Rang Raum

2125 Sokrates C4 226

2126 Russel C4 232

Persistenzframeworks (Beispiel Hibernate; DAO)

• Beispiel eines DAOs: • Hinweis:

getHibernateTemplate() kommt aus DAO

public class ProfessorDAOHibernate extends DAO implements ProfessorDAO{

public void saveProfessor(Professor toSave){ getHibernateTemplate().saveOrUpdate(toSave); } public Professor getProfessorByPersNr(int PersNr){ return (Professor) getHibernateTemplate().

get(Professor.class, PersNr); } public void deleteProfessor(Professor toDelete){ getHibernateTemplate().delete(toDelete); }}


Professoren

PersNr Name Rang Raum

2125 Sokrates C4 226

2126 Russel C4 232

Persistenzframeworks (Beispiel Hibernate; weiterführend)

• Komplexe Anfragen können sowohl über die Hibernate eigene Anfragesprache HQL als auch SQL gemacht werden

• Es werden mehrere Methoden angeboten 1-zu-n und n-zu-n Beziehungen in der Datenbank darzustellen• Sowohl andere Objekte als auch Collections werden als Attribute

akzeptiert• Allerdings muss ein Mapping explizit angegeben werden

• Es gibt viele Tools, die den Einstieg in Hibernate erleichtern und viele der benötigten Dateien automatisch generieren• Domänenklassen können aus der Datenbank erzeugt werden• Standard DAOs können generiert werden• Das Datenbankschema kann aus den Domänenklassen generiert

werden• Etc.


Nachteile Persistenzframeworks

• Relativ großer Overhead für kleine Projekte

• Kein direkter Zugriff auf die Datenbank

• Alles muss in Objekten gespeichert werden

• Weniger Quellcode in der Persistenzschicht (-> weniger Fehler)

• Viele Konfigurationsoptionen um z.B. die Performanz zu optimieren

• Hervorragende Umsetzung von loser Kopplung zwischen den Komponenten Modell und Persistenz


Vorteile Persistenzframeworks

Fazit

• Es gibt verschiedene Möglichkeiten Anwendungen an eine relationale Datenbank anzubinden

• Das Hauptproblem ist dabei der Impedance Mismatch zwischen objektorientierter und relationaler Welt

• Der einfachste Weg ist es direkt per Treiber mit der Datenbank zu kommunizieren

• Eine etwas bessere Integration bieten Spracheinbettungen

• Persistenzframeworks erlauben es das Mapping zwischen den Objekten und der Datenbank festzulegen. So kann der Programmierer direkt mit den Objekten arbeiten.


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