Das Dokument behandelt das Thema des objekt-relationalen Mapping (ORM) von Java zu relationalen Datenbanken, inklusive der Unterschiede zwischen objektorientierten und relationalen Konzepten und den Herausforderungen des 'object-relational impedance mismatch'. Es werden verschiedene Lösungsansätze vorgestellt, darunter objektorientierte Datenbanken und ORM-Mapper wie Hibernate. Zudem werden Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Mapping-Strategien thematisiert sowie einige bewährte Praktiken in der Java-Entwicklung beschrieben.

1. e-movimento Software Design & Beratung GmbH
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Objekt-Relationales Mapping
Von Java zu relationalen DBs

2. Vorstellung
 Name: DI Sebastian Dietrich
 Tätigkeiten:
 Java-Softwareentwickler & Softwarearchitekt
 Teamleiter & Scrum-Master
 Berater, Trainer
 Überzeugungen & Leidenschaften:
 Technische Qualität & Produktivität
 Praxiserfahrung & theoretischer Background
 Agile Softwareentwicklung, Java, Android, Wikipedia
 Kontakt:
 mailto://Sebastian.Dietrich@e-movimento.com
 http://managing-java.blogspot.co.at
 http://de.wikipedia.org/wiki/Benutzer:Sebastian.Dietrich
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3. ► www.e-movimento.com, Sebastian Dietrich3
Objekt-Relationales Mapping
Warum überhaupt objektorientiert?
http://www.tiobe.com

4. ► www.e-movimento.com, Sebastian Dietrich4
Objekt-Relationales Mapping
Warum überhaupt relational?
http://www.joinvision.com

5. Objekt-Relationales Mapping
Unterschiede Objektorientiert – Relational
OO Konzepte
 Vererbung
 Polymorphie
 Kapselung
 Objektbeziehungen
 Identität über Adressen
 Programm. Integrität
 keine Transaktionalität
RDB Konzepte
 keine Vererbung
 keine Polymorphie
 keine Kapselung
 Relationen
 Identität über Schlüssel
 Referentielle Integrität
 Transaktionalität
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Aber nicht nur die Konzepte unterscheiden sich…

6. Unterschiede Objektorietiert – Relational
Object-Relational Impedance Mismatch
 Ein gutes Objektmodell…
 Ist optimiert für (sich laufend ändernde) fachliche Anforderungen
 Definiert Fachdaten (Businessobjekte) und deren Logik
 Verwendet Fachtermini („ubiqutous language“)
 Wird (meist) für jede Applikation neu & völlig anders definiert
 Wird laufend refaktorisiert
 …
 Ein gutes Datenbankschema…
 Vermeidet Redundanzen mittels Normalformen
 Optimiert Leistung
 Stellt Konsistenz und Integrität der Daten sicher
 Ist (meist) applikationsübergreifend
 …
Object-
Relational
Impedance
Mismatch
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7. Object-Relational Impedance Mismatch
Unterschiede
 Struktur: Objekt = Daten + Verhalten, Vererbung
 Instanz: Objektzustand = Daten + Referenzen
 an einem Objekt hängt potentiell die gesamte DB
 Kapselung: Attribute können von außen nur über wohldefinierte
Zugriffsmethoden verändert werden
 Identität: Objektidentität von seinen Daten unabhängig  Daten
reichen nicht um Identität in OO zu bestimmen
 Arbeitsweise: OO = Netzwerk interagierender Objekte, Zugriff auf
Objekte über Referenzen, keine Transaktionen, keine
mengenbasierte Arbeitsweise
 Verantwortlichkeit: Objektmodell in Verantwortlichkeit der
Entwickler einer Applikation, unterliegt ständiger ungeplanter
Änderung
 Sprachwechsel: SQL vs. Java, Unterschiedliche Typsysteme,
unterschiedliche Behandlung komplexer Typen, Wertobjekte
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8. Object-Relational Impedance Mismatch
Lösung
 Unterschiedliche Lösungsansätze:
 Objektorientierte Datenbanken
 Objektbasierte Datenbanken
 Relationale Funktionen in Sprachen (Embedded SQL)
 XML-DBs, Triplestores, …
 NoSQL (Google BigTable, Amazon Dynamo, CouchDB, ...)
 Objektrationale Mapper (O/R Mapper)
 Ideale Lösung?
Keine ideale Lösung möglich – nur Umgehungen des
Problems. Wartbarkeit vs. Performance
30 - 40% der Entwicklungszeit geht in OR-IM
[C. Keene 2004]
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9. Object-Relational Impedance Mismatch
Abbildung von Vererbung OO  RDB
 Abbildung von Vererbung = Ein Teilaspekt des ORIM
 Nicht Trivial  Lösung: Objekt-Relational-Mapper (= OR-
Mapper)
Mitarbeiter
Interner Externer
<<abstract>>
Person
Person
Mitarbeiter
Interner
Externer
?
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10. Abbildung von Vererbung OO  RDB
Lösungswege
 „Single Table“, „Table per class-
hierarchy“, „Filter-Mapping“
 1 Tabelle für alle Attribute der
Basisklasse und davon abgeleiteten
Klassen, dazu "Diskriminator" = Typ
des Objektes
 „Joined“, „Table per subclass“,
„Vertikales Mapping“
 1 Tabelle für Basisklasse angelegt
und für jede davon abgeleitete
Unterklasse, 1:1 Beziehungen
dazwischen
 „Table per concrete class“,
„Horizontales Mapping“
 1 Tabelle für konkrete Unterklassen
inkl. Attribute abstrakter Basisklassen
Person
Attribute von
Person, Mitarbeiter,
Externer und Interner
+ Typkennzeichen
Person Mitarbeiter
Interner Externer
Mitarbeiter
inkl. Attr.
von Person
Interner
inkl. Attr. von
Person &
Mitarbeiter
Externer
inkl. Attr. von
Person &
Mitarbeiter
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11. Abbildung von Vererbung OO  RDB
Weitere Lösungswege
 „General" = Generelle Tabellen
 Eine Tabelle für Klassen
 Eine für Beziehungen (inkl.
Vererbung)
 Eine für Attribute
 Eine für Instanzen
 Eine für Werte
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12. Abbildung von Vererbung OO  RDB
Vor- und Nachteile
 "Single Table"
 DB Struktur typisch für RDBs
 einfacher für DBAs
- Verbraucht mehr Speicherplatz
- Probleme mit "NOT NULL"
 "Joined"
 DB Struktur passt zur OO
Struktur  einfachere
Integration
- Performance (joined Queries
für Listen unterschiedlicher
Typen)
 "Table per Class"
- Performance (mehrere Queries
für Listen unterschiedlicher
Typen)
Person
Attribute von
Person, Mitarbeiter,
Externer und Interner
+ Typkennzeichen
Person Mitarbeiter
Interner Externer
Mitarbeiter
inkl. Attr.
von Person
Interner
inkl. Attr. von
Person &
Mitarbeiter
Externer
inkl. Attr. von
Person &
Mitarbeiter
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13. Objekt-Relational Impedance Mismatch
Faulheitsprinzip
 Das Rad nicht neu erfinden:
 Mein Programm ist nicht das
erste, das auf eine DB zugreift
 30-40% des gesamten
Codierungsaufwandes gehen
in ORIM
 Frameworks
 Spring JDBC
 iBATIS
 JDO, JPA
 Hibernate, EclipseLink, …
 Ist eine Datenbank wirklich
nötig? Alternativen:
 RAM (BigMemory)
 Archive, Bibliotheken, …
 Konfigurationsdateien
 Files, XML, Serialisierte
Objekte, Preferences, …
 OODBs, XML-DBs,
Semantische DBs
 Was sind Vorteile von DBs?
 Schneller?
 Skalierbarer?
 Größer?
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14. JDBC
myBATIS
DB
EasyBeans, TopLink,
OpenJPA, EclipseLink,
Cayenne, Hibernate,
DataNucleus
JBoss, WebSphere, OC4J,
Geronimo, Glassfish
Persistenzlayer und OR Mapper in Java
Architekturelle Positionierung
JDBC
Persistenz Layer
OR Mapper
DB
JDO / JPA Container
EJB App Server
Spring-JDBC
DbUtils, DBCP
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15. ► www.e-movimento.com, Sebastian Dietrich15
Persistenzlayer und OR Mapper in Java
Hibernate
 Hibernate = OR Mapper von JBoss (RedHat)
 Persistenzmechanismus von Jboss Application Server
 Features:
 Abfragen mittels SQL, HQL, Criteria API, Stored Procedures
 POJOs ↔ Mapping / Annotations ↔ DB Tabellen
 Transaktionen, Caches, Lazy Loading, Kaskadierungen, …
 Weitere Features:
 EntityManager – Verwendung von Hibernate via JPA
 Shards – horizontal partitionierte DBs
 Validator – Daten Integrität & Validierung
 Tools – Eclipse & Roundtrip Engineering
 Search – Volltextindices & -suche

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AppHibernate
Persistenzlayer und OR Mapper in Java
Hibernate Architektur
 Transient Objects
 Aktuell nicht an Session hängende
persistente Objekte (POJOs)
 Persistent Objects
 An Session hängende Objekte mit
persistentem Status (POJOs)
 SessionFactory
 Factory für Sessions
 Precompiled Query Cache
 Session
 Kommunikation zwischen
Anwendung und Datenbank
 Kapselt JDBC-Verbindung
 Cache von persistenten Objekten
 Hat 1..N Transaktionen
 Transaction
 ACID Arbeitseinheit
 JDBC, JTA, … Transaktionen
Java JNDI JDBC JTA
DB
TransactionSession
Session Factory
Connection
Provider
TransactionFactory
Persistent
Objects
Transient
Objects

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Persistenzlayer und OR Mapper in Java
Hibernate Beispiel
 Tabelle KUNDE:
 Java Klasse (POJO):
public class Kunde {
private int id;
private String name;
private String ort;
private String strasse;
private int plz;
// no getter & setter
}
 Hibernate Configdatei für DB-,
SQLDialekt-, Caching- … Config
 Hibernate Mappingdatei:
…
<class name="Kunde"
table="KUNDE">
<id name="id" column="ID">
<generator class="native"/>
</id>
<property name="name" />
…
</class>
…
 Java Code:
session.beginTransaction();
List kunden = session
.createQuery("from KUNDE")
.list();
session.getTransaction()
.commit();
return kunden;
Attribut Typ
ID INTEGER NOT NULL
PRIMARY KEY
NAME VARCHAR(128)
STRASSE VARCHAR(128)
ORT VARCHAR(128)
PLZ INTEGER

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Hibernate Beispiel
Mapping von Vererbung mittels Annotations
 Table per Subclass = „Joined“:
 Hibernate Annotations:
@Entity @Table(name=„PERSON“)
@Inheritance(strategy=JOINED)
public class Person {
@ID @GeneratedValue
@Column(name=„PERSON_ID“)
private Long personId;
…
@Entity @Table(name=„MITARBEITER“)
@PrimaryKeyJoinColumn
(name=„PERSON_ID“)
public class Mitarbeiter
extends Person {
…
@Entity @Table(name=„INTERNER“)
@PrimaryKeyJoinColumn
(name=„PERSON_ID“)
public class Interner
extends Mitarbeiter {
…
Mitarbeiter
Interner Externer
<<abstract>>
Person
Person Mitarbeiter
Interner Externer

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Q&A[Sebastian Dietrich]
Sebastian.Dietrich@e-movimento.com
http://managing-java.blogspot.com