僅以本書

獻給

“諾曼地大空降”[註 1]

片中飾演

101 空降師

戰火兄弟連[註 2]

的

官、士、兵

HBO“Band of Brothers”影集

即片中驍勇善戰的“Easy Company”（ E 連）

代序

很高興能看到一本從軟體設計的角度，用深入淺出的方式帶領讀者一窺

Hibernate 奧秘的書誕生，想想 JBoss 在台灣已生根了二年多，雖然使用 JBoss

Hibernate 的人很多，但是一般開發者大約只用到 Hibernate 的三分之一功能而

已，並且有很多的細節是只知其然，而不知其所以然，本書對於新手來說是最好

的入門書籍，它可以讓你從應用與設計的角度來了解 Hibernate 是如何使用的，

對於高手級的人來說，書中有很多的細節是值得你去深入探索及思考的，再加上

作者以不同型態的筆觸來表現他的思維，相信你也可以透過本書感染到他熱情的

一面，並一同見證 Open Source 在台灣的演變史。

Red Hat JBoss 台灣區資深技術顧問 — Simon Chen 02/19/09' 于台灣

目錄

代序 ................................................................................................... iii

本書閱讀的注意事項 ........................................................................... iv

1 初探 Hibernate 1.1 Hibernate？！據說… ....................................................................2

1.2 從簡化 JDBC 實作的角度來看 Hibernate… .....................................3

1.3 從具現“物件導向思維”的角度來看 Hibernate … ..........................5

1.4 主線任務與支線任務 .....................................................................8

2 Hibernate，一個 更好的 JDBC !? 2.1 增刪改查馬步基本功 ...................................................................14

2.2 組態 - Hibernate 的靈魂 ..............................................................19

2.3 Hibernate 對於主鍵生成的火力支援 .............................................24

vi 目錄

2.4 原生 SQL 的查詢 .........................................................................28

2.5 關於組態對應檔的更多細節 .........................................................32

2.5.1 類別組態檔 ....................................................................... 32

2.5.2 系統組態檔 ....................................................................... 34

2.6 題外話 – Value Object 不等同於領域物件 ...................................37

3 把軟體做軟—淺談物件導向思維‧分析樣式∕設計樣式‧領域

模型 3.1 物件導向基本概念 .......................................................................40

3.2 OOAD ........................................................................................43

3.3 分析樣式 ....................................................................................43

3.4 設計樣式 ....................................................................................50

3.5 平台面的落實..............................................................................60

3.6 從“Think in Data”到“Think in Object” ..................................64

4 開啟物件和關聯式資料庫的一扇門－靜態結構面的對治之道 4.1 個體型別（Entity Type）與值型別（Value Type）........................68

4.2 個體型別（Entity Type）的一對多 ...............................................70

4.3 個體型別（Entity Type）的多對多 ...............................................84

4.4 個體型別（Entity Type）的一對一 ...............................................94

4.5 值型別（Value Type）的一對多...................................................98

4.6 排序處理（Value Type） ........................................................... 105

4.7 值型別（Value Type）的 Component ........................................ 108

4.8 為仲介 Table 加入額外的資訊 .................................................... 114

4.9 繼承 ......................................................................................... 119

4.10 關於複合鍵的對應（mapping）議題 ........................................ 134

5 開啟物件和關聯式資料庫的一扇門一動態行為面的對治之道 5.1 物件的生命週期 ........................................................................ 142

5.2 永續環境（Persistent Context） ................................................ 148

5.3 Detached 物件的識別（identity∕equality） .............................. 155

目錄 vii

5.4 運用 detached 物件的議題 ........................................................ 160

5.5 進一步掌控永續環境（Persistent Context） ............................... 169

6 交易 ! 交易 !! 交易 !!! 6.1 交易三兩事 ............................................................................... 178

6.2 理論的實踐 — 當 Hibernate 碰上交易 ........................................ 190

7 更有效率地運用 Hibernate 7.1 讓您的永續機制產生連鎖效應（Transitive Persistence） ............ 204

7.2 大量資料的處理- Bulk & Batch .................................................. 214

7.3 懶人哲學 v.s. 預先載入 ............................................................. 218

7.4 關於快取 .................................................................................. 240

7.5 單發？三發點放？全自動？ …… 回歸原始 SQL 的調校 ............... 252

8 Hibernate 的兩把查詢利器－HQL & Criteria API 8.1 HQL ......................................................................................... 259

8.1.1 基本功 ............................................................................ 259

8.1.2 參數綁定......................................................................... 263

8.1.3 查詢條件......................................................................... 265

8.1.4 Join ................................................................................ 268

8.1.5 HQL 的預先載入 .............................................................. 272

8.1.6 Group By … Having........................................................ 275

8.1.7 子查詢（Subquery）關聯子查詢（Correlated Subquery）276

8.2 Criteria API .............................................................................. 278

8.2.1 基本功 ............................................................................ 278

8.2.2 Join 與預先載入 .............................................................. 283

8.2.3 子查詢 ............................................................................ 287

8.2.4 “轉換器”（Transformer） ............................................. 288

8.2.5 Aggregation & Grouping ................................................. 292

8.2.6 多重查詢......................................................................... 293

8.3 更多 HQL 與 Criteria API 的進階技巧.......................................... 295

viii 目錄

9 術學補遺—更多的 Hibernate 應用 9.1 過濾器（Filter） ....................................................................... 302

9.2 不尋常的 Mapping .................................................................... 307

9.2.1 Formula 的應用 .............................................................. 307

9.2.2 將兩個 Table 對應到一個類別 .......................................... 312

9.2.3 Join Table 的再應用 ........................................................ 313

9.3 Conversation............................................................................ 314

9.4 運用 Hibernate 的 Type System 實作 Martin Fowler 的 Quantity 分析樣式 .................................................................................. 320

9.5 觸發器（trigger）的後遺症 ....................................................... 331

9.6 攔截 Hibernate（Interception） ................................................ 333

9.7 動態模型（Dynamic Model） .................................................... 336

9.8 Blob、Clob .............................................................................. 338

9.9 SQL 生成客製化、呼叫預儲程序（stored procedure） ............... 340

10 實戰演練 10.1 1944/6/6 ( D-day )‧奧馬哈灘頭 .............................................. 344

10.2 實作 Hibernate 基礎建設（infrastructure） .............................. 345

10.3 Spring Framework 諾曼第大空降 ............................................. 356

11 前進 Annotation 11.1 基本功 .................................................................................... 389

11.2 結構的對應 ............................................................................. 397

11.3 其他 ....................................................................................... 408

附錄 A 關於書附光碟的使用 ...............................................415

附錄 B 讓 Hibernate 動起來 ...............................................419

附錄 C Hibernate 的輔助開發工具 ......................................423

附錄 D JUnit .....................................................................437

目錄 ix

附錄 E DBUnit ..................................................................441

附錄 F Hibernate 的數據收集 .............................................445

附錄 G 參考資料 ...............................................................449

初探 Hibernate

本章節涵蓋：

1.1 Hibernate？！據說⋯

1.2 從簡化 JDBC實作的角度來看 Hibernate⋯

1.3 從具現“物件導向思維”的角度來看

Hibernate ⋯

1.4 主線任務與支線任務

2 第 1 章 初探 Hibernate

1.1 Hibernate？！據說…

Hibernate！何方神聖？

據說，連續贏得 2003、2004 Jolt 大獎的 Hibernate，係 Java 社群公認為

永續層（Persistence Layer）框架（Framework）的第一把交椅…是的，在中

原板蕩，群雄四起（JDBC、EJB2.X、JDO、iBatis、TopLink…）的爪哇（Java）

國度裡，快速崛起的 Hibernate，挾其優越的戰力，確實打出了一片江山；事

實上，儼然成為實際（defacto）標準的 Hibernate，更進而深遠地影響 Sun

的官方技術─EJB3∕JPA（Java Persistence API）的發展及制定…

據說，在克服些許的學習曲線後，運用 Hibernate API，可大幅簡化使用

“純”JDBC 所撰寫的繁瑣程式碼…相信曾歷經 Hibernate 洗禮的程式設計

師，大多能夠認同：Hibernate 確實能相當程度地提升產能！（我們將在下一

節，約略比較兩者的寫法）

據說，在當年 OO（物件導向）躍上舞台之際，以及伴隨而來的 UML

（Unified Modeling Language）、方法論如 UP（Unified Process）、Analysis

Patterns（分析樣式）、Design Pattern（設計樣式）…等，當人們試圖透過

這些傳說中的銀色子彈來打造更美好的軟體美麗新世界時…，無奈，一旦當物

件遇上了資料庫，腦中的 OO 設計，好一部分難以在實務中具現，於是乎，教

本上的 OO 設計思維，幾乎成了海市蜃樓，夢幻泡影；以商務系統為例，商業

邏輯層（Business Layer）中最為核心的領域物件（這裡指的領域物件不是光

只有 getXXX 和 setXXX 的“資料”物件 [註 ]），碰到資料庫就掛點了…畢竟，

領域物件（Domain Object）和資料庫的 Table 不全然是一對一的對應，邏輯

上的 O∕R Mapping（即領域物件和資料庫 Table 之間的對應）有規則可尋，

而實作上的轉換（將 Table 中的資料取出，並轉換成記憶體中的物件，或將記

憶體中的物件儲存至資料庫中），若考慮到框架（ framework）的完備性，則

非易事…而 Hibernate，正是 ORM（O∕R Mapping Mechanism）的翹楚！

意即我們一般常看到只有存取屬性 method 的 Value Object。

1.2 從簡化 JDBC 實作的角度來看 Hibernate… 3

1.2 從簡化 JDBC 實作的角度來看 Hibernate…

行之有年的 JDBC，係 Java 國度中一統資料庫存取的制式 API，儘管 JDBC

勞苦功高，但仍有改善的空間：

1. JDBC 標準化了資料庫的存取方式，然各家資料庫的 SQL 仍有所差

異，JDBC 並未統一 SQL 的寫法；如果您要實作一套適用多種不同品

牌資料庫的套裝軟體，使用 JDBC，恐怕還是難逃撰寫多套 SQL 的厄

運…。

2. 我們在上一節約略提到在商業邏輯層具現物件導向思維的難處（我們

將再下節進一步來探討此議題），是的，JDBC 從資料庫撈出的是

ResultSet，而非領域物件 —— 我們不該苛責 JDBC，畢竟她本來就

是比較貼近資料面的處理， JDBC 在本質上就不是 ORM（ O∕ R

Mapping Mechanism）框架！

3. 使用純 JDBC 撰寫的程式碼很是繁瑣，咱們緊接著就來看看：同為新

增資料的等價功能，分別用 JDBC、Hibernate 以及 Hibernate 搭配

Spring 來實作是什麼樣的光景（請您先將焦點放在程式碼的行數上，

暫時先別太在意程式的內容）：

表 1-1 比較 JDBC∕Hibernate∕Hibernate + Spring 的實作

使用 JDBC 實作

Public void saveMember(Member member) throws SQLException{ … try { conn= dataSource.getConnection(); stmt = conn.prepareStatement("insert into Member " + " (FirstName, LastName, … … … … … … CreateTime )" + " values (?, ?, ?, … … … … … … … … … … … ?) "); stmt.setInt(0[註], member.getId().intValue()); stmt.setString(1, member.getFirstName()); stmt.setString(2,member.getLastName()); … //一個蘿蔔一個坑 … //紅蘿蔔蹲完黃蘿蔔蹲 … //黃蘿蔔蹲完綠蘿蔔蹲

4 第 1 章 初探 Hibernate

… //實在粉累人說 … stmt.setString(99,member.getCreateTime()); stmt.executeUpdate(); } catch(SQLException e) { … } finally { … } // ORZ …

使用 Hibernate 實作

public void saveMember(Member member) … Session session = HibernateHelper.getSessionFactory().openSession(); Transaction tx = session.beginTransaction(); session.save(member); tx.commit(); session.close(); // 哇喔！清爽多了

使用 Hibernate 搭配“Spring Framework”

public void saveMember(Member member) … getHibernateTemplate().save(member); … } //喔后后 … 這下變得超簡潔的說 … //我們將在第十章提及 Hibernate 與 Spring 的整合。

改成這樣會稍稍好些（至少不用在欄位有所增減時，調序號調掉半條命 …）

int i = -1; stmt.setInt(i++, member.getId()); stmt.setString(i++, member.getFirstName()); stmt.setString(i++, member.getLastName());

哇喔！光是程式行數明顯的差距，就讓人對 Hibernate 感到相當的興趣

了！再稍微領略兩者的寫法後，我們可以發現，從資源管理（ Resource

1.3 從具現“物件導向思維”的角度來看 Hibernate … 5

Management）、例外處理（Exception Handling）、交易（Transaction）、

下 SQL 的角度來看，Hibernate 的寫法都簡便了許多…而 Spring 則讓 Hibernate

更加如虎添翼！如果您未曾接觸過 Hibernate，相信您已經開始心動了喔…。

而針對方才提到 JDBC 不足之處，Hibernate 的作為是：

1. 將 JDBC 進一步封裝的 Hibernate，在 SQL 的可攜性上所做的努力，

是有目共睹的。

2. 對於種種 O∕R Mapping 的疑難雜症（不管是靜態結構面，還是動態

行為面），Hibernate 基本上都可以迎刃而解。

3. Hibernate 在程式碼的簡化上，絕對是不遺餘力的，表 1-1 所做的比較，

只是冰山的一小角！

我們將在後續的章節，逐步揭露 Hibernate 強大的功能。

1.3 從具現“物件導向思維”的角度來看 Hibernate …

猶記得當年 UML∕UP 開始風行時，多少人將之視為救命仙丹；但在實作

見公婆時，我們發現在商業邏輯層要能按“圖”施工[註 ]，確實有其困難度…。

畢竟，從結構與行為來看物件和資料庫，兩者是不全然相同的世界…。

我們來看看兩種常見的施工藍圖，底下是一張典型的 Class Diagram：

喔，請別誤會，筆者並非 UML 的死忠擁護者，有沒有真的具足 OO Thinking，

遠比會不會畫 UML 圖重要多了。

6 第 1 章 初探 Hibernate

圖 1-1 類別圖（Class Diagram）

以上圖的繼承來說吧，該如何將物件對應到資料庫的 Table 呢？顯然將物

件和 Table 直接做一對一的對應（解法有三種，請參閱第四章），並非一定是

最佳解，而當兩個物件為 1-1 的關係時，在資料庫的設計上，基於效能的考量，

往往是將兩個物件收編到同一 Table 裡，還有多對多的 Class Diagram 和 E-R

Diagram 的結構不應該會是完全相同…凡此種種結構上的差異，都是需要克服

的問題。

領域物件和資料庫的 Table 並非全然是一對一的對應！Hibernate 協助我

們解決兩者在結構上的不對盤，並相當程度地做到：改資料庫的 Schema，並

不影響既有的程式碼。

1.3 從具現“物件導向思維”的角度來看 Hibernate … 7

再來看看 Sequence Diagram：

圖 1-2 循序圖（Sequence Diagram）

我們觀察，幾乎所有 OO 教本上的塑模（Modeling），其假設點似乎是預

設所有的 Table 都已轉化為物件，並快取（cache）在記憶體內了，而且忽略

掉存取資料的動作（或許我們可以換個角度思考：是不是可以真的不要去寫存

取資料的程式碼），這是不切實際的，而在實務上，一次該擷取多少資料到記

憶體內（並轉換成對應的物件結構），亦是一大難題！

而 Hibernate 自動產生 SQL，並將 Proxy 設計樣式發揮到淋漓盡致的解

法，某種程度克服掉這種物件導向與資料庫在行為上的差異！

但話說回來，UML 是表情達意的工具（Notation），而軟體開發方法論

（methodology）重量級如 RUP，輕量級如 eXtreme Programming 恐怕也不

是照單全收（應該因人因時因地因專案體質加以裁適運用）就是軟體成功的保

證，而人才是把軟體做軟的主角，具足形而上的物件導向思維，搭配優質的

ORM 框架，才能讓 OOAD（Object-Oriented Analysis & Design；物件導向分

析與設計）真的發揮作用；（我們將另闢一章“第三章 把軟體做軟 — 淺談

物件導向思維‧分析樣式∕設計樣式‧領域模型”來談談 OOAD），心法（OO

8 第 1 章 初探 Hibernate

思維）尤甚於器（ORM 框架） — ORM 如 Hibernate，不過是具現物件導向

思維的手段罷了呀！

1.4 主線任務與支線任務

筆者分別用逐章導讀和任務編組的方式，來綜覽本書的架構。各章簡介如

下：

第 1 章 初探 Hibernate

點出 Hibernate ORM 框架如何大幅改進 JDBC，並揭櫫心法（OO 思維）與功法

（Hibernate How To）兼修，在最核心的商業邏輯層（領域模型）落實物件導向的

精神，發揮軟體的“軟”性。

第 2 章 Hibernate，一個更好的 JDBC！？

本章其實是從比較資料面（Think in Data）的角度來看 Hibernate，主要是想藉由您

所熟悉的 JDBC 來入手（增、刪、改、查 … 還有其他如序號 … 等等等議題）；

一探 Hibernate 如何簡化用“純 JDBC”寫的程式碼，以及 Hibernate 如何提高 SQL

的可攜性。

第 3 章 把軟體做軟─淺談物件導向思維‧分析樣式∕設計樣式‧領域模型

縱然本書主要還是著眼於 Hibernte 的 How to，但筆者只是想再次強調本書的題旨：

Hibernate 3.x — 具現物件導向思維的好幫手 …… 聰明如您，大概只消一晚就可以

入手 Hibernate 了，但物件導向思維，對於普羅大眾而言；要能從皮，到骨，甚至

深入到髓，恐怕是需要一些時日的修練和精進。而想用一個章節的篇幅來深入淺出

“物件導向”這麼大的題目是不可能的任務，但如果您是物件導向的初學者，筆者

還是想試著野人獻曝，提供一個修習 OO 的指引。如果將全書比作一首詩，那麼本

章應該是這首詩的“詩眼”了。

第 4 章 開啟物件和關聯式資料庫的一扇門 – 靜態結構面的對治之道

前文已提及：領域物件和資料庫的表格，應該不會全然是 1—1 的對應；畢竟資料庫

要考慮到效能和資料量等因素；因此 E-R 的設計會有收編整併、正規劃∕反正規劃

（normalization∕denormalization）的考量（因而導致語意的失真），而兩者在結

構上的差異，Hibernate 算是鞠躬盡瘁地幫我們服務到家了。

接續下頁

1.4 主線任務與支線任務 9

第 5 章 開啟物件和關聯式資料庫的一扇門 – 動態行為面的對治之道

本章除了從動態行為面探討 OO 和資料庫的差異以及 Hibernate 的對治之道，並深

入了解 Hibernate 歩的運作原理，以利更近一 掌控 Hibernate。

特別是“5.2 永續環境（Persistent Context）”，我們一定要好好地，用力地吸收消

化，才有可能學通 Hibernate。

第 6 章 交易！交易！！交易！！！

像交易這般超重要的課題，我們當然要另闢一章來好好地談一談，本章論及樂觀鎖

定（版本控管）∕悲觀鎖定…等與交易相關的議題。

第 7 章 更有效率地運用 Hibernate

本章從效能，記憶體用量，程式碼的簡化等角度，乘勝追擊 Hibernate 的進階使用。

第 8 章 Hibernate 的兩把查詢利器 - HQL & Criteria API

查詢是重頭戲，因此特闢一章來將 Hibernate 的查詢細說從頭。

第 9 章 述學補遺 — 更多的 Hibernate 應用

所有其他難以歸類，或是比較另類，更為進階的議題和用法，皆集中於本章。

第 10 章 實戰演練

本章論及輕量級 Java EE 的架構和 Hibernate∕Spring∕Struts 的整合。

第 11 章 前進 Annotation

Annotation 已是大勢所趨，本章介紹 Hibernate Annotation（含 JPA 和部分 Hibernate

自家的 Annotation）的用法。

如果將閱讀本書比作角色扮演遊戲（RPG；顯然筆者此刻正迷失在龍與地

下城，被遺忘的國度裡），那麼主線任務應該是：了解如何運用 Hibernate 實

現物件導向思維。

而其他大大小小的支線任務，則略為說明如下：（建議您略為取得一個印

象即可，日後視需要再來回顧本節）

10 第 1 章 初探 Hibernate

關於“程式碼的簡化”（相較於 JDBC）

基本上，建議您閱讀完每一個段落，都能想想書中的範例，如何用“純”JDBC 來

實做，兩相比較，對於 Hibernate 的做法，印象應該能更為深刻。

關於“減震點”

更改 Database Schema，能夠儘量不要更動到程式碼，是多麼令人 Happy 的事；

Hibernate 的組態檔即扮演了這麼一個“減震點”（或“防火牆”）的角色。您將在

全書看到 Hibernate 貼心的表現。

關於“提升 SQL 的可攜性”

散見於第 2 章、第 4 章、第 5 章、第 6 章、第 7 章、第 8 章、第 9 章、第 11 章。

記憶體用量

Hibernate 操控不慎，可能會導致記憶體用量暴增（甚至爆掉），“5.5 進一步掌

控永續環境（Persistent Context）”特別談及如何針對記憶體節衣縮食。其他還包

括“ 7.2 大量資料的處理 - Bulk & Batch ”、 8.3 一節的“游標卷軸”和

“org.hibernate.readOnly”等內容，都是您應該要特別關心的。

Hibernate 的頭號大陷阱：LazyInitializationException

Hibernate 的懶人哲學著時帶來很大很大的便利，但稍有不慎，很容易引爆

LazyInitializationException 地雷。杜絕之路不只一條，請參考“7.3 懶人哲學 v.s. 預

先載入”，以及“10.2 實作 Hibernate 基礎建設（ infrastructure）”、“10.3 Spring

Framework 諾曼第大空降”兩節的 Open Session In View。

Hibernate 的懶人哲學還影響到 HQL 和 Criteria API，請參考“8.1.5 HQL 的預先

載入”和“8.2.2 Join 與預先載入”。

“N + 1 Select”問題，對於初學 Hibernate 的人來說，可能也是一個不小的困擾，

本書在“7.3 懶人哲學 V.S. 預先載入”，以及“8.1.5 HQL 的預先載入”、“8.2.2

Join 與預先載入”都有著墨。

關於“Hibernate 運作原理”

請特別留意第 5 章、第 7 章。

關於“效能”

第 5 章和第 7 章。

接續下頁

1.4 主線任務與支線任務 11

關於“組態定義”

關於“開發輔助工具”（Hibernate Tool）

我們將於附錄 C 中，以看圖說故事的方式，來說明 Hibernate“開發輔助工具”的

使用；Hibernate 大幅簡化存取資料庫的程式碼，而“Hibernate Tool”協助您更輕

易地操控 Hibernate 框架。

關於“測試”

“ Programmer Test ” 不 是 什 麼 新 鮮 事 兒 ， 但 近 年 在 國 外 風 行 的 eXtreme

Programming 之推波助瀾下，儼然成為一門顯學；我們將在附錄略為提及兩個代表

性的工具：JUnit 及 DBUnit。

關於“物件導向思維”

除了第 3 章，在第 10 章（特別是章末），我們都還有針對“OO 思維”加以著墨。

關於“資料庫查詢”

請見“2.4 原生 SQL 的查詢”及第 8 章。