Persistenz in J2EE-Architekturen

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Persistenz in J2EE-Architekturen
Rolf KnollTechnischer LeiterPersistence
Software GmbHRolf.Knoll_at_persistence.com
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Agenda

• Definitionen
• Kriterien
• O/R-Mapping
• Performanz und Skalierbarkeit/Caching
• Persistenzvarianten in J2EE
• Einsatzszenarien Persistenzframeworks
• Lösungen
• JDO
• Hibernate
• Persistence EdgeXtend
• Bewertung/Ausblick
• FA

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Persistenz Allgemeine Definitionen

• Fremdwörter-DudenBestehenbleiben eines
  Zustandes über längere Zeit
• Software-Entwicklung (allgemein)dauerhaftes
  Speichern von Daten über Programmaufrufe hinweg
• Objektorientierte Software-Entw.dauerhaftes
  Speichern der Zustände von (Geschäfts-)Objekten

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Persistenz(mechanismus) Meine Definition

• Die Abbildung zwischen (relationalen)
  Datenbeständen und Geschäftsobjekten für den
  performanten Einsatz in objektorientierten
  Systemen
• Flexibles O/R-Mapping
• Performanzsteigernde Mechanismen Caching

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Java 2 Enterprise Edition J2EE Definition

• the standard for developing component-based
  multitier enterprise applications. Features
  include Web services support and development
  tools (SDK)

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Kriterien zur Beurteilung
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O/R-Mapping Kriterien
Row Data Gateway Eine Objektinstanz
repräsentiert eine Tabellenzeile

• Vererbung
• Horizontal
• Vertikal
• Single Table

Collections - Spezifizierbare Typen

• Relationen
• 1-zu-1
• 1-zu-n
• m-zu-n
• Aggregation
• Assoziation

• Persistenztypen
• Entitties
• Dependents

Attribute - Erweiterbares Typsystem

• Queries
• Deklarativ Spezifizierbar
• Query Language

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Caching Begründung für den Fokus

• Caching is such a fundamental concept in
  object/relational persistence that you cant
  understand the performance, scalability, or
  transactional semantics of an ORM implementation
  without first knowing what kind of caching
  strategy (or strategies) it uses.
• There are three main types of cache
• Transaction scope -gt transaktionales Caching
• Process scope -gt Shared Caching
• Cluster scope - gt Distributed Caching
• (Aus Hibernate in Action von Christina Bauer
  und Gavin King)

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J2EE EinsatzszenarienPersistenz und Caching
Client Container
App Client
J2EE Application Server
Persistenz-fw

• Caching von
• Objektinstanzen
• Objektgeflechten

• Cachingstrategie
• Instanziierung
• Invalidierungvon Objekte

Shared Cache
Tx Cache
Tx Cache
RDBMS
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J2EE EinsatzszenarienPersistenz und Caching
Client Container
App Client
J2EE Application Server
J2EE Application S
Persistenz-fw
Persistenz-fw
ation Server
Persistenz-fw
Tx Cache
Shared Cache
Shared Cache
Shared Cache
RDBMS
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Persistenzvarianten
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J2EE - Java 2 Enterprise EditionPersistenzvariant
en
Client Container
WEB Device
J2EE Application Server
App Client
WEB Client
JMS
WEB Container
JavaMail
JNDI
Services
JDBC
JSP
Servlet
JTA
EJB Container
JCA

Session
Entity
POJO
RDBMS
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J2EE - Java 2 Enterprise Edition
Persistenzvarianten
Client Container
WEB Device
J2EE Application Server
App Client
WEB Client
JMS
WEB Container
JavaMail
JNDI
Services
JDBC
JSP
Servlet
JTA
EJB Container
JCA

Session
Entity
POJO
RDBMS
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J2EE - Java 2 Enterprise Edition
Persistenzvarianten
J2EE - Java 2 Enterprise EditionCMP Persistenz
des Containers
J2EE - Java 2 Enterprise EditionBMP JDBC
handcodiert
J2EE - Java 2 Enterprise Edition
J2EE - Java 2 Enterprise EditionCMP Pfw direkt
integriert
J2EE - Java 2 Enterprise EditionBMP Pfw direkt
integriert
J2EE - Java 2 Enterprise EditionBMP Pfw über
JCA integriert
J2EE - Java 2 Enterprise EditionPOJO Pfw über
JCA integriert

• J2EE-Compliant
• Portable bezüglich AppServer/DBMS
• CMR
• EJB-QL
• Implementierung wenig aufwändig
• Schlechte Performanz
• Nur für grobgranulare Komponenten adäquat

• J2EE-Compliant
• Portable bezüglich AppServer
• Bedingt portabel bezüglich DBMS
• Implementierung sehr aufwändig
• gute Performanz nur schwer erreichbar

• J2EE-Compliant
• Portable bezüglich DBMS
• Implementierung wenig aufwändig
• Optimierungen des Pfw nutzbar
• Nicht portabel bezüglich AppServer
• Nutzung von proprietärem Container-API

• J2EE-Compliant
• Portable bezüglich DBMS
• Implementierung wenig aufwändig
• Optimierungen des Pfw nutzbar
• Nicht portabel bezüglich AppServer
• Nutzung von proprietärem Container-API

• J2EE-Compliant
• Portable bezüglich DBMS
• Portabel bezüglich AppServer
• Implementierung wenig aufwändig
• Optimierungen des Pfw nutzbar

• Portable bezüglich DBMS
• Portabel bezüglich AppServer
• Auch ohne AppServer verwendbar
• Implementierung wenig aufwändig
• Optimierungen des Pfw nutzbar

J2EE Application Server
EJB Container
Services
JCA
Persistenz-fw
CMP
BMP
POJO
Tx Cache
Shared Cache
RDBMS
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Produkte/Produktgruppen
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JDOCharakterisierung

• Spezifikation für transparente Persistenz in
  Java
• Mapping
• Beliebige Java-Objekte können mit JDO persistent
  gemacht werden, auch ohne verfügbaren Quellcode
• JDO stellt explizit keine Voraussetzungen an die
  Speichermedien
• Je nach Implementierung können RDBMS, OODBMS, XML
  und/oder andere Medien unterstützt werden
• Die Mappinginformation wird für die persistente
  Klassen in XML-Files spezifiziert
• Mit JDO-QL umfassende QL verfügbar
• Die Integration in J2EE AppServer erfolgt über
  JCA
• JDO-Enhancer als Standardansatz für die
  Persistierung
• Konkrete JDO-Implementierungen sollten
  grundsätzlich leicht austauschbar sein

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JDOO/R-Mapping (v 1.0.1)

• Das Mapping ist in JDO nicht konkret spezifiziert
• Konkret unterstützte Mappingvarianten abhängig
  vom jeweiligen JDO-Tool
• Inheritance
• Wird generell unterstützt.
• Relationen
• Werden generell unterstützt
• Attribute
• Alle Java-Typen
• Mapping von BLOBs/CLOBs nicht spezifiziert
• Dependents
• SCO (Second Class Objects)
• Queries
• Mit JDO-QL vollwertige QL

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JDOO/R-Mapping (v 2.0 early draft)

• Klasse abgebildet auf
• Eine Tabelle
• Mehrere Tabellen
• Inheritance
• Sehr flexible und umfassende Unterstützung
• Je Klasse new-table/superclass-table/no-table
• Relationen
• 1-zu-1 und 1-zu-n explizit unterstützt
• m-zu-n abhängig vom konkreten JDO-Tool
• Versionierung
• time-stamp/state/version-field

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JDOCaching

• Transaktionales Caching
• Verwaltet vom PersistenceManager
• Verhalten von Objektinstanzen ist über tx-Ende
  hinaus spezifizierbar (RetainValues
  RestoreValues)
• Transaktionsübergreifendes Caching (shared
  Caching) wird für J2EE nicht unterstützt
• Verteiltes Caching nicht spezifiziert
• Konkrete JDO-Tools können jedoch weitergehendes
  Caching anbieten

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JDOweitere Features

• Locking
• Default ist pessimistisches Locking
• Die Unterstützung von optimistischem Locking
  bleibt dem konkreten JDO-Tool überlassen
• Lese/Ladestrategien
• Lazy Loading von Objektmengen und Attributgruppen
  (auch Objektreferenzen) spezifizierbar
• Prefetching ist (noch) nicht spezifiziert
• Schreibstrategien
• Write Immediate
• Delete Actions/Update Actions (ab v 2.0)

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JDOexemplarische Tools

• SolarMetric Kodo
• Fokus auf RDBMS
• Shared Caching
• Distributed Caching mit Invalidierung (JMSTCP)
• LiBeLIS Lido
• Unterstützt werden RDBMS XML Versant FileDB
• Shared Caching
• Distributed Caching (Tangosol, Coherent
  integrierbar)
• Signsoft IntelliBO
• Unterstützt werden RDBMS XML Versant
• Distributed Caching

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JDOBewertung

• JDO ist ein Standard für leichtgewichtige,
  persistente Java-Objekte
• JDO ist als Standard nicht in J2EE integriert
  (Konkurrenz zu EJB 3.0) Marktrelevanz ?
• Modellbasierte Entwicklung wird nicht unterstützt
• Es gibt keine klare Trennung zwischen transient
  und persistent das sind Zustände derselben
  Objektinstanzen
• Eine transiente Instanz muss durch den Aufruf
  makePersistent explizit persistent gemacht werden
• Schreiboptimierungen bezüglich Datenhaltung ist
  nicht spezifiziert (deferred write batch write)
  aber von konkreten JDO-Tools zum Teil unterstützt

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HibernateCharakterisierung

• Open-Source-Produkt für transparentes
  O/R-Mapping in Java
• Mapping
• Allgemeine Java-Klassen (mit geringen
  Einschränkungen) können mit Hibernate persistent
  gemacht werden, auch ohne verfügbaren Quellcode
• Die Mappinginformation wird für die persistenten
  Klassen in XML-Files spezifiziert
• Mit HQL umfassende QL verfügbar
• Die Integration in J2EE AppServer erfolgt über
  JCA , JMX oder über JNDI/JTA
• Runtime-Reflection/Runtime-Bytecode-Generation
  zur Persistierung

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HibernateO/R-Mapping

• Klasse abgebildet auf
• Eine Tabelle
• Mehrere Tabellen
• Inheritance
• Umfassende Unterstützung
• table-per-class
• table-per-class-hierarchy
• table-per-subclass
• Dependents
• Objekte/Collections
• Relationen
• 1-zu-1, 1-zu-n und n-zu-m explizit unterstützt
• Versionierung
• time-stamp/version-field

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HibernateCaching

• first level cache
• Transaktionales Caching
• Einer Session zugeordnet
• Wird innerhalb der aktiven tx automatisch genutzt
• Gültigkeit der Objektinstanzen endet mit tx-Ende
• Keine weitergehende Konfiguration möglich
• second level cache
• Optional als shared cache oder distributed cache
  nutzbar
• Cache Policy spezifizierbar auf Klassen- und
  Assoziationsbasis
• Mehrere alternative Implementierungen sind
  verfügbar (jeweils für shared und distributed
  cache)
• Für distributed cache Objektinvalidierung und
  Objektsynchronisation realisiert

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Hibernateweitere Features

• Locking
• Default ist optimistisches Locking (Time stamp
  version number)
• Pessimistisches Locking ist ebenfalls einsetzbar
• Lese/Ladestrategien
• Lazy Loading von Objektmengen und Objektinstanzen
  spezifizierbar
• Batch Fetching für Assoziationen
• Schreibstrategien
• WriteOnCommit
• Batch Write

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HibernateBewertung

• Hibernate ist eine 0pen-Source-Lösung für
  leichtgewichtige, persistente Java-Objekte
• Die Relevanz von Hibernate könnte durch die
  Standardisierung für EJB 3.0 zunehmen
• Modellbasierte Entwicklung wird nicht unterstützt
• Es gibt keine klare Trennung zwischen transient
  und persistent das sind Zustände derselben
  Objektinstanzen
• Eine transiente Instanz muss durch den Aufruf
  save explizit persistent gemacht werden
• Umfassendes Caching bereits im Produkt enthalten
• Write On Commit mit Batch Writing wird unterstützt

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Persistence EdgeXtendCharakterisierung

• C-basiertes Persistenzframework mit starkem
  Fokus auf Caching/verteiltem Caching
• Modellbasierte/generative Vorgehensweise
• Integration in Rose, Together, Innovator, eclipse
• Die Mappinginformation wird während der
  Modellierung spezifiziert und ist in separat
  generierter Metadatenklassen verfügbar
• Aus einem Modell Generierung von POJOs (PDOs),
  BMPs, C oder C Klassen
• Interface und ImplClass mit finder-Methoden und
  Traversierungs-Methoden für referenzierte Objekte
• jeweils zusätzlich FactoryClass, StateClass,
  PKClass
• Integration in J2EE AppServer als JCA Ressource

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Persistence EdgeXtendO/R-Mapping 1

• Klasse abgebildet auf
• Eine Tabelle
• Eine View (inkl StoredProcedures für Änderung)
• Inheritance
• Horizontal
• Single table
• Vertikal (über speziellen Generator)
• Relationen
• Aggregation/Assoziation
• 1-zu-1 1-zu-n n-zu-m über Zwischenklasse
• Rollenzuordnung/Delete Actions

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Persistence EdgeXtendO/R-Mapping 2

• Dependents
• als Subset der Tabellenspalten
• mit eigener Tabelle (über speziellen Generator)
• Queries
• Keine vollwertige QL
• Werden über Attribute/Attributmengen während der
  Modellierung spezifiziertfinder-Methoden werden
  generiert
• Standardfinder sind für alle Klassen vorhanden
  (findByPK findBySQLWhere, findByJoin)
• Spezifische Attributtypen
• Können während der Modellierung spezifiziert und
  generiert werden (auch über mehrere
  Tabellenspalten)

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Persistence EdgeXtendCaching

• Transparentes Caching von Objektinstanzen und
  Objektgeflechten innerhalb von Transaktionen und
  transaktionsübergreifend
• Shared Cache für Objekte außerhalb von
  Transaktionen
• Transactional Cache ein isolierter Bereich je
  tx
• Verweildauer für Instanzen spezifizierbar
• Verteiltes Caching mit Synchronisation der
  Inhalte über Cache-Instanzen hinweg
• Verschiedene Transportmechanismen unterstützt
• Teilnahme für Instanzen spezifizierbar
• Auch in heterogenen Clustern (z.B. J2EE
  kombiniert mit .NET) einsetzbar

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Persistence EdgeXtendweitere Features

• Lese/Ladestrategien
• Lazy Loading/Prefetching von Ergebnismengen
• Referenzierte Objekte werden standardmässig nicht
  mitgeladen
• Referenzierte Objekte können explizit in
  beliebiger Tiefe mitgeladen werden
  (MultiClassObjectFetch)
• Schreibstrategien
• Write Immediate
• Write on Commit
• Write Never
• Batch Writing

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Persistence EdgeXtendBewertung

• Oberstes Ziel sind performante und skalierbare
  Lösungen. Die Basis hierfür ist der intensive
  Einsatz von Caching
• Das Standardprodukt unterstützt
  performanz-optimiert die wichtigsten
  Mapping-Features über einen anpassbaren
  Generator können darüberhinaus kundenspezifische
  Mappings realisiert werden.
• J2EE ist zwar eine der wichtigsten
  Zielplattformen, aber es werden
  technologieübergreifende Lösungen unterstützt
  (Java, EJB, CORBA, .NET)
• Das verteilte Caching mit Cache-Synchronisation
  ist seit Jahren bei vielen großen Kundenprojekten
  produktiv im Einsatz

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FazitBewertung O/R-Mapping

• Umfassende Mapping-Varianten sind generell
  vorhanden
• Jeweils Metadatenbasiertes Mapping
• XML-Spezifikation mit Bytecode-Enhancer (JDO)
• XML-Spezifikation mit Runtime-Reflection
  (Hibernate)
• Aus dem UML-Modell generierte Persistenz- und
  Metadatenklassen (EdgeXtend)
• Queries
• Umfassende QL
• JDO-QL (JDO)
• HQL (Hibernate)
• Aus dem Modell generierte Querymethoden
  (EdgeXtend)

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FazitBewertung Caching

• Transaktionales Caching
• state of the art
• Shared Caching
• Zustandskonsistenz als Differenzierungsmerkmal
• ease of use als Differenzierungsmerkmal
• Explizite Verwendung (Hibernate, einige
  JDO-Tools)
• Automatische Verwendung (EdgeXtend)
• Distributed Caching
• Performanz/Overhead als Differenzierungsmerkmal
• Synchronisationsqualität als Differenzierungsmerkm
  al
• Zustandssynchronisation von Objektegeflechten
  (EdgeXtend, Hibernate/JBossCache)
• Invalidierung (EdgeXtend, Hibernate/SwammCache,
  einige JDO-Tools)

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FazitVorgehensweise/Mechanismen

• Persistenzmechanismus
• Transparent (Hibernate, JDO)
• Automatisch (EdgeXtend, EJB)
• Persistierung
• Modellbasiert (EdgeXtend)
• Bytecode-Enhancer (JDO)
• Runtime-Reflection (Hibernate)
• Zielplattformen
• Java-Anwendungen/J2EE (JDO, Hibernate)
• Java/C-Anw./J2EE/.NET/CORBA (EdgeXtend)
• Datenhaltungskomponenten
• RDBMS, OODBMS, XML, flat file (JDO
  toolabhängig)
• RDBMS (Hibernate, EdgeXtend)
• Tool-Realisierung
• 100 pure Java (JOD, Hibernate)
• C (EdgeXtend)

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