使用 Spring Boot 构建 TiDB 应用程序

本教程向你展示如何使用 TiDB 构建 Spring Boot Web 应用程序。使用 Spring Data JPA 模块作为数据访问能力的框架。此示例应用程序的代码仓库可在 Github 下载。

这是一个较为完整的构建 Restful API 的示例应用程序,展示了一个使用 TiDB 作为数据库的通用 Spring Boot 后端服务。设计了以下过程,用于还原一个现实场景:

这是一个关于游戏的例子,每个玩家有两个属性:金币数 coins 和货物数 goods。且每个玩家都拥有一个字段 id,作为玩家的唯一标识。玩家在金币数和货物数充足的情况下,可以自由的交易。

你可以以此示例为基础,构建自己的应用程序。

第 1 步:启动你的 TiDB 集群

本节将介绍 TiDB 集群的启动方法。

  • TiDB Cloud
  • 本地集群
  • Gitpod

你可以部署一个本地测试的 TiDB 集群或正式的 TiDB 集群。详细步骤,请参考:

基于 Git 的预配置的开发环境:现在就试试

该环境会自动克隆代码,并通过 TiUP 部署测试集群。

第 2 步:安装 JDK

请在你的计算机上下载并安装 Java Development Kit (JDK),这是 Java 开发的必备工具。Spring Boot 支持 Java 版本 8 以上的 JDK,由于 Hibernate 版本的缘故,推荐使用 Java 版本 11 以上的 JDK 。

示例应用程序同时支持 Oracle JDKOpenJDK,请自行选择,本教程将使用 版本 17 的 OpenJDK

第 3 步:安装 Maven

此示例应用程序使用 Maven 来管理应用程序的依赖项。Spring 支持的 Maven 版本为 3.2 以上,作为依赖管理软件,推荐使用当前最新稳定版本的 Maven

这里给出命令行安装 Maven 的办法:

  • macOS 安装:

    brew install maven
  • 基于 Debian 的 Linux 发行版上安装(如 Ubuntu 等):

    apt-get install maven
  • 基于 Red Hat 的 Linux 发行版上安装(如 Fedora、CentOS 等):

  • dnf 包管理器

    dnf install maven
  • yum 包管理器

    yum install maven

其他安装方法,请参考 Maven 官方文档

第 4 步:获取应用程序代码

请下载或克隆示例代码库 pingcap-inc/tidb-example-java,并进入到目录 spring-jpa-hibernate 中。

第 5 步:运行应用程序

接下来运行应用程序代码,将会生成一个 Web 应用程序。Hibernate 将在数据库 test 中创建一个表 player_jpa。如果你向应用程序的 Restful API 发送请求,这些请求将会在 TiDB 集群上运行数据库事务

如果你想了解有关此应用程序的代码的详细信息,可参阅实现细节部分。

第 5 步第 1 部分:TiDB Cloud 更改参数

若你使用 TiDB Cloud Serverless Tier 集群,更改 application.yml(位于 src/main/resources 内)关于 spring.datasource.urlspring.datasource.usernamespring.datasource.password 的参数:

spring: datasource: url: jdbc:mysql://localhost:4000/test username: root # password: xxx driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver jpa: show-sql: true database-platform: org.hibernate.dialect.TiDBDialect hibernate: ddl-auto: create-drop

若你设定的密码为 123456,而且从 TiDB Cloud Serverless Tier 集群面板中得到的连接信息为:

  • Endpoint: xxx.tidbcloud.com
  • Port: 4000
  • User: 2aEp24QWEDLqRFs.root

那么此处应将参数更改为:

spring: datasource: url: jdbc:mysql://xxx.tidbcloud.com:4000/test?sslMode=VERIFY_IDENTITY&enabledTLSProtocols=TLSv1.2,TLSv1.3 username: 2aEp24QWEDLqRFs.root password: 123456 driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver jpa: show-sql: true database-platform: org.hibernate.dialect.TiDBDialect hibernate: ddl-auto: create-drop

第 5 步第 2 部分:运行

打开终端,进入 tidb-example-java/spring-jpa-hibernate 代码示例目录:

cd <path>/tidb-example-java/spring-jpa-hibernate

使用 Make 构建并运行(推荐)

make

手动构建并运行

推荐你使用 Make 方式进行构建并运行,当然,若你希望手动进行构建,请依照以下步骤逐步运行,可以得到相同的结果:

清除缓存并打包:

mvn clean package

运行应用程序的 JAR 文件:

java -jar target/spring-jpa-hibernate-0.0.1.jar

第 5 步第 3 部分:输出

输出的最后部分应如下所示:

. ____ _ __ _ _ /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __ __ _ \ \ \ \ ( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \ \\/ ___)| |_)| | | | | || (_| | ) ) ) ) ' |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / / =========|_|==============|___/=/_/_/_/ :: Spring Boot :: (v3.0.1) 2023-01-05T14:06:54.427+08:00 INFO 22005 --- [ main] com.pingcap.App : Starting App using Java 17.0.2 with PID 22005 (/Users/cheese/IdeaProjects/tidb-example-java/spring-jpa-hibernate/target/classes started by cheese in /Users/cheese/IdeaProjects/tidb-example-java) 2023-01-05T14:06:54.428+08:00 INFO 22005 --- [ main] com.pingcap.App : No active profile set, falling back to 1 default profile: "default" 2023-01-05T14:06:54.642+08:00 INFO 22005 --- [ main] .s.d.r.c.RepositoryConfigurationDelegate : Bootstrapping Spring Data JPA repositories in DEFAULT mode. 2023-01-05T14:06:54.662+08:00 INFO 22005 --- [ main] .s.d.r.c.RepositoryConfigurationDelegate : Finished Spring Data repository scanning in 17 ms. Found 1 JPA repository interfaces. 2023-01-05T14:06:54.830+08:00 INFO 22005 --- [ main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer : Tomcat initialized with port(s): 8080 (http) 2023-01-05T14:06:54.833+08:00 INFO 22005 --- [ main] o.apache.catalina.core.StandardService : Starting service [Tomcat] 2023-01-05T14:06:54.833+08:00 INFO 22005 --- [ main] o.apache.catalina.core.StandardEngine : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/10.1.4] 2023-01-05T14:06:54.865+08:00 INFO 22005 --- [ main] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/] : Initializing Spring embedded WebApplicationContext 2023-01-05T14:06:54.865+08:00 INFO 22005 --- [ main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 421 ms 2023-01-05T14:06:54.916+08:00 INFO 22005 --- [ main] o.hibernate.jpa.internal.util.LogHelper : HHH000204: Processing PersistenceUnitInfo [name: default] 2023-01-05T14:06:54.929+08:00 INFO 22005 --- [ main] org.hibernate.Version : HHH000412: Hibernate ORM core version 6.1.6.Final 2023-01-05T14:06:54.969+08:00 WARN 22005 --- [ main] org.hibernate.orm.deprecation : HHH90000021: Encountered deprecated setting [javax.persistence.sharedCache.mode], use [jakarta.persistence.sharedCache.mode] instead 2023-01-05T14:06:55.005+08:00 INFO 22005 --- [ main] com.zaxxer.hikari.HikariDataSource : HikariPool-1 - Starting... 2023-01-05T14:06:55.074+08:00 INFO 22005 --- [ main] com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool : HikariPool-1 - Added connection com.mysql.cj.jdbc.ConnectionImpl@5e905f2c 2023-01-05T14:06:55.075+08:00 INFO 22005 --- [ main] com.zaxxer.hikari.HikariDataSource : HikariPool-1 - Start completed. 2023-01-05T14:06:55.089+08:00 INFO 22005 --- [ main] SQL dialect : HHH000400: Using dialect: org.hibernate.dialect.TiDBDialect Hibernate: drop table if exists player_jpa Hibernate: drop sequence player_jpa_id_seq Hibernate: create sequence player_jpa_id_seq start with 1 increment by 1 Hibernate: create table player_jpa (id bigint not null, coins integer, goods integer, primary key (id)) engine=InnoDB 2023-01-05T14:06:55.332+08:00 INFO 22005 --- [ main] o.h.e.t.j.p.i.JtaPlatformInitiator : HHH000490: Using JtaPlatform implementation: [org.hibernate.engine.transaction.jta.platform.internal.NoJtaPlatform] 2023-01-05T14:06:55.335+08:00 INFO 22005 --- [ main] j.LocalContainerEntityManagerFactoryBean : Initialized JPA EntityManagerFactory for persistence unit 'default' 2023-01-05T14:06:55.579+08:00 WARN 22005 --- [ main] JpaBaseConfiguration$JpaWebConfiguration : spring.jpa.open-in-view is enabled by default. Therefore, database queries may be performed during view rendering. Explicitly configure spring.jpa.open-in-view to disable this warning 2023-01-05T14:06:55.710+08:00 INFO 22005 --- [ main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer : Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path '' 2023-01-05T14:06:55.714+08:00 INFO 22005 --- [ main] com.pingcap.App : Started App in 1.432 seconds (process running for 1.654)

输出日志中,提示应用程序在启动过程中做了什么,这里显示应用程序使用 Tomcat 启动了一个 Servlet,使用 Hibernate 作为 ORM ,HikariCP 作为数据库连接池的实现,使用了 org.hibernate.dialect.TiDBDialect 作为数据库方言。启动后,Hibernate 删除并重新创建了表 player_jpa,及序列 player_jpa_id_seq。在启动的最后,监听了 8080 端口,对外提供 HTTP 服务。

如果你想了解有关此应用程序的代码的详细信息,可参阅本教程下方的实现细节

第 6 步:HTTP 请求

在运行应用程序后,你可以通过访问根地址 http://localhost:8000 向后端程序发送 HTTP 请求。下面将给出一些示例请求来演示如何使用该服务。

  • Postman(推荐)
  • curl
  • Shell 脚本
  1. 将配置文件 Player.postman_collection.json 导入 Postman

  2. 导入后 Collections > Player 如图所示:

    postman import

  3. 发送请求:

    • 增加玩家

      点击 Create 标签,点击 Send 按钮,发送 POST 形式的 http://localhost:8000/player/ 请求。返回值为增加的玩家个数,预期为 1。

      Postman-Create

    • 使用 ID 获取玩家信息

      点击 GetByID 标签,点击 Send 按钮,发送 GET 形式的 http://localhost:8000/player/1 请求。返回值为 ID 为 1 的玩家信息。

      Postman-GetByID

    • 使用 Limit 批量获取玩家信息

      点击 GetByLimit 标签,点击 Send 按钮,发送 GET 形式的 http://localhost:8000/player/limit/3 请求。返回值为最多 3 个玩家的信息列表。

      Postman-GetByLimit

    • 分页获取玩家信息

      点击 GetByPage 标签,点击 Send 按钮,发送 GET 形式的 http://localhost:8080/player/page?index=0&size=2 请求。返回值为 index 为 0 的页,每页有 2 个玩家信息列表。此外,还包含了分页信息,如偏移量、总页数、是否排序等。

      Postman-GetByPage

    • 获取玩家个数

      点击 Count 标签,点击 Send 按钮,发送 GET 形式的 http://localhost:8000/player/count 请求。返回值为玩家个数。

      Postman-Count

    • 玩家交易

      点击 Trade 标签,点击 Send 按钮,发送 PUT 形式的 http://localhost:8000/player/trade 请求。请求参数为售卖玩家 ID sellID、购买玩家 ID buyID、购买货物数量 amount 以及购买消耗金币数 price。返回值为交易是否成功。当出现售卖玩家货物不足、购买玩家金币不足或数据库错误时,交易将不成功。并且由于数据库事务保证,不会有玩家的金币或货物丢失的情况。

      Postman-Trade

下面使用 curl 请求服务端。

  • 增加玩家

    使用 POST 方法向 /player 端点发送请求来增加玩家,例如:

    curl --location --request POST 'http://localhost:8080/player/' --header 'Content-Type: application/json' --data-raw '[{"coins":100,"goods":20}]'

    这里使用 JSON 作为信息的载荷。表示需要创建一个金币数 coins 为 100,货物数 goods 为 20 的玩家。返回值为创建的玩家信息:

    1
  • 使用 ID 获取玩家信息

    使用 GET 方法向 /player 端点发送请求来获取玩家信息。此外,还需要在路径上给出玩家的 ID 参数,即 /player/{id}。例如,在请求 ID 为 1 的玩家时:

    curl --location --request GET 'http://localhost:8080/player/1'

    返回值为 ID 为 1 的玩家的信息:

    { "coins": 200, "goods": 10, "id": 1 }
  • 使用 Limit 批量获取玩家信息

    使用 GET 方法向 /player/limit 端点发送请求来获取玩家信息。此外,还需要在路径上给出限制查询的玩家信息的总数,即 /player/limit/{limit}。例如,在请求最多 3 个玩家的信息时:

    curl --location --request GET 'http://localhost:8080/player/limit/3'

    返回值为玩家信息的列表:

    [ { "coins": 200, "goods": 10, "id": 1 }, { "coins": 0, "goods": 30, "id": 2 }, { "coins": 100, "goods": 20, "id": 3 } ]
  • 分页获取玩家信息

    使用 GET 方法向 /player/page 端点发送请求来分页获取玩家信息。额外地需要使用 URL 参数,例如在请求页面序号 index 为 0,每页最大请求量 size 为 2 时:

    curl --location --request GET 'http://localhost:8080/player/page?index=0&size=2'

    返回值为 index 为 0 的页,每页有 2 个玩家信息列表。此外,还包含了分页信息,如偏移量、总页数、是否排序等。

    { "content": [ { "coins": 200, "goods": 10, "id": 1 }, { "coins": 0, "goods": 30, "id": 2 } ], "empty": false, "first": true, "last": false, "number": 0, "numberOfElements": 2, "pageable": { "offset": 0, "pageNumber": 0, "pageSize": 2, "paged": true, "sort": { "empty": true, "sorted": false, "unsorted": true }, "unpaged": false }, "size": 2, "sort": { "empty": true, "sorted": false, "unsorted": true }, "totalElements": 4, "totalPages": 2 }
  • 获取玩家个数

    使用 GET 方法向 /player/count 端点发送请求来获取玩家个数:

    curl --location --request GET 'http://localhost:8080/player/count'

    返回值为玩家个数:

    4
  • 玩家交易

    使用 PUT 方法向 /player/trade 端点发送请求来发起玩家间的交易,例如:

    curl --location --request PUT 'http://localhost:8080/player/trade' \ --header 'Content-Type: application/x-www-form-urlencoded' \ --data-urlencode 'sellID=1' \ --data-urlencode 'buyID=2' \ --data-urlencode 'amount=10' \ --data-urlencode 'price=100'

    这里使用 Form Data 作为信息的载荷。表示售卖玩家 ID sellID 为 1、购买玩家 ID buyID 为 2、购买货物数量 amount 为 10、购买消耗金币数 price 为 100。

    返回值为交易是否成功:

    true

    当出现售卖玩家货物不足、购买玩家金币不足或数据库错误时,交易将不成功。并且由于数据库事务保证,不会有玩家的金币或货物丢失的情况。

为方便测试,你可以使用 request.sh 脚本依次发送以下请求:

  1. 循环创建 10 名玩家
  2. 获取 ID 为 1 的玩家信息
  3. 获取至多 3 名玩家信息列表
  4. 获取 index 为 0 ,size 为 2 的一页玩家信息
  5. 获取玩家总数
  6. ID 为 1 的玩家作为售出方,ID 为 2 的玩家作为购买方,购买 10 个货物,耗费 100 金币

使用 make request./request.sh 命令运行此脚本,运行结果如下所示:

> make request ./request.sh loop to create 10 players: 1111111111 get player 1: {"id":1,"coins":200,"goods":10} get players by limit 3: [{"id":1,"coins":200,"goods":10},{"id":2,"coins":0,"goods":30},{"id":3,"coins":100,"goods":20}] get first players: {"content":[{"id":1,"coins":200,"goods":10},{"id":2,"coins":0,"goods":30}],"pageable":{"sort":{"empty":true,"unsorted":true,"sorted":false},"offset":0,"pageNumber":0,"pageSize":2,"paged":true,"unpaged":false},"last":false,"totalPages":7,"totalElements":14,"first":true,"size":2,"number":0,"sort":{"empty":true,"unsorted":true,"sorted":false},"numberOfElements":2,"empty":false} get players count: 14 trade by two players: false

实现细节

本小节介绍示例应用程序项目中的组件。

总览

本示例项目的大致目录树如下所示(删除了有碍理解的部分):

. ├── pom.xml └── src └── main ├── java │ └── com │ └── pingcap │ ├── App.java │ ├── controller │ │ └── PlayerController.java │ ├── dao │ │ ├── PlayerBean.java │ │ └── PlayerRepository.java │ └── service │ ├── PlayerService.java │ └── impl │ └── PlayerServiceImpl.java └── resources └── application.yml

其中:

  • pom.xml 内声明了项目的 Maven 配置,如依赖,打包等
  • application.yml 内声明了项目的用户配置,如数据库地址、密码、使用的数据库方言等
  • App.java 是项目的入口
  • controller 是项目对外暴露 HTTP 接口的包
  • service 是项目实现接口与逻辑的包
  • dao 是项目实现与数据库连接并完成数据持久化的包

配置

本节将简要介绍 pom.xml 文件中的 Maven 配置,及 application.yml 文件中的用户配置。

Maven 配置

pom.xml 文件为 Maven 配置,在文件内声明了项目的 Maven 依赖,打包方法,打包信息等,你可以通过创建相同依赖空白程序 这一节来复刻此配置文件的生成流程,当然,也可直接复制至你的项目来使用。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <parent> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> <version>3.0.1</version> <relativePath/> <!-- lookup parent from repository --> </parent> <groupId>com.pingcap</groupId> <artifactId>spring-jpa-hibernate</artifactId> <version>0.0.1</version> <name>spring-jpa-hibernate</name> <description>an example for spring boot, jpa, hibernate and TiDB</description> <properties> <java.version>17</java.version> <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source> <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target> </properties> <dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>mysql</groupId> <artifactId>mysql-connector-java</artifactId> <scope>runtime</scope> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId> <scope>test</scope> </dependency> </dependencies> <build> <plugins> <plugin> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId> </plugin> </plugins> </build> </project>

用户配置

application.yml 此配置文件声明了用户配置,如数据库地址、密码、使用的数据库方言等。

spring: datasource: url: jdbc:mysql://localhost:4000/test username: root # password: xxx driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver jpa: show-sql: true database-platform: org.hibernate.dialect.TiDBDialect hibernate: ddl-auto: create-drop

此配置格式为 YAML 格式。其中:

  • spring.datasource.url:数据库连接的 URL。
  • spring.datasource.url:数据库用户名。
  • spring.datasource.password:数据库密码,此项为空,需注释或删除。
  • spring.datasource.driver-class-name:数据库驱动,因为 TiDB 与 MySQL 兼容,则此处使用与 mysql-connector-java 适配的驱动类 com.mysql.cj.jdbc.Driver
  • jpa.show-sql:为 true 时将打印 JPA 运行的 SQL。
  • jpa.database-platform:选用的数据库方言,此处连接了 TiDB,自然选择 TiDB 方言,注意,此方言在 6.0.0.Beta2 版本后的 Hibernate 中才可选择,请注意依赖版本。
  • jpa.hibernate.ddl-auto:此处选择的 create-drop 将会在程序开始时创建表,退出时删除表。请勿在正式环境使用,但此处为示例程序,希望尽量不影响数据库数据,因此选择了此选项。

入口文件

入口文件 App.java

package com.pingcap; import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; import org.springframework.boot.context.ApplicationPidFileWriter; @SpringBootApplication public class App { public static void main(String[] args) { SpringApplication springApplication = new SpringApplication(App.class); springApplication.addListeners(new ApplicationPidFileWriter("spring-jpa-hibernate.pid")); springApplication.run(args); } }

入口类比较简单,首先,有一个 Spring Boot 应用程序的标准配置注解 @SpringBootApplication。有关详细信息,请参阅 Spring Boot 官方文档中的 Using the @SpringBootApplication Annotation 。随后,使用 ApplicationPidFileWriter 在程序启动过程中,写下一个名为 spring-jpa-hibernate.pid 的 PID (process identification number) 文件,可从外部使用此 PID 文件关闭此应用程序。

数据库持久层

数据库持久层,即 dao 包内,实现了数据对象的持久化。

实体对象

PlayerBean.java 文件为实体对象,这个对象对应了数据库的一张表。

package com.pingcap.dao; import jakarta.persistence.*; /** * it's core entity in hibernate * @Table appoint to table name */ @Entity @Table(name = "player_jpa") public class PlayerBean { /** * @ID primary key * @GeneratedValue generated way. this field will use generator named "player_id" * @SequenceGenerator using `sequence` feature to create a generator, * and it named "player_jpa_id_seq" in database, initial form 1 (by `initialValue` * parameter default), and every operator will increase 1 (by `allocationSize`) */ @Id @GeneratedValue(generator="player_id") @SequenceGenerator(name="player_id", sequenceName="player_jpa_id_seq", allocationSize=1) private Long id; /** * @Column field */ @Column(name = "coins") private Integer coins; @Column(name = "goods") private Integer goods; public Long getId() { return id; } public void setId(Long id) { this.id = id; } public Integer getCoins() { return coins; } public void setCoins(Integer coins) { this.coins = coins; } public Integer getGoods() { return goods; } public void setGoods(Integer goods) { this.goods = goods; } }

这里可以看到,实体类中有很多注解,这些注解给了 Hibernate 额外的信息,用以绑定实体类和表:

  • @Entity 声明 PlayerBean 是一个实体类。
  • @Table 使用注解属性 name 将此实体类和表 player_jpa 关联。
  • @Id 声明此属性关联表的主键列。
  • @GeneratedValue 表示自动生成该列的值,而不应手动设置,使用属性 generator 指定生成器的名称为 player_id
  • @SequenceGenerator 声明一个使用序列的生成器,使用注解属性 name 声明生成器的名称为 player_id (与 @GeneratedValue 中指定的名称需保持一致)。随后使用注解属性 sequenceName 指定数据库中序列的名称。最后,使用注解属性 allocationSize 声明序列的步长为 1。
  • @Column 将每个私有属性声明为表 player_jpa 的一列,使用注解属性 name 确定属性对应的列名。

存储库

为了抽象数据库层,Spring 应用程序使用 Repository 接口,或者 Repository 的子接口。 这个接口映射到一个数据库对象,常见的,比如会映射到一个表上。JPA 会实现一些预制的方法,比如 INSERT ,或使用主键的 SELECT 等。

package com.pingcap.dao; import jakarta.persistence.LockModeType; import org.springframework.data.domain.Page; import org.springframework.data.domain.Pageable; import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository; import org.springframework.data.jpa.repository.Lock; import org.springframework.data.jpa.repository.Query; import org.springframework.data.repository.query.Param; import org.springframework.stereotype.Repository; import java.util.List; @Repository public interface PlayerRepository extends JpaRepository<PlayerBean, Long> { /** * use HQL to query by page * @param pageable a pageable parameter required by hibernate * @return player list package by page message */ @Query(value = "SELECT player_jpa FROM PlayerBean player_jpa") Page<PlayerBean> getPlayersByPage(Pageable pageable); /** * use SQL to query by limit, using named parameter * @param limit sql parameter * @return player list (max size by limit) */ @Query(value = "SELECT * FROM player_jpa LIMIT :limit", nativeQuery = true) List<PlayerBean> getPlayersByLimit(@Param("limit") Integer limit); /** * query player and add a lock for update * @param id player id * @return player */ @Lock(value = LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE) @Query(value = "SELECT player FROM PlayerBean player WHERE player.id = :id") // @Query(value = "SELECT * FROM player_jpa WHERE id = :id FOR UPDATE", nativeQuery = true) PlayerBean getPlayerAndLock(@Param("id") Long id); }

PlayerRepository 拓展了 Spring 用于 JPA 数据访问所使用的接口 JpaRepository。使用 @Query 注解,告诉 Hibernate 此接口如何实现查询。在此处使用了两种查询语句的语法,其中,在接口 getPlayersByPage 中的查询语句使用的是一种被 Hibernate 称为 HQL (Hibernate Query Language) 的语法。而接口 getPlayersByLimit 中使用的是普通的 SQL,在使用 SQL 语法时,需要将 @Query 的注解参数 nativeQuery 设置为 true。

getPlayersByLimit 注解的 SQL 中,:limit 在 Hibernate 中被称为命名参数,Hibernate 将按名称自动寻找并拼接注解所在接口内的参数。你也可以使用 @Param 来指定与参数不同的名称用于注入。

getPlayerAndLock 中,使用了一个注解 @Lock,此注解声明此处使用悲观锁进行锁定,如需了解更多其他锁定方式,可查看实体锁定文档。此处的 @Lock 仅可与 HQL 搭配使用,否则将会产生错误。当然,如果你希望直接使用 SQL 进行锁定,可直接使用注释部分的注解:

@Query(value = "SELECT * FROM player_jpa WHERE id = :id FOR UPDATE", nativeQuery = true)

直接使用 SQL 的 FOR UPDATE 来增加锁。你也可通过 TiDB SELECT 文档 进行更深层次的原理学习。

逻辑实现

逻辑实现层,即 service 包,内含了项目实现的接口与逻辑

接口

PlayerService.java 文件内定义了逻辑接口,实现接口,而不是直接编写一个类的原因,是尽量使例子贴近实际使用,体现设计的开闭原则。你也可以省略掉此接口,在依赖类中直接注入实现类,但并不推荐这样做。

package com.pingcap.service; import com.pingcap.dao.PlayerBean; import org.springframework.data.domain.Page; import java.util.List; public interface PlayerService { /** * create players by passing in a List of PlayerBean * * @param players will create players list * @return The number of create accounts */ Integer createPlayers(List<PlayerBean> players); /** * buy goods and transfer funds between one player and another in one transaction * @param sellId sell player id * @param buyId buy player id * @param amount goods amount, if sell player has not enough goods, the trade will break * @param price price should pay, if buy player has not enough coins, the trade will break */ void buyGoods(Long sellId, Long buyId, Integer amount, Integer price) throws RuntimeException; /** * get the player info by id. * * @param id player id * @return the player of this id */ PlayerBean getPlayerByID(Long id); /** * get a subset of players from the data store by limit. * * @param limit return max size * @return player list */ List<PlayerBean> getPlayers(Integer limit); /** * get a page of players from the data store. * * @param index page index * @param size page size * @return player list */ Page<PlayerBean> getPlayersByPage(Integer index, Integer size); /** * count players from the data store. * * @return all players count */ Long countPlayers(); }

实现(重要)

PlayerService.java 文件内实现了 PlayerService 接口,所有数据操作逻辑都编写在这里。

package com.pingcap.service.impl; import com.pingcap.dao.PlayerBean; import com.pingcap.dao.PlayerRepository; import com.pingcap.service.PlayerService; import jakarta.transaction.Transactional; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.data.domain.Page; import org.springframework.data.domain.PageRequest; import org.springframework.stereotype.Service; import java.util.List; /** * PlayerServiceImpl implements PlayerService interface * @Transactional it means every method in this class, will package by a pair of * transaction.begin() and transaction.commit(). and it will be call * transaction.rollback() when method throw an exception */ @Service @Transactional public class PlayerServiceImpl implements PlayerService { @Autowired private PlayerRepository playerRepository; @Override public Integer createPlayers(List<PlayerBean> players) { return playerRepository.saveAll(players).size(); } @Override public void buyGoods(Long sellId, Long buyId, Integer amount, Integer price) throws RuntimeException { PlayerBean buyPlayer = playerRepository.getPlayerAndLock(buyId); PlayerBean sellPlayer = playerRepository.getPlayerAndLock(sellId); if (buyPlayer == null || sellPlayer == null) { throw new RuntimeException("sell or buy player not exist"); } if (buyPlayer.getCoins() < price || sellPlayer.getGoods() < amount) { throw new RuntimeException("coins or goods not enough, rollback"); } buyPlayer.setGoods(buyPlayer.getGoods() + amount); buyPlayer.setCoins(buyPlayer.getCoins() - price); playerRepository.save(buyPlayer); sellPlayer.setGoods(sellPlayer.getGoods() - amount); sellPlayer.setCoins(sellPlayer.getCoins() + price); playerRepository.save(sellPlayer); } @Override public PlayerBean getPlayerByID(Long id) { return playerRepository.findById(id).orElse(null); } @Override public List<PlayerBean> getPlayers(Integer limit) { return playerRepository.getPlayersByLimit(limit); } @Override public Page<PlayerBean> getPlayersByPage(Integer index, Integer size) { return playerRepository.getPlayersByPage(PageRequest.of(index, size)); } @Override public Long countPlayers() { return playerRepository.count(); } }

这里使用了 @Service 这个注解,声明此对象的生命周期交由 Spring 管理。

注意,除了有 @Service 注解之外,PlayerServiceImpl 实现类还有一个 @Transactional 注解。当在应用程序中启用事务管理时 (可使用 @EnableTransactionManagement 打开,但 Spring Boot 默认开启,无需再次手动配置),Spring 会自动将所有带有 @Transactional 注释的对象包装在一个代理中,使用该代理对对象的调用进行处理。

你可以简单的认为,代理在带有 @Transactional 注释的对象内的函数调用时:在函数顶部将使用 transaction.begin() 开启事务,函数返回后,调用 transaction.commit() 进行事务提交,而出现任何运行时错误时,代理将会调用 transaction.rollback() 来回滚。

你可参阅数据库事务来获取更多有关事务的信息,或者阅读 Spring 官网中的文章 理解 Spring 框架的声明式事务实现

整个实现类中,buyGoods 函数需重点关注,其在不符合逻辑时将抛出异常,引导 Hibernate 进行事务回滚,防止出现错误数据。

外部接口

controller 包对外暴露 HTTP 接口,可以通过 REST API 来访问服务。

package com.pingcap.controller; import com.pingcap.dao.PlayerBean; import com.pingcap.service.PlayerService; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.data.domain.Page; import org.springframework.lang.NonNull; import org.springframework.web.bind.annotation.*; import java.util.List; @RestController @RequestMapping("/player") public class PlayerController { @Autowired private PlayerService playerService; @PostMapping public Integer createPlayer(@RequestBody @NonNull List<PlayerBean> playerList) { return playerService.createPlayers(playerList); } @GetMapping("/{id}") public PlayerBean getPlayerByID(@PathVariable Long id) { return playerService.getPlayerByID(id); } @GetMapping("/limit/{limit_size}") public List<PlayerBean> getPlayerByLimit(@PathVariable("limit_size") Integer limit) { return playerService.getPlayers(limit); } @GetMapping("/page") public Page<PlayerBean> getPlayerByPage(@RequestParam Integer index, @RequestParam("size") Integer size) { return playerService.getPlayersByPage(index, size); } @GetMapping("/count") public Long getPlayersCount() { return playerService.countPlayers(); } @PutMapping("/trade") public Boolean trade(@RequestParam Long sellID, @RequestParam Long buyID, @RequestParam Integer amount, @RequestParam Integer price) { try { playerService.buyGoods(sellID, buyID, amount, price); } catch (RuntimeException e) { return false; } return true; } }

PlayerController 中使用了尽可能多的注解方式来作为示例展示功能,在实际项目中,请尽量保持风格的统一,同时遵循你公司或团体的规则。PlayerController 有许多注解,下方将进行逐一解释:

  • @RestControllerPlayerController 声明为一个 Web Controller,且将返回值序列化为 JSON 输出。
  • @RequestMapping 映射 URL 端点为 /player ,即此 Web Controller 仅监听 /player URL 下的请求。
  • @Autowired 用于 Spring 的自动装配,可以看到,此处声明需要一个 PlayerService 对象,此对象为接口,并未指定使用哪一个实现类,这是由 Spring 自动装配的,有关此装配规则,可查看 Spirng 官网中的 The IoC container 一文。
  • @PostMapping 声明此函数将响应 HTTP 中的 POST 类型请求。
    • @RequestBody 声明此处将 HTTP 的整个载荷解析到参数 playerList 中。
    • @NonNull 声明参数不可为空,否则将校验并返回错误。
  • @GetMapping 声明此函数将响应 HTTP 中的 GET 类型请求。
    • @PathVariable 可以看到注解中有形如 {id}{limit_size} 这样的占位符,这种占位符将被绑定到 @PathVariable 注释的变量中,绑定的依据是注解中的注解属性 name(变量名可省略,即 @PathVariable(name="limit_size") 可写成 @PathVariable("limit_size") ),不特殊指定时,与变量名名称相同。
  • @PutMapping 声明此函数将响应 HTTP 中的 PUT 类型请求。
  • @RequestParam 此声明将解析请求中的 URL 参数、表单参数等参数,绑定至注解的变量中。

创建相同依赖空白程序(可选)

本程序使用 Spring Initializr 构建。你可以在这个网页上通过点选以下选项并更改少量配置,来快速得到一个与本示例程序相同依赖的空白应用程序,配置项如下:

Project

  • Maven Project

Language

  • Java

Spring Boot

  • 3.0.0-M2

Project Metadata

  • Group: com.pingcap
  • Artifact: spring-jpa-hibernate
  • Name: spring-jpa-hibernate
  • Package name: com.pingcap
  • Packaging: Jar
  • Java: 17

Dependencies

  • Spring Web
  • Spring Data JPA
  • MySQL Driver

配置完毕后如图所示:

Spring Initializr Config

随后,此项目即可正常使用,但仅可使用 TiDB 与 MySQL 相同的能力部分,即使用 MySQL 方言。这是由于 Hibernate 支持 TiDB 方言的版本为 6.0.0.Beta2 以上,而 Spring Data JPA 对 Hibernate 的默认依赖版本为 5.6.4.Final。所以,推荐对 pom.xml 作出以下修改:

  1. 如此依赖文件中所示,将 Spring Data JPA 内引入的 jakarta 包进行排除,即将:

    <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId> </dependency>

    更改为:

    <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId> <exclusions> <exclusion> <groupId>org.hibernate</groupId> <artifactId>hibernate-core-jakarta</artifactId> </exclusion> </exclusions> </dependency>
  2. 随后如此依赖文件中所示,引入 6.0.0.Beta2 版本以上的 Hibernate 依赖,此处以 6.0.0.CR2 版本为例:

    <dependency> <groupId>org.hibernate.orm</groupId> <artifactId>hibernate-core</artifactId> <version>6.0.0.CR2</version> </dependency>

    更改完毕后即可获取一个空白的,拥有与示例程序相同依赖的 Spring Boot 应用程序。

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