Evaluation von Java Data Objects

Studienarbeit von Martin Uhlig

Einleitung:

Enterprise JavaBeans haben sich in jüngster Zeit zu einer Standardtechnologie für Enterprise-Anwendungen insbesondere im eBusiness-Bereich entwickelt. Dies liegt nicht zuletzt an der umfangreichen Unterstützung automatischer Persistenz durch Container-Managed Persistence. An vielen Spezifikationsänderungen zwischen den einzelnen EJB-Versionen wird aber auch ersichtlich, dass dieses Persistenzframework noch nicht vollständig ausgereift ist. Vor allem komplexe Abhängigkeiten zwischen Entity Beans verursachen häufig gravierende Probleme.

Eine faszinierende und vielversprechende Alternative zu Enterprise JavaBeans (insb. Entity Beans) scheint sich durch die Java Data Objects zu bieten. Insbesondere das Problem eines effizienten Persistenzframeworks mit vielen komplexen Beziehungen zwischen den „Entity“-Objekten wird hier adressiert.

Die vorliegende Arbeit bietet eine Einführung in Java Data Objects, gefolgt von einem Kapitel zu praktischen Erfahrungen beim Einsatz von Java Data Objects und Enterprise JavaBeans in einem Projekt, und schließt mit einem Vergleich zwischen Java Data Objects, Enterprise JavaBeans und CocoBase.

Die persistente Speicherung von Daten in Datenbanken, Dateisystemen, Hostumgebungen (allgemein Datenspeicher oder Enterprise Information System) ist Bestandteil fast jedes Softwaresystems.

Werden diese Anwendungen mit der Programmiersprache Java entwickelt, so repräsentieren Objekte im Hauptspeicher des Computers die Daten zur Lauf- zeit. Für die dauerhafte Speicherung dieser Daten gibt es verschiedene Ansätze, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile aufweisen. Diese betreffen sowohl die technische Umsetzung als auch die Anwendbarkeit durch den Programmierer. Die derzeit primär eingesetzten Verfahren sind Serialisierung, Zugriff auf eine relationale Datenbank mittels SQL über JDBC (Java Database Connectivity), Enterprise JavaBeans (häufig ebenfalls im Zusammenspiel mit einer relationalen Datenbank und über SQL) und verschiedene, zueinander inkompatible Persistenzframeworks.

Obwohl sich beispielsweise die Serialisierung aus Anwendersicht relativ leicht benutzen lässt, leidet sie bei der Speicherung von komplexen Objektgraphen unter ihrer Inflexibilität.

Die Java Database Connectivity erfordert vom Programmierer das Erlernen einer deklarativen Anfragesprache (SQL), welche ein gänzlich anderes als das objekt-orientierte Programmierparadigma darstellt. Außerdem muss sich der Programmierer mit Datenbankspezifika (Tabellen, Relationen etc.) auskennen.

Enterprise JavaBeans (EJB) umfassen weit mehr als nur die Persistenz von Daten in Form der Entity Beans. So enthalten beispielsweise Session Beans die Geschäftslogik einer Anwendung, und es lassen sich auf einfache Art und Weise Transaktionen und Sicherheitsmechanismen benutzen. Allerdings erfordern die Enterprise JavaBeans vom Programmierer das Erlernen eines in einigen Punkten sehr komplexen Komponentenmodells.

Für diesen Beleg ist ausschließlich die Persistenzunterstützung durch Entity Beans von Interesse. Entity Beans nehmen dem Programmierer viel Arbeit bei der Persistenzverwaltung ab, erwiesen sich in der Vergangenheit aber als infle- xibel, wenn es um Beziehungen zwischen Objekten ging. Die Version 2.0 der EJB-Spezifikation verspricht einige Verbesserungen für diesen Kritikpunkt, was im Rahmen dieser Arbeit auch untersucht wurde.

Persistenzframeworks gestatten es einem Programmierer im Allgemeinen, mit gewöhnlichen Klassen und Objekten zu arbeiten, und sie kümmern sich weitgehend automatisch um die Umsetzung von Objekten nach (relationalen) Datenbanken. Es ist dabei nicht unbedingt nötig, dass der Programmierer über die mögliche Persistenz eines Objektes Bescheid weiß.

Allerdings gibt es mittlerweile eine Reihe konkurrierender Anbieter, deren Produkte untereinander inkompatibel sind. Damit ist es dem Benutzer solch eines Persistenzframeworks nicht möglich, bei geänderten Anforderungen auf ein anderes Framework umzusteigen, wie es zum Beispiel mit Produkten für Enterprise JavaBeans möglich ist.

Die Java Data Objects - Spezifikation hat nun zum Ziel, eine einheitliche API (Application Programming Interface) für Persistenzframeworks zur Verfügung zu stellen. Damit wäre es möglich, die besten Ansätze aus verschiedenen Welten (einfache Benutzbarkeit, austauschbare Implementierungen) zusammenzuführen [1, Kapitel 1.1].

Inhaltsverzeichnis:

1.	Einführung	1
1.1	Kurzüberblick Java Data Objects	2
1.2	Kapitelübersicht	2
1.3	Konventionen	2
2.	Java Data Objects	3
2.1	Klassen, Interfaces und Packages	3
2.2	Vorbereitungen	3
2.3	Persistente Klassen	4
2.3.1	Der PersistenceManager	5
2.3.2	Transaktionen	5
2.3.3	Suche	6
2.4	Objektlebenszyklus	8
2.4.1	Erst- und Zweitklassige Objekte	10
2.5	Entwicklungszyklus	10
2.6	JDO und EJB	11
2.7	JDO-Implementierungen	12
2.7.1	JDO Reference Implementation	12
2.7.2	Kodo (Enterprise Beta 2.2.1)	13
2.7.3	OpenFusion (Version 1.0)	13
2.7.4	Castor JDO (Version 0.9.3)	13
2.7.6	Orient ODBMS	14
2.7.7	LiDO	14
2.7.8	Rexip	14
3.	Eine Anwendung mit Java Data Objects	15
3.1	Zielsetzung	15
3.2	Umsetzung	15
3.2.1	JDO-Implementierung	15
3.2.2	Datenbank	15
3.2.3	Web-Anwendung	16
3.2.4	Application Server	16
3.2.5	Querschnitt durch die gesamte Anwendung	18
3.2.6	Datenmodell	22
3.2.7	Querschnitt an einem konkreten Beispiel	23
3.3	Erfahrungen und Probleme	27
3.3.1	Schnittstellen und deren Implementierung	27
3.3.2	Entity Beans, Relationen und Schnittstellen	30
3.3.3	Vererbung	33
3.3.4	Vererbung und Relationen	33
3.3.5	Kleinere Probleme	35
3.3.6	Zusammenfassung	36
4.	Vergleichende Untersuchung	37
4.1	Weiteres Persistenzframework	37
4.2	Vergleichskriterien	37
4.3	Integration objekt-orientierter Paradigmen	38
4.3.1	Vererbung	38
4.3.2	Assoziationen	38
4.3.3	Komposition	39
4.3.4	Navigation	40
4.4	Benutzbarkeit	40
4.4.1	Entwicklungsaufwand der Klassen	40
4.4.2	Zusätzliche Dokumente	41
4.4.3	Werkzeugunterstützung	42
4.4.4	Datentypen	43
4.5	Datenbanken	43
4.5.1	Unterstützte Datenbanken	44
4.5.2	Abbildung auf die Datenbank	44
4.5.3	Integration bestehender Datenbankschemata	45
4.6	Anfragesprache	46
4.7	Transaktionen	47
4.8	Speichernutzung	48
4.9	Threading	49
4.10	Identitätsmanagement	50
4.11	Herstellerunterstützung	50
4.12	Performance und Skalierbarkeit	51
4.12.1	Komplexere Objektgraphen	51
4.12.2	Lazy- und Eager-Loading	52
4.12.3	Skalierbarkeit	52
4.12.4	Sonstiges zu Enterprise JavaBeans	53
4.12.5	Messungen	53
4.13	Zusammenfassung	54
5.	Abschließende Betrachtung	56