工作单元模式：数据库事务管理的有效方案

### 工作单元模式：数据库事务管理的有效方案 #### 1. 工作单元模式概述 在进行数据库数据的读写操作时，跟踪数据的变化至关重要。若不跟踪，修改的数据将无法写回数据库，同时还需处理新对象的插入和旧对象的删除。若每次对象模型的改变都直接更新数据库，会导致大量小的数据库调用，效率低下，且在跨多个请求的业务事务中不切实际。若要避免不一致的读取，还需跟踪已读取的对象。 工作单元（Unit of Work）可以跟踪业务事务中所有可能影响数据库的操作。当事务完成时，它会确定需要对数据库进行的所有更改。其核心功能包括维护受业务事务影响的对象列表，协调更改的写入以及解决并发问题。 #### 2. 工作单元的工作原理 工作单元是一个对象，用于跟踪对象的创建、更新和删除操作。当开始可能影响数据库的操作时，创建一个工作单元来跟踪这些变化。每次创建、更改或删除对象时，都要告知工作单元。还可以让工作单元知晓已读取的对象，以便在业务事务期间检查是否存在不一致的读取。 工作单元提供了以下几个重要方法： - `registerNew(object)`：注册新对象。 - `registerDirty (object)`：注册已更改的对象。 - `registerClean(object)`：注册未更改的对象。 - `registerDeleted(object)`：注册已删除的对象。 - `commit()`：提交更改到数据库。 在提交时，工作单元会打开一个事务，进行并发检查（使用悲观离线锁或乐观离线锁），并将更改写入数据库。应用程序开发人员无需显式调用数据库更新方法，从而无需跟踪哪些对象已更改，也不必担心引用完整性对操作顺序的影响。 #### 3. 对象注册方式 工作单元需要知道要跟踪哪些对象，有两种注册方式： - **调用者注册**：对象的使用者必须记得将对象的更改注册到工作单元中。未注册的对象在提交时不会被写入数据库。这种方式虽然允许进行内存中的更改而不写入数据库，但容易因遗忘而导致问题，且会带来更多的混乱。 ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(client):::process -->|select| B(database):::process A -->|new| C(a unit of work):::process B -->|a customer| A A -->|set credit limit| A A -->|register dirty| C C -->|commit| B B -->|save| B B -->|update| B ``` - **对象注册**：将注册方法放在对象的方法中。从数据库加载对象时将其注册为未更改，设置对象属性时将其注册为已更改。这种方式减轻了调用者的负担，但开发人员需要记得在正确的位置添加注册调用。 ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(client):::process -->|new| B(a customer):::process A -->|select| C(database):::process A -->|new| D(a unit of work):::process C -->|a customer| B B -->|register clean| D B -->|set credit limit| B B -->|register dirty| D D -->|commit| C C -->|save| C C -->|update| C ``` #### 4. 其他相关技术和应用场景 - **代码生成和面向方面编程**：由于对象注册需要开发人员手动添加注册调用，容易出错。代码生成可以自动生成这些调用，但需要能清晰区分生成代码和非生成代码。面向方面编程更适合解决这个问题，它可以更干净地处理源代码。 - **工作单元控制器**：如TOPLink产品使用的方式，工作单元处理所有数据库读取操作，并在读取时注册未更改的对象。在提交时，通过比较对象的副本，实现仅更新实际更改的字段，避免了在领域对象中进行注册调用。也可以采用混合方法，仅对已更改的对象进行复制，以减少开销。 - **对象创建时的调用者注册**：在对象创建时，调用者注册有其特殊用途。例如在测试领域对象时，创建的对象可能只是临时的，调用者注册可以明确这种情况。也可以提供不向工作单元注册的临时构造函数，或使用特殊的工作单元，在提交时不做任何操作。 - **更新顺序和死锁处理**：当数据库使用引用完整性时，工作单元可以帮助确定更新顺序。大多数情况下，可让数据库在事务提交时检查引用完整性。若无法实现，工作单元可以根据外键依赖关系确定写入顺序。在大型应用中，可使用元数据来确定顺序。此外，使用相同的表编辑顺序可以减少死锁的风险，工作单元是保存固定表写入顺序的理想位置。 - **对象查找工作单元**：对象需要能够找到当前的工作单元。可以使用线程作用域的注册表，也可以在方法调用或对象创建时传递工作单元。但要确保一个工作单元不会被多个线程同时访问。 - **批量更新**：工作单元适合处理批量更新，将多个SQL命令作为一个单元发送，减少远程调用次数。不同环境对批量更新的支持不同，如JDBC提供了批量处理单个语句的功能，若没有该功能，可通过构建包含多个SQL语句的字符串来模拟。 - **.NET实现**：在.NET中，工作单元由断开连接的数据集实现。它与传统的工作单元模式略有不同，.NET将数据从数据库读取到数据集中，数据集是类似于数据库表、行和列的对象集合。每个数据行有版本（当前、原始、提议）和状态（未更改、添加、删除、修改）的概念，便于将更改写回数据库。 #### 5. 何时使用工作单元模式 工作单元模式主要解决的问题是跟踪操作过的对象，以便将内存中的数据与数据库同步。若能在一个系统事务内完成所有工作，只需关注更改的对象。虽然工作单元通常是最佳选择，但也有其他替代方案： - **显式保存对象**：每次更改对象时显式保存，会导致过多的数据库调用。 - **使用变量跟踪**：使用变量跟踪更改的对象，但在对象较多时难以管理，在领域模型中使用更困难。 - **使用脏标志**：为每个对象设置脏标志，事务结束时找出所有脏对象并写入数据库。但在复杂的对象网络中，查找脏对象较为困难。 工作单元模式的优势在于将所有跟踪信息集中管理，使用后无需过多关注数据变化的跟踪。此外，它为处理复杂情况（如跨多个系统事务的业务事务）提供了坚实的基础。 #### 6. Java示例：使用对象注册的工作单元 以下是一个使用Java实现的工作单元示例，它可以跟踪业务事务中的所有更改，并