数据库开发框架NHibernate应用研究

崔玉连，杨新锋

0 引言

面向数据集的开发模式和面向对象的领域模型是企业应用业务逻辑组织的两种主要模式。

在面向数据集的开发模式中，系统开发框架提供了大量的数据感知组件使得开发者可以使用RAD组件快速开发基于DataSet的企业应用。该模式非常适合于中小型的企业应用程序开发，但是应对复杂的应用程序，随着业务逻辑复杂度的增加其缺点就会逐步显现。

首先，使用RAD和数据感知组件，就意味数据表现层同数据库表的紧偶合，任何对数据模型的改变都会导致对所有绑定到改动的表或字段的数据感知组件的修改。其次，使用数据感知组件，意味着同数据库的特有特性的耦合，当向不同数据库平台移植时，需要重新编写大量的业务逻辑[1]。

因此，使用面向对象的企业应用开发框架来进行系统的开发越来越得到开发者的重视。但是由于对象和关系模型之间存在“阻抗不匹配”问题[2]，因此把面向对象的一些操作映射到关系数据库时，需要编写繁琐的数据访问代码，而这些代码总是有大量重复内容。一旦数据层发生变化，就需要修改业务层的代码来适应数据层的变化，导致系统难以维护。

开发人员试图采用对象—关系映射 （ORM，Object Relational Mapping）组件来解决上述问题，即在业务层和数据层之间添加一个组件，将面向对象编程所建立的对象在数据库中做一个映射，使之和数据库中的表建立对应关系，把对表的直接操作变为对类的属性和方法的操作[3]。用户不需要为每个类编写数据访问代码，把开发人员从重复的劳动中解脱出来，使之有更多时间和精力关注实际业务需求，从而提高系统的开发效率。

1 NHibernate

NHibernate是基于.NET的ORM开源框架，是来源于非常优秀的基于Java的 Hibernate关系型持久化工具。NHibernate从数据库底层持久化.NET对象到关系型数据库[4]。它不仅管理.NET类到数据库表的映射，还提供数据查询、获取数据的方法和代码自动生成机制，从而大幅度地减少开发人员直接使用SQL和ADO.NET处理数据的时间，摆脱了SQL、ADO.NET和事务、缓存等底层。

1.1 NHibernate的特性

NHibernate具有以下特性：

对象持续性：能够管理.Net类到数据库表的映射，以对象的方式存取数据，支持复杂对象、复合对象，支持对象之间的关联。OR Mapping的定义都是基于XML，具有很好的扩展性和通用性。可以支持现有的数据库定义，很好地保护用户投资。

支持对象查询：提供了面向对象的查询语言（HQL和条件查询），可以根据条件查询复合对象以及对象集合。

支持事务：创建还必须支持悲观锁的事务，并提供了乐观锁的并发支持。

性能优化：允许用户使用定制的Sql来提高查询的性能，提供了多种SQL自动策略开关，使得框架生成的Sql语句具有非常优化的性能。提供了灵活的Cache缓冲机制，以及延迟加载，批量更新的策略，保证一般应用的性能不会低于相应的数据集应用。

数据库平台无关性：使用OR Mapping技术实现了数据库平台无关性，可以随时切换开发及数据库发布平台，方便移植。

1.2 NHibernate的体系结构

NHibernate的体系结构，如图1所示：

图1 NHibernate体系结构

采用NHibernate后，.NET的系统架构仍然采用N层架构，界面层提供用户的操作接口，业务逻辑层同传统的N层架构一样通过调用持久层接口实现了所有对数据库的操作[5]。NHibernate持久化层实现了应用程序与数据库的隔离，NHibernate会生成相应的SQL语句实现与数据库的数据交互。持久化层封装了使对象持久化的行为，即从持久化存储对象中读取、写入、删除对象。

1.3 NHibernate的映射机制

由于关系模型主要组成成分是数据库中的表和表与表之间的关系，而对象模型的主要组成成分是对象以及对象之间的联系，因此为了消除对象模型与关系模型的不匹配问题，有必要在它们的组成成分间建立一个映射，这个映射包括结构映射和关系映射。NHibernate通过XML文件实现对象和关系数据库表的结构映射和关系映射，用户在XML文件中定义实体类和数据库表的映射，XML文件必须以类名+.hbm.xml作为文件名[6][7]。NHibernate通过XML文件完成的映射关系，如图2所示：

图2 NHibernate通过XML文件完成的映射关系

2 在全程办税系统中的应用

2.1 系统概述

全程办税及纳税评估系统是根据全程办税服务的实际情况，针对全程办税、指标管理、台帐管理、评估性管理等方面进行信息化建设,初步建立起一个高集成度、高共享性的现代全程办税管理信息系统,为全程办税质量和效率的提高、评估管理的规范，提供了一个强大、持久、稳定的技术平台。本系统共包括和全程办税服务的记录与监督、科室与个人的指标性管理、纳税台帐管理、评估性管理、管理五大模块。本系统采用C#语言开发基于C/S架构的分布式信息管理系统。其中，NHibernate作为数据持久层来封装对数据库的操作。

2.2 系统总体框架

依据系统设计强内聚、弱耦合的原则，以及划分功能模块要求设计简单、权限分配方便，便于用户理解的原则，本系统采用了4层架构，如图3所示：

图3 基于Nhibernate的全程办税及纳税评估系统框架

本系统的4层框架分别为：表示层、业务逻辑层、数据持久层和数据存储层。其中，表示层利用C#进行编程，实现用户界面；业务逻辑层封装了全程办税的业务逻辑，通过定制业务访问组件NHibernate，实现各业务逻辑模块；数据持久层封装了操作业务对象的持久化方法，利用Nhibernate进行对象－关系的映射，实现数据的持久操作。数据存储层即数据库服务器，负责数据的存储、组织和管理。

2.3 NHibernate实施步骤

（1）创建NHibernate数据库连接

NHibernate数据库连接由配置文件NHibernat.cfg.xml决定，文件中指定NHibernate所使用的数据库以及用户名、密码及其他相关配置。本系统配置文件内容如下：

配置文件中参数的含义，如表1所示：

表1 配置文件中参数含义

（2）创建对象的相应持久化类

持久化类是指其实例需要持久化到数据库的类。在持久化类中只定义属性和属性相对应的get、set方法，属性和数据库表的字段一一对应。

（3）创建映射文件

每个数据库表对应一个NHibernate映射文件（命名格式为*.hbm.xml），用于生成数据模型。在映射文件中，需要定义数据存储到哪个数据库表，哪个属性映射到数据库表中的哪个列字段，不同的对象如何相互关联。

具体来说，xml文件中的Class元素的name属性指定了要进行映射的类的名称， table属性指定了要进行映射的类在数据库中进行持久存储的库表名称。Id元素用于声明类标识属性对应于数据库表的主键字段的映射关系，其中name属性标识类的标识属性名称，column属性标识持久存储的库表的主键字段的名称,type是标识字段的数据类型，而内嵌的generator元素则指明主键字段唯一值的生成方法，若其值为identity则表示NHibernate使用Sql Server数据库本身提供的自增加字段的特性来保证键值唯一。

在运行过程中，NHibernate根据映射文件生成各种SQL语句。

（4）持久化操作的实现

建立映射文件和持久化类之后，可以很容易地实现针对单个持久类对象所有的基本操作，包括添加、删除、更新和查找等。其基本过程为：

①加入NHibernate.dll的引用：

using NHibernate;

using Nhibernate.Cfg;

②创建configuration对象：

Configuration cfg=new Configuration();

cfg.AddAssembly("MyAssembly");

③创建会话对象通过调用Configuration对象的BuildSession－Factory方法创建SessionFactory对象，将Configuration对象包含的配置信息和SessionFactory发生关联；然后通过调用SessionFactory对象的OpenSession方法创建Session对象，Session对象提供到后台数据库的链接；接着再通过调用Session对象的BeginTransaction方法创建可以被NHibernate管理的事务。

④加载、保存、查询对象。通过调用ISessionFactory实例的openSession方法创建Session实例，最后通过Session接口的 save()、update()、delete()、load()和 find()等方法完成对数据库对应表的操作，完成对持久对象类数据的存取。

⑤提交事务并关闭会话。

2.4 实施效果

实践表明，由于本系统采用了HNibernate实现对象－关系的映射，在对象检索方式上节约了大量的资源，尤其当系统中进行大量数据查询时尤为明显。同时由于引入对象－关系映射技术，开发人员可以采用面向对象的方法来设计应用系统，用户更改后台数据库也不会导致程序的修改，只需要对配置文件进行简单的修改，从而降低程序维护和更新的成本，大大缩短了开发时间，提高了程序的可靠性。而且由于采用NHibernate实现了数据存储和业务逻辑的分离，使得对各层进行独立开发、跟踪及优化成为了可能。

3 总结

由于NHibernate的设计集成了很多操作数据库方面的有效经验，对生成的SQL语句进行最大限度的优化，可以高效地利用ADO.NET操作数据库。但是，NHibernate也存在一些明显的缺点与不足：为了实现对象与关系模型之间的映射，需要编写复杂的XML映射文件且容易出错；需要学习HQL语言，增加学习成本；NHibernate具有较大的灵活性，体系结构比较复杂，使用难度大；不支持存储过程、不具备事务处理等数据库高级功能[8]。这些都需要我们进一步研究和探讨。

[1]陈省.NHibernate之Hello NHibernate[J].电脑编程技巧与维护,2004,10:42-45.

[2]刘金,徐苏,冯豫华.基于Hibernate的J2EE数据持久层的设计与实现[J].计算机与现代化,2007,23(4):56-58.

[3]赵广利.基于 NHibernate的数据持久化方案[J].计算机工程,2009,35（20）:53-55.

[4]秦泽叶,高改梅.NHibernate在实验室信息管理系统中的应用研究[J].科学之友,2010,10:40,43.

[5]李昕.NHibernate在.NET中的应用[J].福建电脑,2009,4:28,20.

[6]刘伟,严晖.利用NHibernate开发与数据库无关的系统[J].计算机技术与发展,2007,17(7):105-107.

[7]陈龙.基于.NET平台ORM 技术-NHibernate的研究与应用[D].长春:长春理工大学,2006.

[8]徐长盛,戴超,谢立.J2EE数据持久化技术的研究[J].计算机应用与软件,2006,23(4):56-58.