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## 6. 数据库访问
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参考[jdbc(ppt)](./resources/JDBC.pptx)
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### 6.1 JDBC(掌握)
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#### 6.1.1 什么是JDBC？
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- **定义**: JDBC (Java Database Connectivity) 是Java中用于连接和操作关系型数据库的标准API。
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- **用途**: JDBC允许Java应用程序与各种关系型数据库进行交互，包括执行SQL语句、处理查询结果等。
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- **优势**: 提供了一个统一的接口，使得开发者可以使用相同的API来操作不同的数据库。
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#### 6.1.2 JDBC常用API
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- **Driver接口**: 定义了数据库驱动必须实现的方法。
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- **DriverManager类**: 提供了加载驱动、获取数据库连接等静态方法。
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- **Connection接口**: 代表与数据库的连接，用于创建Statement对象。
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- **Statement接口**: 用于发送SQL语句到数据库。
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- **PreparedStatement接口**: 继承自Statement，用于预编译SQL语句并设置参数。
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- **ResultSet接口**: 用于处理查询结果。
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- **SQLException类**: JDBC中所有异常的基类，用于表示数据库访问过程中出现的问题。
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#### 6.1.3 实现第一个JDBC程序
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下面是一个使用JDBC API操作数据库的例子：
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```java
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import java.sql.Connection;
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import java.sql.DriverManager;
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import java.sql.PreparedStatement;
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import java.sql.ResultSet;
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import java.sql.SQLException;
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public class JdbcCrudExample {
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private static final String DB_URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase";
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private static final String USER = "root";
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private static final String PASS = "password";
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public static void main(String[] args) {
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Connection conn = null;
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try {
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// 加载MySQL驱动
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Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
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// 获取数据库连接
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conn = DriverManager.getConnection(DB_URL, USER, PASS);
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// 创建表
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createTable(conn);
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// 插入记录
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insertUser(conn, "Alice", 28);
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insertUser(conn, "Bob", 32);
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// 查询记录
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queryUsers(conn);
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// 更新记录
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updateUser(conn, "Alice", 29);
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// 删除记录
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deleteUser(conn, "Bob");
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// 再次查询记录
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queryUsers(conn);
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} catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {
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e.printStackTrace();
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} finally {
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if (conn != null) {
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try {
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conn.close();
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} catch (SQLException e) {
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e.printStackTrace();
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}
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}
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}
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}
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private static void createTable(Connection conn) throws SQLException {
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String sql = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (" +
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"id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY," +
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"name VARCHAR(255) NOT NULL," +
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"age INT)";
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PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql);
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stmt.executeUpdate();
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stmt.close();
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}
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private static void insertUser(Connection conn, String name, int age) throws SQLException {
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String sql = "INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)";
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PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);
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pstmt.setString(1, name);
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pstmt.setInt(2, age);
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pstmt.executeUpdate();
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pstmt.close();
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}
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private static void queryUsers(Connection conn) throws SQLException {
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String sql = "SELECT * FROM users";
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PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);
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ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
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while (rs.next()) {
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int id = rs.getInt("id");
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String name = rs.getString("name");
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int age = rs.getInt("age");
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System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name + ", Age: " + age);
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}
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rs.close();
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pstmt.close();
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}
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private static void updateUser(Connection conn, String name, int age) throws SQLException {
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String sql = "UPDATE users SET age = ? WHERE name = ?";
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PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);
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pstmt.setInt(1, age);
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pstmt.setString(2, name);
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int rowsUpdated = pstmt.executeUpdate();
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System.out.println(rowsUpdated + " row(s) updated.");
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pstmt.close();
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}
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private static void deleteUser(Connection conn, String name) throws SQLException {
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String sql = "DELETE FROM users WHERE name = ?";
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PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);
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pstmt.setString(1, name);
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int rowsDeleted = pstmt.executeUpdate();
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||
System.out.println(rowsDeleted + " row(s) deleted.");
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pstmt.close();
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}
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}
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```
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### 6.2 数据库连接池(了解)
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#### 6.2.1 什么是数据库连接池？
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- **定义**: 数据库连接池是一种管理数据库连接的技术，用于提高性能和减少资源消耗。
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- **优势**: 减少了创建和销毁连接的开销，提高了应用程序的响应速度。
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#### 6.2.2 DataSource接口
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- **定义**: JDBC 4.0 引入的`javax.sql.DataSource`接口，用于创建数据库连接池。
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- **使用**: 通过`getConnection()`方法获取连接。
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#### 6.2.3 常见数据库连接池实现
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- **Apache Commons DBCP**: 早期的数据库连接池实现。
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- **C3P0**: 一个免费的开源连接池实现。
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- **HikariCP**: 一个高性能的数据库连接池实现。
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- **DBUtils**: 一个轻量级的数据库工具类，支持连接池管理。
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#### 6.2.4 使用HikariCP实现数据库连接池
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- **配置**: 设置连接池的参数。
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```java
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HikariConfig config = new HikariConfig();
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config.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase");
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config.setUsername("username");
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config.setPassword("password");
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config.setMaximumPoolSize(10);
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config.setConnectionTimeout(30000);
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```
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- **创建连接池**:
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```java
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HikariDataSource ds = new HikariDataSource(config);
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```
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- **获取连接**:
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```java
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Connection conn = ds.getConnection();
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```
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### 6.3 SQL注入的预防措施(掌握)
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- **定义**: SQL注入是一种常见的安全攻击，通过在SQL语句中插入恶意代码来破坏数据库。
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- **预防**: 使用预编译语句（PreparedStatement）来防止SQL注入。
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- **创建PreparedStatement对象**:
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```java
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PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement("SELECT * FROM users WHERE name = ?");
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pstmt.setString(1, "John Doe");
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```
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- **执行SQL查询**:
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```java
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ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
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```
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### 6.4 事务管理(了解)
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#### 6.4.1 事务管理的基本概念
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在计算机科学中，特别是在数据库管理和分布式计算领域，事务（Transaction）是一种基本的操作单位，它确保了一系列操作要么全部成功，要么全部失败。事务的概念是数据库管理系统（DBMS）中用来保证数据完整性和一致性的重要机制之一。
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事务具有以下几个核心特点，通常称为ACID属性
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- **原子性 (Atomicity)**: 事务中的所有操作要么全部完成，要么一个也不完成。
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- **一致性 (Consistency)**: 事务的执行不会破坏数据的一致性。
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- **隔离性 (Isolation)**: 事务之间是隔离的，不会相互影响。
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- **持久性 (Durability)**: 一旦事务提交，它的效果是持久的。
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#### 6.4.2 Spring事务管理器
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- **定义**: Spring提供了多种事务管理器，如`DataSourceTransactionManager`。
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- **示例**:
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```java
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@Configuration
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@EnableTransactionManagement
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public class AppConfig {
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@Bean
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public PlatformTransactionManager transactionManager(DataSource dataSource) {
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return new DataSourceTransactionManager(dataSource);
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}
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}
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```
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#### 6.4.3 使用@Transactional进行声明式事务管理
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- **定义**: 使用@Transactional注解来声明式地管理事务，简化了事务控制代码。
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- **示例**:
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```java
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@Service
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@Transactional
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public class UserService {
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private final UserRepository userRepository;
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@Autowired
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public UserService(UserRepository userRepository) {
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this.userRepository = userRepository;
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}
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public void createUser(User user) {
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userRepository.save(user);
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}
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}
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```
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#### 6.4.4 使用编程式事务管理
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- **定义**: 通过编程的方式显式地管理事务，适用于需要更细粒度控制事务的情况。
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- **示例**:
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```java
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@Service
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public class UserService {
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private final UserRepository userRepository;
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private final PlatformTransactionManager transactionManager;
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@Autowired
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public UserService(UserRepository userRepository, PlatformTransactionManager transactionManager) {
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this.userRepository = userRepository;
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this.transactionManager = transactionManager;
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}
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public void createUser(User user) {
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TransactionDefinition def = new DefaultTransactionDefinition();
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TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(def);
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try {
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userRepository.save(user);
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transactionManager.commit(status);
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} catch (Exception e) {
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transactionManager.rollback(status);
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throw e;
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}
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}
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}
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```
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### 6.5 ORM(了解)
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#### 6.5.1 ORM基本概念
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- **定义**: ORM (Object-Relational Mapping) 是一种编程技术，用于将对象模型映射到关系型数据库模型。
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- **目的**: 简化数据库操作，提高开发效率。
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#### 6.5.2 常见ORM框架介绍
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- **JPA (Java Persistence API)**
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- **定义**: JPA 是Java EE标准的一部分，提供了一种对象持久化机制。
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- **特点**: 支持实体管理和生命周期管理。
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- **Hibernate**
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- **定义**: Hibernate 是一个流行的ORM框架，实现了JPA规范。
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- **特点**: 提供了强大的映射能力和缓存机制。
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- **MyBatis**
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- **定义**: MyBatis 是一个半自动的ORM框架，提供了SQL查询的灵活性。
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- **特点**: 支持动态SQL和存储过程。
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### 6.6 NoSQL数据库(了解)
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#### 6.6.1 MongoDB介绍
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- **定义**: MongoDB 是一个文档型NoSQL数据库，使用JSON-like文档存储数据。
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- **特点**: 高性能、高可用性、易于水平扩展。
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#### 6.6.2 Redis介绍
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- **定义**: Redis 是一个开源的键值存储系统，支持多种数据结构。
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- **特点**: 高性能、低延迟、持久化支持。
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- **使用**: 存储会话数据、缓存、计数器等。
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