JAVA JPA 查询结果丢字段？Projection 与 DTO 绑定问题解析

JAVA JPA 查询结果丢字段？Projection 与 DTO 绑定问题解析

大家好！今天我们来聊聊在使用 Java JPA 进行数据库查询时，可能会遇到的一个常见问题：查询结果丢失字段。这个问题通常与我们如何使用 Projection（投影）以及如何将查询结果绑定到 DTO（Data Transfer Object）有关。

1. 问题背景：为什么会丢字段？

当我们使用 JPA 进行数据库查询时，默认情况下，JPA 会尝试将查询结果映射到实体类。如果我们的查询语句没有显式地指定要查询的字段，那么 JPA 通常会查询实体类中定义的 所有 字段。但是，在某些情况下，我们可能只需要查询实体类中的一部分字段。这时，我们就需要使用 Projection。

问题就出在这里：如果我们使用了 Projection，但没有正确地配置，就可能会导致查询结果只包含我们显式指定的字段，而丢失了实体类中其他的字段。

例如，我们有一个名为 User 的实体类：

@Entity
@Table(name = "users")
public class User {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    @Column(name = "username")
    private String username;

    @Column(name = "email")
    private String email;

    @Column(name = "password")
    private String password;

    // Getters and setters...
}

如果我们只想查询 username 和 email 两个字段，并且没有正确地使用 Projection，就可能导致我们得到的 User 对象只有这两个字段的值，而 id 和 password 的值为 null。

2. 几种常见的 Projection 方式

JPA 提供了多种 Projection 方式，每种方式都有其优缺点。下面我们来逐一介绍：

• 接口 Projection (Interface-based Projection)

  接口 Projection 是 JPA 中最灵活的 Projection 方式之一。它允许我们定义一个接口，接口中定义了我们需要查询的字段的 getter 方法。JPA 会根据接口的定义，自动生成一个代理类，将查询结果映射到接口的实例中。

  例如，我们可以定义一个名为 UserProjection 的接口：

  public interface UserProjection {
      String getUsername();
      String getEmail();
  }

  然后，在我们的 JPA Repository 中，我们可以使用这个接口作为查询的返回类型：

  public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
      UserProjection findByUsername(String username);
  
      // 使用 @Query 注解自定义查询
      @Query("SELECT u.username as username, u.email as email FROM User u WHERE u.id = :id")
      UserProjection findUsernameAndEmailById(@Param("id") Long id);
  }

  在这个例子中，findByUsername 方法会返回一个 UserProjection 接口的实例，该实例只包含 username 和 email 两个字段的值。findUsernameAndEmailById 方法使用 JPQL 查询，同样返回 UserProjection 实例。注意 @Query 注解里的 as username 和 as email 必须要对应接口里的方法名。

  优点：

  • 类型安全：接口定义了返回值的类型，避免了类型转换错误。
  • 灵活：可以自定义接口，选择需要查询的字段。
  • 简单：使用简单，易于理解。

  缺点：

  • 只能查询实体类中存在的字段。
  • 需要定义接口，增加代码量。
  • 如果使用 @Query 需要注意别名要和接口的方法名一致。

• 类 Projection (Class-based Projection)

  类 Projection 类似于接口 Projection，但是它使用一个类来定义需要查询的字段。我们需要创建一个 DTO 类，该类包含我们需要查询的字段，并提供相应的 getter 方法。

  例如，我们可以定义一个名为 UserDto 的 DTO 类：

  public class UserDto {
      private String username;
      private String email;
  
      public UserDto(String username, String email) {
          this.username = username;
          this.email = email;
      }
  
      public String getUsername() {
          return username;
      }
  
      public String getEmail() {
          return email;
      }
  }

  然后，在我们的 JPA Repository 中，我们可以使用这个类作为查询的返回类型。这里主要有两种方式：使用构造函数表达式或者使用 @Query 注解。

  方式一：构造函数表达式

  JPA 允许我们在 JPQL 中使用 new 关键字来调用 DTO 的构造函数。

  public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
      @Query("SELECT new com.example.demo.UserDto(u.username, u.email) FROM User u WHERE u.id = :id")
      UserDto findUsernameAndEmailById(@Param("id") Long id);
  }

  需要注意的是，new 关键字后面需要指定 DTO 类的完整类名，并且构造函数的参数类型和顺序必须与查询结果的类型和顺序一致。

  方式二：使用 ResultTransformer (Hibernate 特性)

  虽然 JPA 标准没有提供直接将查询结果映射到 DTO 的方法，但 Hibernate 提供了 ResultTransformer 接口，可以实现这个功能。

  @Repository
  public class UserRepositoryImpl implements UserRepositoryCustom {
  
      @PersistenceContext
      private EntityManager entityManager;
  
      @Override
      public List<UserDto> findUsernameAndEmailByNativeQuery() {
          return entityManager.createNativeQuery("SELECT username, email FROM users")
                  .unwrap(NativeQuery.class)
                  .setResultTransformer(Transformers.aliasToBean(UserDto.class))
                  .getResultList();
      }
  }
  
  interface UserRepositoryCustom {
      List<UserDto> findUsernameAndEmailByNativeQuery();
  }
  
  public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long>, UserRepositoryCustom {
  
  }

  在这个例子中，我们使用了 Transformers.aliasToBean(UserDto.class) 来将查询结果映射到 UserDto 对象。aliasToBean 方法会根据字段名来匹配 DTO 中的属性。因此，查询结果中的字段名必须与 DTO 中的属性名一致。 这里使用了原生SQL查询，需要保证SQL查询的字段名和DTO里的字段名一致。

  优点：

  • 类型安全：类定义了返回值的类型，避免了类型转换错误。
  • 灵活：可以自定义类，选择需要查询的字段。
  • 可以使用 Hibernate 的 ResultTransformer 将原生SQL查询结果映射到 DTO，更灵活。

  缺点：

  • 需要定义类，增加代码量。
  • 使用构造函数表达式时，需要注意构造函数的参数类型和顺序。
  • 使用 ResultTransformer 时，需要保证查询结果中的字段名与 DTO 中的属性名一致。

• 动态 Projection (Dynamic Projection)

  动态 Projection 允许我们在运行时动态地指定需要查询的字段。这可以通过使用 Spring Data JPA 的 Specification 接口来实现。

  public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long>, JpaSpecificationExecutor<User> {
  }

  然后，我们可以创建一个 Specification 对象，该对象定义了查询的条件和需要查询的字段。

  public class UserSpecification {
      public static Specification<User> hasUsername(String username) {
          return (root, query, criteriaBuilder) -> {
              query.multiselect(root.get("username"), root.get("email")); // 动态选择字段
              return criteriaBuilder.equal(root.get("username"), username);
          };
      }
  }

  在这个例子中，hasUsername 方法返回一个 Specification 对象，该对象定义了查询的条件（username 等于指定的值）和需要查询的字段（username 和 email）。

  然后，我们可以使用 UserRepository 的 findAll 方法来执行查询：

  List<User> users = userRepository.findAll(UserSpecification.hasUsername("test"));

  需要注意的是，由于我们使用了 query.multiselect() 方法来动态选择字段，因此返回的 User 对象只包含 username 和 email 两个字段的值，其他的字段的值为 null。

  优点：

  • 非常灵活：可以在运行时动态地指定需要查询的字段。

  缺点：

  • 类型不安全：返回的 User 对象只包含部分字段的值，容易导致空指针异常。
  • 代码复杂：需要编写 Specification 对象，增加代码量。
  • 需要谨慎处理返回的实体，避免空指针异常。

3. 如何避免丢字段？

要避免 JPA 查询结果丢失字段，我们需要注意以下几点：

• 明确指定需要查询的字段：

  无论使用哪种 Projection 方式，都要明确指定需要查询的字段。避免使用 SELECT * 这样的查询语句，因为它会查询实体类中定义的所有字段，即使我们并不需要这些字段。

• 正确配置 Projection：

  在使用接口 Projection 或类 Projection 时，要正确配置接口或类，确保它们包含我们需要查询的所有字段。

• 谨慎使用动态 Projection：

  动态 Projection 非常灵活，但也容易导致类型不安全。在使用动态 Projection 时，要谨慎处理返回的实体对象，避免空指针异常。

• 使用 DTO 来封装查询结果：

  使用 DTO 可以将查询结果与实体类解耦，避免直接操作实体类。这样可以提高代码的可维护性和可扩展性。

• 理解 JPA 的默认行为：

  JPA 的默认行为是将查询结果映射到实体类。因此，如果我们需要查询部分字段，就必须使用 Projection。

4. 代码示例：使用 DTO 避免丢字段

下面是一个使用 DTO 来避免丢字段的完整代码示例：

• 实体类：User

  @Entity
  @Table(name = "users")
  public class User {
  
      @Id
      @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
      private Long id;
  
      @Column(name = "username")
      private String username;
  
      @Column(name = "email")
      private String email;
  
      @Column(name = "password")
      private String password;
  
      // Getters and setters...
  }

• DTO 类：UserDto

  public class UserDto {
      private Long id;
      private String username;
      private String email;
  
      public UserDto(Long id, String username, String email) {
          this.id = id;
          this.username = username;
          this.email = email;
      }
  
      // Getters...
  }

• JPA Repository：UserRepository

  public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
      @Query("SELECT new com.example.demo.UserDto(u.id, u.username, u.email) FROM User u WHERE u.id = :id")
      UserDto findUserDtoById(@Param("id") Long id);
  }

• 测试代码：

  @SpringBootTest
  public class UserRepositoryTest {
  
      @Autowired
      private UserRepository userRepository;
  
      @Test
      public void testFindUserDtoById() {
          UserDto userDto = userRepository.findUserDtoById(1L);
          Assertions.assertNotNull(userDto);
          Assertions.assertEquals(1L, userDto.getId());
          Assertions.assertNotNull(userDto.getUsername());
          Assertions.assertNotNull(userDto.getEmail());
      }
  }

在这个例子中，我们定义了一个 UserDto 类，该类包含了我们需要查询的 id、username 和 email 字段。然后，在 UserRepository 中，我们使用 JPQL 的 new 关键字来调用 UserDto 的构造函数，将查询结果映射到 UserDto 对象。这样，我们就可以避免查询结果丢失字段的问题。

5. 表格总结不同 Projection 方式的特性

Projection 方式	优点	缺点	适用场景
接口 Projection	类型安全，灵活，简单	只能查询实体类中存在的字段，需要定义接口，如果使用 @Query 需要注意别名要和接口的方法名一致。	需要查询实体类中的部分字段，并且需要类型安全，代码简洁的场景。
类 Projection	类型安全，灵活，可以使用 Hibernate 的 ResultTransformer 映射原生SQL	需要定义类，使用构造函数表达式时需要注意参数类型和顺序，使用 ResultTransformer 时需要保证字段名一致	需要查询实体类中的部分字段，并且需要类型安全，或者需要使用原生SQL查询的场景。
动态 Projection	非常灵活	类型不安全，代码复杂，需要谨慎处理返回的实体，避免空指针异常	需要在运行时动态地指定需要查询的字段的场景。
默认实体类映射	简单，无需额外配置	查询所有字段，可能造成性能浪费，不灵活	需要查询实体类的所有字段的场景。

6. 常见问题与注意事项

• N+1 问题： 当使用 Projection 时，需要注意 N+1 问题。如果我们在查询结果中包含了关联实体，并且在后续的代码中访问了这些关联实体的属性，就可能会触发 N+1 问题。为了解决 N+1 问题，我们可以使用 JOIN FETCH 语句来预先加载关联实体。
• 性能问题： 查询过多的字段会影响查询性能。因此，我们应该只查询我们需要使用的字段。
• 版本兼容性： 不同的 JPA 实现可能对 Projection 的支持程度有所不同。因此，在使用 Projection 时，需要注意版本兼容性。
• 原生 SQL 字段映射： 使用原生 SQL 时，字段名需要和 DTO 属性名完全一致，才能正确映射。
• 构造器参数顺序： 使用构造器表达式时，构造器的参数顺序必须和查询结果的字段顺序一致。

7. 如何选择合适的 Projection 方式？

选择合适的 Projection 方式取决于具体的应用场景和需求。

• 如果需要查询实体类中的部分字段，并且需要类型安全，代码简洁，那么可以使用接口 Projection。
• 如果需要查询实体类中的部分字段，并且需要类型安全，或者需要使用原生SQL查询，那么可以使用类 Projection。
• 如果需要在运行时动态地指定需要查询的字段，那么可以使用动态 Projection。
• 如果需要查询实体类的所有字段，那么可以使用默认实体类映射。

总结一下，选择合适的 Projection 方式，明确指定需要查询的字段，使用 DTO 来封装查询结果，可以有效地避免 JPA 查询结果丢失字段的问题，并提高代码的可维护性和可扩展性。