如何藉助 NoSQL 提高 JPA 應用效能

【編者按】關注 NoSQL 的動態發展很重要。NoSQL 的好處並不僅限於新的應用開發。在某些案例中，你可以見識到重新訪問現有的、傳統的框架帶來的積極效果，比如說你的 JPA 的實現。本文系國內 ITOM 管理平臺 OneAPM 編譯呈現。

多年以前，筆者在為一家世界頂級汽車公司做電子商務網站專案時，曾經碰到過一個聽起來像科幻故事的概念：通過實體類別來自動實現資料持久儲存。

是的，筆者說的就是現在大家都知道的分散式元件標準（Enterprise JavaBeans）。釋出於1998年，後來被併入 Java EE 的技術規範，它引入了實體（Entity Beans）的概念。當時的想法是提供一個開發框架，讓開發者可以將他們的物件自動對映到相關表格，這樣該框架就可以在資料庫中持續自動將應用程式資料持久儲存。這被稱為 ORM：物件關係對映。

當時是21世紀初，大家還習慣於等待當時最牛的太陽微系統公司（Sun Microsystem）——跟現在蘋果公司的地位差不多——帶來各種重大發明，不過那可真的是模式的變更。它是緊跟物件導向程式設計（Object Oriented programming）出現的概念，不過它本身對主流應用開發世界來說就是一個重大的模式轉變。當時，在一個集中的資料庫中持久儲存資料的概念已經得到廣泛接受，關聯式資料庫也有很多。伺服器端 web 應用開始成為主流，當然，你還得選擇儲存資料的資料庫，雖然關聯式資料庫並不是唯一的選擇，但它們是當時所謂的“桌面應用”的首選。這些都表明，應用儲存和檢索資料的唯一方式是通過執行 SQL 查詢。在很多情況下，這種操作是非常複雜的。

與之相反，Java 完全是物件導向的，不會被理解為表格和關係。關聯式資料庫很容易就能被其他過程式語言藉助 SQL 來採用。當時，Java 還飽受微軟和太陽間的訴訟的影響，該訴訟涉及到 Java 和 IE 間的相容性。開發者們都在討論哪個平臺或者框架能夠勝出：Java 還是微軟新發布的 .NET。

在這種背景下，EJB 提出的自動持久儲存是個令人欣喜，同時又極富創新的概念。不過，當時的硬體現實條件擺出了一個挑戰：雖然這個概念不錯，但是當時的處理硬體尚未準備好。Java 的問題已經足夠證明，被認為是“老派做法”的執行解釋程式碼並不會降低所有程式的速度。在 EJB 要求的多層額外管理中執行這樣的程式碼，更是超出想象。還有別忘了，我們說的是32位單核處理器時代，高階伺服器的記憶體也不過 256 MB 到512 MB!（參考 topdesignmag.com）

時間快進到2016年，Hibernate 已經發布了第5版，根據最新調查，超過73%的 Java 開發是在某個 Java EE 框架下進行的。

自2009年起，隨著 JPA 2.0 的規範出臺，越來越多的應用從這種抽象概念中受益。Gavin King 於2001年開發的 Hibernate ORM 得到廣泛使用，更是起到了推動作用，這是由前 EJB2 式實體類別提供的更簡單的持久化能力實現方法。由於被認證為2010 JPA 2.0 規範的一種實施方法，Hibernate 成為應用開發者們廣泛推崇和使用的技術。

然而，釋出15年以來，開發者論壇關於最初主題的討論依然有很多：如何改善 JPA 的效能表現。雖然硬體速度有了很大提升，同樣的問題依然存在。如今 JPA 成了主流技術，影響著世界上數以萬計的系統，這個問題就變得更加重要。ORM 架構內在的問題並沒有改變：將物件導向的世界對映到關係世界並不是個小任務，需要付出大量的額外努力才能實現無縫對接。

很多年前，Ted Neward 把 ORM 稱為“計算機世界的越南”，把它跟收益遞減規律聯絡在一起：一開始看起來很好，但是你用得越多，要獲得額外收益就越難。在某些時候，因為前期已經付出了資金和時間，你很難“放棄誘餌，轉身跑掉”。他甚至還建議同時使用 ORM 方案和直接的 SQL 方案（或者 JDBC），這樣“就可以繞過那些 ORM 會帶來麻煩的地方”。這跟效能表現有很大關係。

jhades.org 的成員在他們的部落格中提出了一個很好的觀點，他們說，ORM 給自己帶來的主要問題是挑戰（實時）同步兩個完全不同的資料結構。表格、關係和麵向物件這幾個資料結構之間並沒有什麼相似性。結果就是，傳統的關聯式資料庫管理系統在所有的 ORM 實施過程中的表現都有所降低，就是因為 SQL 與這些受益於 ORM 的應用之間沒有相似性，也就是所謂的領域驅動設計（Domain Driven Design）。

但是如今，整個資料庫產業都在經歷變革。過去15年來，你得很有勇氣，才敢避開關聯式資料庫管理系統，使用其他備選方案來持久儲存資料——如果你能找到的話，更不要說你還要費盡力氣解釋自己為什麼要這麼做。如今，大量 NoSQL 資料庫增加了電腦科學出現更多新模式的可能性。說 JPA 不能從中受益簡直是大錯特錯，而且筆者認為它絕對能從中受益。從資料結構的觀點來看，要在 JPA 實現方法中持久儲存資料，很多 NoSQL 方法都更合理，效果也比表格或關係資料管理系統更好。

筆者的研究似乎表明這是真的。我們最近基於自己的鍵值儲存（key-value store，縮寫為 KVS）資料庫引擎 c-treeACE V11 釋出了一個新的 JPA 實現方法。最初的測試結果表明，在使用 c-treeACE 替代 SQL 資料庫後，效能提升了30%。

實現這種效果是通過有效利用一種智慧對映方法，能夠識別出那些可以在低層級 KVS 中執行的檢索，從而避免繁冗、不必要的 SQL。由於 c-treeACE 是一種多模式資料庫，與資料庫互動的層（Java 持久儲存層，縮寫為 JPL）能夠在 SQL 和 NoSQL 之間自如轉換，從而優化每次 query.z 的執行。

總之，關注 NoSQL 的各種動態發展很重要。NoSQL 的好處並不僅限於新的應用開發。在某些案例中，你可以見識到重新訪問現有的、傳統的框架帶來的積極效果，比如說你的 JPA 的實現。無論你是用 Hibernate，或者其他 ORM 框架，資料庫替換都會是一個低風險、小投入的專案。你可能會發現，你很快就能節省幾千美元。

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本文轉自 OneAPM 官方部落格

原文地址：https://dzone.com/articles/how-to-improve-performance-of-your-jpa-application