使用 Spring Boot 构建 TiDB 应用程序

作者：王琦智

本教程向你展示如何使用 TiDB 构建 Spring Boot Web 应用程序。使用 Spring Data JPA 模块作为数据访问能力的框架。此示例应用程序的代码仓库可在 Github 下载。

这是一个较为完整的构建 Restful API 的示例应用程序，展示了一个使用 TiDB 作为数据库的通用 Spring Boot 后端服务。设计了以下过程，用于还原一个现实场景：

这是一个关于游戏的例子，每个玩家有两个属性：金币数 coins 和货物数 goods。且每个玩家都拥有一个字段 id，作为玩家的唯一标识。玩家在金币数和货物数充足的情况下，可以自由的交易。

你可以以此示例为基础，构建自己的应用程序。

建议： 在云原生开发环境中尝试 Spring Boot 构建 TiDB 应用程序。 预配置完成的环境，自动启动 TiDB 集群，获取和运行代码，只需要一个链接。 现在就试试

第 1 步：启动你的 TiDB 集群

本节将介绍 TiDB 集群的启动方法。

使用 TiDB Cloud 免费集群

创建免费集群

使用本地集群

此处将简要叙述启动一个测试集群的过程，若需查看正式环境集群部署，或查看更详细的部署内容，请查阅本地启动 TiDB。

部署本地测试集群

适用场景：利用本地 macOS 或者单机 Linux 环境快速部署 TiDB 测试集群，体验 TiDB 集群的基本架构，以及 TiDB、TiKV、PD、监控等基础组件的运行

1. 下载并安装 TiUP。

   {{< copyable "shell-regular" >}}

   curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://tiup-mirrors.pingcap.com/install.sh | sh

2. 声明全局环境变量。

   注意：

   TiUP 安装完成后会提示对应 profile 文件的绝对路径。在执行以下 source 命令前，需要根据 profile 文件的实际位置修改命令。

   {{< copyable "shell-regular" >}}

   source .bash_profile

3. 在当前 session 执行以下命令启动集群。

   • 直接执行tiup playground 命令会运行最新版本的 TiDB 集群，其中 TiDB、TiKV、PD 和 TiFlash 实例各 1 个：

     {{< copyable "shell-regular" >}}

     tiup playground

   • 也可以指定 TiDB 版本以及各组件实例个数，命令类似于：

     {{< copyable "shell-regular" >}}

     tiup playground v5.4.0 --db 2 --pd 3 --kv 3

   上述命令会在本地下载并启动某个版本的集群（例如 v5.4.0）。最新版本可以通过执行tiup list tidb 来查看。运行结果将显示集群的访问方式：

   CLUSTER START SUCCESSFULLY, Enjoy it ^-^
   To connect TiDB: mysql --comments --host 127.0.0.1 --port 4001 -u root -p (no password)
   To connect TiDB: mysql --comments --host 127.0.0.1 --port 4000 -u root -p (no password)
   To view the dashboard: http://127.0.0.1:2379/dashboard
   PD client endpoints: [127.0.0.1:2379 127.0.0.1:2382 127.0.0.1:2384]
   To view the Prometheus: http://127.0.0.1:9090
   To view the Grafana: http://127.0.0.1:3000

注意：

• 支持 v5.2.0 及以上版本的 TiDB 在 Apple M1 芯片的机器上运行 tiup playground。
• 以这种方式执行的 playground，在结束部署测试后 TiUP 会清理掉原集群数据，重新执行该命令后会得到一个全新的集群。
• 若希望持久化数据，可以执行 TiUP 的 --tag 参数：tiup --tag <your-tag> playground ...，详情参考 TiUP 参考手册。

[第 2 步：安装 JDK](https://tidb.net/blog/8bf0094c#第 2 步：安装 JDK )

请在你的计算机上下载并安装 Java Development Kit (JDK)，这是 Java 开发的必备工具。Spring Boot 支持 Java 版本 8 以上的 JDK，由于 Hibernate 版本的缘故，推荐使用 Java 版本 11 以上的 JDK 。

示例应用程序同时支持 Oracle JDK 和 OpenJDK，请自行选择，本教程将使用 版本 17 的 OpenJDK。

第 3 步：安装 Maven

此示例应用程序使用 Maven 来管理应用程序的依赖项。Spring 支持的 Maven 版本为 3.2 以上，作为依赖管理软件，推荐使用当前最新稳定版本的 Maven。

这里给出命令行安装 Maven 的办法：

• macOS 安装：

  {{< copyable "shell-regular" >}}

  brew install maven

• 基于 Debian 的 Linux 发行版上安装(如 Ubuntu 等)：

  {{< copyable "shell-regular" >}}

  apt-get install maven

• 基于 Red Hat 的 Linux 发行版上安装(如 Fedora、CentOS 等)：

• dnf 包管理器

  {{< copyable "shell-regular" >}}

  dnf install maven

• yum 包管理器

  {{< copyable "shell-regular" >}}

  yum install maven

其他安装方法，请参考 Maven 官方文档。

第 4 步：获取应用程序代码

请下载或克隆示例代码库，并进入到目录spring-jpa-hibernate中。

创建相同依赖空白程序（可选）

本程序使用 Spring Initializr 构建。你可以在这个网页上通过点选以下选项并更改少量配置，来快速得到一个与本示例程序相同依赖的空白应用程序，配置项如下：

Project

• Maven Project

Language

• Java

Spring Boot

• 3.0.0-M2

Project Metadata

• Group: com.pingcap
• Artifact: spring-jpa-hibernate
• Name: spring-jpa-hibernate
• Package name: com.pingcap
• Packaging: Jar
• Java: 17

Dependencies

• Spring Web
• Spring Data JPA
• MySQL Driver

配置完毕后如图所示：

注意： 尽管 SQL 相对标准化，但每个数据库供应商都使用 ANSI SQL 定义语法的子集和超集。这被称为数据库的方言。 Hibernate 通过其 org.hibernate.dialect.Dialect 类和每个数据库供应商的各种子类来处理这些方言的变化。 在大多数情况下，Hibernate 将能够通过在启动期间通过 JDBC 连接的一些返回值来确定要使用的正确方言。有关 Hibernate 确定要使用的正确方言的能力（以及你影响该解析的能力）的信息，请参阅方言解析。 如果由于某种原因无法确定正确的方言，或者你想使用自定义方言，则需要设置 hibernate.dialect 配置项。 —— 节选自 Hibernate 官方文档： Database Dialect

随后，此项目即可正常使用，但仅可使用 TiDB 与 MySQL 相同的能力部分，即使用 MySQL 方言。这是由于 Hibernate 支持 TiDB 方言的版本为 6.0.0.Beta2 以上，而 Spring Data JPA 对 Hibernate 的默认依赖版本为 5.6.4.Final。所以，推荐对 pom.xml 作出以下修改：

1. 如此依赖文件中所示，将 Spring Data JPA 内引入的 jakarta 包进行排除，即将：

   {{< copyable "" >}}

   <dependency>
       <groupId>org.springframework.boot</groupId>
       <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
   </dependency>

   更改为：

   {{< copyable "" >}}

   <dependency>
       <groupId>org.springframework.boot</groupId>
       <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
       <exclusions>
           <exclusion>
               <groupId>org.hibernate</groupId>
               <artifactId>hibernate-core-jakarta</artifactId>
           </exclusion>
       </exclusions>
   </dependency>

2. 随后如此依赖文件中所示，引入 6.0.0.Beta2 版本以上的 Hibernate 依赖，此处以 6.0.0.CR2版本为例：

   {{< copyable "" >}}

   <dependency>
       <groupId>org.hibernate.orm</groupId>
       <artifactId>hibernate-core</artifactId>
       <version>6.0.0.CR2</version>
   </dependency>

3. 更改完毕后即可获取一个空白的，拥有与示例程序相同依赖的 Spring Boot 应用程序。

第 5 步：运行应用程序

此处对应用程序代码进行编译和运行，将产生一个 Web 应用程序。Hibernate 将创建一个 在数据库 test 内的表 player_jpa，如果你想应用程序的 Restful API 进行请求，这些请求将会在 TiDB 集群上运行数据库事务。

如果你想了解有关此应用程序的代码的详细信息，可参阅本教程下方的实现细节。

第 5 步第 1 部分：TiDB Cloud 更改参数

若你使用非本地默认集群、TiDB Cloud 或其他远程集群，更改 application.yml (位于 src/main/resources 内) 关于 spring.datasource.url、spring.datasource.username、spring.datasource.password 的参数：

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost:4000/test
    username: root
    #    password: xxx
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
  jpa:
    show-sql: true
    database-platform: org.hibernate.dialect.TiDBDialect
    hibernate:
      ddl-auto: create-drop

若你设定的密码为 123456，而且从 TiDB Cloud 得到的连接字符串为：

mysql --connect-timeout 15 -u root -h xxx.tidbcloud.com -P 4000 -p

那么此处应将参数更改为：

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://xxx.tidbcloud.com:4000/test
    username: root
    password: 123456
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
  jpa:
    show-sql: true
    database-platform: org.hibernate.dialect.TiDBDialect
    hibernate:
      ddl-auto: create-drop

第 5 步第 2 部分：运行

打开终端，确保你已经进入 spring-jpa-hibernate 目录，若还未在此目录，请使用命令进入：

cd <path>/tidb-example-java/spring-jpa-hibernate

使用 Make 构建并运行

make

手动构建并运行

推荐你使用 Make 方式进行构建并运行，当然，若你希望手动进行构建，请依照以下步骤逐步运行，可以得到相同的结果：

清除缓存并打包：

mvn clean package

运行应用程序的 JAR 文件：

java -jar target/spring-jpa-hibernate-0.0.1.jar

第 5 步第 3 部分：输出

输出的最后部分应如下所示：

  .   ____          _            __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
 \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::             (v3.0.0-M1)

2022-03-28 18:46:01.429  INFO 14923 --- [           main] com.pingcap.App                          : Starting App v0.0.1 using Java 17.0.2 on CheesedeMacBook-Pro.local with PID 14923 (/path/code/tidb-example-java/spring-jpa-hibernate/target/spring-jpa-hibernate-0.0.1.jar started by cheese in /path/code/tidb-example-java/spring-jpa-hibernate)
2022-03-28 18:46:01.430  INFO 14923 --- [           main] com.pingcap.App                          : No active profile set, falling back to default profiles: default
2022-03-28 18:46:01.709  INFO 14923 --- [           main] .s.d.r.c.RepositoryConfigurationDelegate : Bootstrapping Spring Data JPA repositories in DEFAULT mode.
2022-03-28 18:46:01.733  INFO 14923 --- [           main] .s.d.r.c.RepositoryConfigurationDelegate : Finished Spring Data repository scanning in 20 ms. Found 1 JPA repository interfaces.
2022-03-28 18:46:02.010  INFO 14923 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat initialized with port(s): 8080 (http)
2022-03-28 18:46:02.016  INFO 14923 --- [           main] o.apache.catalina.core.StandardService   : Starting service [Tomcat]
2022-03-28 18:46:02.016  INFO 14923 --- [           main] org.apache.catalina.core.StandardEngine  : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/10.0.16]
2022-03-28 18:46:02.050  INFO 14923 --- [           main] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/]       : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2022-03-28 18:46:02.051  INFO 14923 --- [           main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 598 ms
2022-03-28 18:46:02.143  INFO 14923 --- [           main] o.hibernate.jpa.internal.util.LogHelper  : HHH000204: Processing PersistenceUnitInfo [name: default]
2022-03-28 18:46:02.173  INFO 14923 --- [           main] org.hibernate.Version                    : HHH000412: Hibernate ORM core version 6.0.0.CR2
2022-03-28 18:46:02.262  WARN 14923 --- [           main] org.hibernate.orm.deprecation            : HHH90000021: Encountered deprecated setting [javax.persistence.sharedCache.mode], use [jakarta.persistence.sharedCache.mode] instead
2022-03-28 18:46:02.324  INFO 14923 --- [           main] com.zaxxer.hikari.HikariDataSource       : HikariPool-1 - Starting...
2022-03-28 18:46:02.415  INFO 14923 --- [           main] com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool        : HikariPool-1 - Added connection com.mysql.cj.jdbc.ConnectionImpl@2575f671
2022-03-28 18:46:02.416  INFO 14923 --- [           main] com.zaxxer.hikari.HikariDataSource       : HikariPool-1 - Start completed.
2022-03-28 18:46:02.443  INFO 14923 --- [           main] SQL dialect                              : HHH000400: Using dialect: org.hibernate.dialect.TiDBDialect
Hibernate: drop table if exists player_jpa
Hibernate: drop sequence player_jpa_id_seq
Hibernate: create sequence player_jpa_id_seq start with 1 increment by 1
Hibernate: create table player_jpa (id bigint not null, coins integer, goods integer, primary key (id)) engine=InnoDB
2022-03-28 18:46:02.883  INFO 14923 --- [           main] o.h.e.t.j.p.i.JtaPlatformInitiator       : HHH000490: Using JtaPlatform implementation: [org.hibernate.engine.transaction.jta.platform.internal.NoJtaPlatform]
2022-03-28 18:46:02.888  INFO 14923 --- [           main] j.LocalContainerEntityManagerFactoryBean : Initialized JPA EntityManagerFactory for persistence unit 'default'
2022-03-28 18:46:03.125  WARN 14923 --- [           main] org.hibernate.orm.deprecation            : HHH90000021: Encountered deprecated setting [javax.persistence.lock.timeout], use [jakarta.persistence.lock.timeout] instead
2022-03-28 18:46:03.132  WARN 14923 --- [           main] org.hibernate.orm.deprecation            : HHH90000021: Encountered deprecated setting [javax.persistence.lock.timeout], use [jakarta.persistence.lock.timeout] instead
2022-03-28 18:46:03.168  WARN 14923 --- [           main] JpaBaseConfiguration$JpaWebConfiguration : spring.jpa.open-in-view is enabled by default. Therefore, database queries may be performed during view rendering. Explicitly configure spring.jpa.open-in-view to disable this warning
2022-03-28 18:46:03.307  INFO 14923 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''
2022-03-28 18:46:03.311  INFO 14923 --- [           main] com.pingcap.App                          : Started App in 2.072 seconds (JVM running for 2.272)

输出日志中，提示应用程序在启动过程中做了什么，这里显示应用程序使用 Tomcat 启动了一个 Servlet，使用 Hibernate 作为 ORM ，HikariCP 作为数据库连接池的实现，使用了 org.hibernate.dialect.TiDBDialect 作为数据库方言。启动后，Hibernate 删除并重新创建了表 player_jpa，及序列 player_jpa_id_seq。在启动的最后，监听了 8080 端口，对外提供 HTTP 服务。

如果你想了解有关此应用程序的代码的详细信息，可参阅本教程下方的实现细节。

[第 6 步：HTTP 请求](https://tidb.net/blog/8bf0094c#第 6 步：HTTP 请求 )

服务完成运行后，即可使用 HTTP 接口请求后端程序。http://localhost:8080 是服务提供根地址。此处使用一系列的 HTTP 请求来演示如何使用该服务。

第 6 步第 1 部分：使用 Postman 请求(推荐

你可下载此配置文件到本地，并导入 Postman，导入后如图所示：

增加玩家

点击 Create 标签，点击 Send 按钮，发送 Post 形式的 http://localhost:8080/player/ 请求。返回值为增加的玩家个数，预期为 1。

使用 ID 获取玩家信息

点击 GetByID 标签，点击 Send 按钮，发送 Get 形式的 http://localhost:8080/player/1 请求。返回值为 ID 为 1 的玩家信息。

使用 Limit 批量获取玩家信息

点击 GetByLimit 标签，点击 Send 按钮，发送 Get 形式的 http://localhost:8080/player/limit/3 请求。返回值为最多 3 个玩家的信息列表。

分页获取玩家信息

点击 GetByPage 标签，点击 Send 按钮，发送 Get 形式的 http://localhost:8080/player/page?index=0&size=2 请求。返回值为 index 为 0 的页，每页有 2 个玩家信息列表。此外，还包含了分页信息，如偏移量、总页数、是否排序等。

Postman-GetByPage

获取玩家个数

点击 Count 标签，点击 Send 按钮，发送 Get 形式的 http://localhost:8080/player/count 请求。返回值为玩家个数。

玩家交易

点击 Trade 标签，点击 Send 按钮，发送 Put 形式的 http://localhost:8080/player/trade 请求，请求参数为售卖玩家 ID sellID、购买玩家 ID buyID、购买货物数量 amount、购买消耗金币数 price。返回值为交易是否成功。当出现售卖玩家货物不足、购买玩家金币不足或数据库错误时，交易将不成功，且由于数据库事务保证，不会有玩家的金币或货物丢失的情况。

第 6 步第 2 部分：使用 curl 请求

当然，你也可以直接使用 curl 进行请求。

增加玩家

使用 Post 方法请求 /player 端点请求来增加玩家，即：

curl --location --request POST 'http://localhost:8080/player/' --header 'Content-Type: application/json' --data-raw '[{"coins":100,"goods":20}]'

这里使用 JSON 作为信息的载荷。表示需要创建一个金币数 coins 为 100，货物数 goods 为 20 的玩家。返回值为创建的玩家个数。

1

使用 ID 获取玩家信息

使用 Get 方法请求 /player 端点请求来获取玩家信息，额外的需要在路径上给出玩家的 id 参数，即 /player/{id} ，例如在请求 id 为 1 的玩家时：

curl --location --request GET 'http://localhost:8080/player/1'

返回值为玩家的信息：

{
  "coins": 200,
  "goods": 10,
  "id": 1
}

使用 Limit 批量获取玩家信息

使用 Get 方法请求 /player/limit 端点请求来获取玩家信息，额外的需要在路径上给出限制查询的玩家信息的总数，即 /player/limit/{limit} ，例如在请求最多 3 个玩家的信息时：

curl --location --request GET 'http://localhost:8080/player/limit/3'

返回值为玩家信息的列表：

[
  {
    "coins": 200,
    "goods": 10,
    "id": 1
  },
  {
    "coins": 0,
    "goods": 30,
    "id": 2
  },
  {
    "coins": 100,
    "goods": 20,
    "id": 3
  }
]

分页获取玩家信息

使用 Get 方法请求 /player/page 端点请求来分页获取玩家信息，额外的需要使用 URL 参数 ，例如在请求页面序号 index 为 0，每页最大请求量 size 为 2 时：

curl --location --request GET 'http://localhost:8080/player/page?index=0&size=2'

返回值为 index 为 0 的页，每页有 2 个玩家信息列表。此外，还包含了分页信息，如偏移量、总页数、是否排序等。

{
  "content": [
    {
      "coins": 200,
      "goods": 10,
      "id": 1
    },
    {
      "coins": 0,
      "goods": 30,
      "id": 2
    }
  ],
  "empty": false,
  "first": true,
  "last": false,
  "number": 0,
  "numberOfElements": 2,
  "pageable": {
    "offset": 0,
    "pageNumber": 0,
    "pageSize": 2,
    "paged": true,
    "sort": {
      "empty": true,
      "sorted": false,
      "unsorted": true
    },
    "unpaged": false
  },
  "size": 2,
  "sort": {
    "empty": true,
    "sorted": false,
    "unsorted": true
  },
  "totalElements": 4,
  "totalPages": 2
}

获取玩家个数

使用 Get 方法请求 /player/count 端点请求来获取玩家个数：

curl --location --request GET 'http://localhost:8080/player/count'

返回值为玩家个数

4

玩家交易

使用 Put 方法请求 /player/trade 端点请求来发起玩家间的交易，即：

curl --location --request PUT 'http://localhost:8080/player/trade' \
  --header 'Content-Type: application/x-www-form-urlencoded' \
  --data-urlencode 'sellID=1' \
  --data-urlencode 'buyID=2' \
  --data-urlencode 'amount=10' \
  --data-urlencode 'price=100'

这里使用 Form Data 作为信息的载荷。表示售卖玩家 ID sellID 为 1、购买玩家 ID buyID 为 2、购买货物数量 amount 为 10、购买消耗金币数 price 为 100。返回值为交易是否成功。当出现售卖玩家货物不足、购买玩家金币不足或数据库错误时，交易将不成功，且由于数据库事务保证，不会有玩家的金币或货物丢失的情况。

true

[第 6 步第 3 部分：使用 Shell 脚本请求](https://tidb.net/blog/8bf0094c#第 6 步：HTTP 请求 /第 6 步第 3 部分：使用 Shell 脚本请求 )

这里已经将请求过程编写为 Shell 脚本，以方便大家的测试，脚本将会做以下操作：

1. 循环创建 10 名玩家
2. 获取 id 为 1 的玩家信息
3. 获取至多 3 名玩家信息列表
4. 获取 index 为 0 ，size 为 2 的一页玩家信息
5. 获取玩家总数
6. id 为 1 的玩家作为售出方，id 为 2 的玩家作为购买方，购买 10 个货物，耗费 100 金币

你可以使用 make request 或 ./request.sh 命令运行此脚本，结果应如下所示：

> make request
./request.sh
loop to create 10 players:
1111111111

get player 1:
{"id":1,"coins":200,"goods":10}

get players by limit 3:
[{"id":1,"coins":200,"goods":10},{"id":2,"coins":0,"goods":30},{"id":3,"coins":100,"goods":20}]

get first players:
{"content":[{"id":1,"coins":200,"goods":10},{"id":2,"coins":0,"goods":30}],"pageable":{"sort":{"empty":true,"unsorted":true,"sorted":false},"offset":0,"pageNumber":0,"pageSize":2,"paged":true,"unpaged":false},"last":false,"totalPages":7,"totalElements":14,"first":true,"size":2,"number":0,"sort":{"empty":true,"unsorted":true,"sorted":false},"numberOfElements":2,"empty":false}

get players count:
14

trade by two players:
false

实现细节

本小节介绍示例应用程序项目中的组件。

总览

本示例项目的大致目录树如下所示（删除了有碍理解的部分）：

.
├── pom.xml
└── src
    └── main
        ├── java
        │   └── com
        │       └── pingcap
        │           ├── App.java
        │           ├── controller
        │           │   └── PlayerController.java
        │           ├── dao
        │           │   ├── PlayerBean.java
        │           │   └── PlayerRepository.java
        │           └── service
        │               ├── PlayerService.java
        │               └── impl
        │                   └── PlayerServiceImpl.java
        └── resources
            └── application.yml

其中：

• pom.xml 内声明了项目的 Maven 配置，如依赖，打包等
• application.yml 内声明了项目的用户配置，如数据库地址、密码、使用的数据库方言等
• App.java 是项目的入口
• controller 是项目对外暴露 HTTP 接口的包
• service 是项目实现接口与逻辑的包
• dao 是项目实现与数据库连接并完成数据持久化的包

配置

本节将简要介绍 pom.xml 文件中的 Maven 配置，及 application.yml 文件中的用户配置。

Maven 配置

pom.xml 文件为 Maven 配置，在文件内声明了项目的 Maven 依赖，打包方法，打包信息等，你可以通过创建相同依赖空白程序 这一节来复刻此配置文件的生成流程，当然，也可直接复制至你的项目来使用。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
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   <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
   <parent>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
      <version>3.0.0-M1</version>
      <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
   </parent>

   <groupId>com.pingcap</groupId>
   <artifactId>spring-jpa-hibernate</artifactId>
   <version>0.0.1</version>
   <name>spring-jpa-hibernate</name>
   <description>an example for spring boot, jpa, hibernate and TiDB</description>

   <properties>
      <java.version>17</java.version>
      <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
      <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
   </properties>

   <dependencies>
      <dependency>
         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
         <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
         <exclusions>
            <exclusion>
               <groupId>org.hibernate</groupId>
               <artifactId>hibernate-core-jakarta</artifactId>
            </exclusion>
         </exclusions>
      </dependency>

      <dependency>
         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
         <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
      </dependency>

      <dependency>
         <groupId>mysql</groupId>
         <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
         <scope>runtime</scope>
      </dependency>

      <dependency>
         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
         <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
         <scope>test</scope>
      </dependency>

      <dependency>
         <groupId>org.hibernate.orm</groupId>
         <artifactId>hibernate-core</artifactId>
         <version>6.0.0.CR2</version>
      </dependency>
   </dependencies>

   <build>
      <plugins>
         <plugin>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
         </plugin>
      </plugins>
   </build>

   <repositories>
      <repository>
         <id>spring-milestones</id>
         <name>Spring Milestones</name>
         <url>https://repo.spring.io/milestone</url>
         <snapshots>
            <enabled>false</enabled>
         </snapshots>
      </repository>
   </repositories>
   <pluginRepositories>
      <pluginRepository>
         <id>spring-milestones</id>
         <name>Spring Milestones</name>
         <url>https://repo.spring.io/milestone</url>
         <snapshots>
            <enabled>false</enabled>
         </snapshots>
      </pluginRepository>
   </pluginRepositories>
</project>

用户配置

application.yml 此配置文件声明了用户配置，如数据库地址、密码、使用的数据库方言等。

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost:4000/test
    username: root
    #    password: xxx
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
  jpa:
    show-sql: true
    database-platform: org.hibernate.dialect.TiDBDialect
    hibernate:
      ddl-auto: create-drop

此配置格式为 YAML 格式。其中：

• spring.datasource.url : 数据库连接的 URL。
• spring.datasource.url : 数据库用户名。
• spring.datasource.password : 数据库密码，此项为空，需注释或删除。
• spring.datasource.driver-class-name : 数据库驱动，因为 TiDB 与 MySQL 兼容，则此处使用与 mysql-connector-java 适配的驱动类 com.mysql.cj.jdbc.Driver。
• jpa.show-sql : 为 true 时将打印 JPA 运行的 SQL。
• jpa.database-platform : 选用的数据库方言，此处连接了 TiDB，自然选择 TiDB 方言，注意，此方言在 6.0.0.Beta2 版本后的 Hibernate 中才可选择，请注意依赖版本。
• jpa.hibernate.ddl-auto : 此处选择的 create-drop 将会在程序开始时创建表，退出时删除表。请勿在正式环境使用，但此处为示例程序，希望尽量不影响数据库数据，因此选择了此选项。

入口文件

入口文件 App.java：

package com.pingcap;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.boot.context.ApplicationPidFileWriter;

@SpringBootApplication
public class App {
   public static void main(String[] args) {
      SpringApplication springApplication = new SpringApplication(App.class);
      springApplication.addListeners(new ApplicationPidFileWriter("spring-jpa-hibernate.pid"));
      springApplication.run(args);
   }
}

入口类比较简单，首先，有一个 Spring Boot 应用程序的标准配置注解 @SpringBootApplication。有关详细信息，请参阅 Spring Boot 官方文档中的 Using the @SpringBootApplication Annotation 。随后，使用 ApplicationPidFileWriter 在程序启动过程中，写下一个名为 spring-jpa-hibernate.pid的 PID (process identification number) 文件，可从外部使用此 PID 文件关闭此应用程序。

数据库持久层

数据库持久层，即 dao 包内，实现了数据对象的持久化。

实体对象

PlayerBean.java 文件为实体对象，这个对象对应了数据库的一张表。

package com.pingcap.dao;

import jakarta.persistence.*;

/**
 * it's core entity in hibernate
 * @Table appoint to table name
 */
@Entity
@Table(name = "player_jpa")
public class PlayerBean {
    /**
     * @ID primary key
     * @GeneratedValue generated way. this field will use generator named "player_id"
     * @SequenceGenerator using `sequence` feature to create a generator,
     *    and it named "player_jpa_id_seq" in database, initial form 1 (by `initialValue`
     *    parameter default), and every operator will increase 1 (by `allocationSize`)
     */
    @Id
    @GeneratedValue(generator="player_id")
    @SequenceGenerator(name="player_id", sequenceName="player_jpa_id_seq", allocationSize=1)
    private Long id;

    /**
     * @Column field
     */
    @Column(name = "coins")
    private Integer coins;
    @Column(name = "goods")
    private Integer goods;

    public Long getId() {
        return id;
    }

    public void setId(Long id) {
        this.id = id;
    }

    public Integer getCoins() {
        return coins;
    }

    public void setCoins(Integer coins) {
        this.coins = coins;
    }

    public Integer getGoods() {
        return goods;
    }

    public void setGoods(Integer goods) {
        this.goods = goods;
    }
}

这里可以看到，实体类中有很多注解，这些注解给了 Hibernate 额外的信息，用以绑定实体类和表：

• @Entity 声明 PlayerBean 是一个实体类。
• @Table 使用注解属性 name 将此实体类和表 player_jpa 关联。
• @Id 声明此属性关联表的主键列。
• @GeneratedValue 表示自动生成该列的值，而不应手动设置，使用属性 generator 指定生成器的名称为 player_id。
• @SequenceGenerator 声明一个使用序列的生成器，使用注解属性 name 声明生成器的名称为 player_id （与 @GeneratedValue 中指定的名称需保持一致）。随后使用注解属性 sequenceName 指定数据库中序列的名称。最后，使用注解属性 allocationSize 声明序列的步长为 1。
• @Column 将每个私有属性声明为表 player_jpa 的一列，使用注解属性 name 确定属性对应的列名。

存储库

为了抽象数据库层，Spring 应用程序使用 Repository 接口，或者 Repository 的子接口。 这个接口映射到一个数据库对象，常见的，比如会映射到一个表上。JPA 会实现一些预制的方法，比如 INSERT ，或使用主键的 SELECT 等。

package com.pingcap.dao;

import jakarta.persistence.LockModeType;
import org.springframework.data.domain.Page;
import org.springframework.data.domain.Pageable;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;
import org.springframework.data.jpa.repository.Lock;
import org.springframework.data.jpa.repository.Query;
import org.springframework.data.repository.query.Param;
import org.springframework.stereotype.Repository;

import java.util.List;

@Repository
public interface PlayerRepository extends JpaRepository<PlayerBean, Long> {
    /**
     * use HQL to query by page
     * @param pageable a pageable parameter required by hibernate
     * @return player list package by page message
     */
    @Query(value = "SELECT player_jpa FROM PlayerBean player_jpa")
    Page<PlayerBean> getPlayersByPage(Pageable pageable);

    /**
     * use SQL to query by limit, using named parameter
     * @param limit sql parameter
     * @return player list (max size by limit)
     */
    @Query(value = "SELECT * FROM player_jpa LIMIT :limit", nativeQuery = true)
    List<PlayerBean> getPlayersByLimit(@Param("limit") Integer limit);

    /**
     * query player and add a lock for update
     * @param id player id
     * @return player
     */
    @Lock(value = LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE)
    @Query(value = "SELECT player FROM PlayerBean player WHERE player.id = :id")
    // @Query(value = "SELECT * FROM player_jpa WHERE id = :id FOR UPDATE", nativeQuery = true)
    PlayerBean getPlayerAndLock(@Param("id") Long id);
}

PlayerRepository 拓展了 Spring 用于 JPA 数据访问所使用的接口 JpaRepository。使用 @Query注解，告诉 Hibernate 此接口如何实现查询。在此处使用了两种查询语句的语法，其中，在接口 getPlayersByPage 中的查询语句使用的是一种被 Hibernate 称为 HQL (Hibernate Query Language) 的语法。而接口 getPlayersByLimit 中使用的是普通的 SQL，在使用 SQL 语法时，需要将 @Query的注解参数 nativeQuery 设置为 true。

在 getPlayersByLimit 注解的 SQL 中，:limit 在 Hibernate 中被称为命名参数，Hibernate 将按名称自动寻找并拼接注解所在接口内的参数。你也可以使用 @Param 来指定与参数不同的名称用于注入。

在 getPlayerAndLock 中，使用了一个注解 @Lock，此注解声明此处使用悲观锁进行锁定，如需了解更多其他锁定方式，可查看实体锁定文档。此处的 @Lock 仅可与 HQL 搭配使用，否则将会产生错误。当然，如果你希望直接使用 SQL 进行锁定，可直接使用注释部分的注解：

@Query(value = "SELECT * FROM player_jpa WHERE id = :id FOR UPDATE", nativeQuery = true)

直接使用 SQL 的 FOR UPDATE 来增加锁。你也可通过 TiDB SELECT 文档 进行更深层次的原理学习。

逻辑实现

逻辑实现层，即 service 包，内含了项目实现的接口与逻辑

接口

PlayerService.java 文件内定义了逻辑接口，实现接口，而不是直接编写一个类的原因，是尽量使例子贴近实际使用，体现设计的开闭原则。你也可以省略掉此接口，在依赖类中直接注入实现类，但并不推荐这样做。

package com.pingcap.service;

import com.pingcap.dao.PlayerBean;
import org.springframework.data.domain.Page;

import java.util.List;

public interface PlayerService {
    /**
     * create players by passing in a List of PlayerBean
     *
     * @param players will create players list
     * @return The number of create accounts
     */
    Integer createPlayers(List<PlayerBean> players);

    /**
     * buy goods and transfer funds between one player and another in one transaction
     * @param sellId sell player id
     * @param buyId buy player id
     * @param amount goods amount, if sell player has not enough goods, the trade will break
     * @param price price should pay, if buy player has not enough coins, the trade will break
     */
    void buyGoods(Long sellId, Long buyId, Integer amount, Integer price) throws RuntimeException;

    /**
     * get the player info by id.
     *
     * @param id player id
     * @return the player of this id
     */
    PlayerBean getPlayerByID(Long id);

    /**
     * get a subset of players from the data store by limit.
     *
     * @param limit return max size
     * @return player list
     */
    List<PlayerBean> getPlayers(Integer limit);

    /**
     * get a page of players from the data store.
     *
     * @param index page index
     * @param size page size
     * @return player list
     */
    Page<PlayerBean> getPlayersByPage(Integer index, Integer size);

    /**
     * count players from the data store.
     *
     * @return all players count
     */
    Long countPlayers();
}

实现 (重要)

PlayerService.java 文件内实现了 PlayerService 接口，所有数据操作逻辑都编写在这里。

package com.pingcap.service.impl;

import com.pingcap.dao.PlayerBean;
import com.pingcap.dao.PlayerRepository;
import com.pingcap.service.PlayerService;
import jakarta.transaction.Transactional;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.domain.Page;
import org.springframework.data.domain.PageRequest;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.List;

/**
 * PlayerServiceImpl implements PlayerService interface
 * @Transactional it means every method in this class, will package by a pair of
 *     transaction.begin() and transaction.commit(). and it will be call
 *     transaction.rollback() when method throw an exception
 */
@Service
@Transactional
public class PlayerServiceImpl implements PlayerService {
    @Autowired
    private PlayerRepository playerRepository;

    @Override
    public Integer createPlayers(List<PlayerBean> players) {
        return playerRepository.saveAll(players).size();
    }

    @Override
    public void buyGoods(Long sellId, Long buyId, Integer amount, Integer price) throws RuntimeException {
        PlayerBean buyPlayer = playerRepository.getPlayerAndLock(buyId);
        PlayerBean sellPlayer = playerRepository.getPlayerAndLock(sellId);
        if (buyPlayer == null || sellPlayer == null) {
            throw new RuntimeException("sell or buy player not exist");
        }

        if (buyPlayer.getCoins() < price || sellPlayer.getGoods() < amount) {
            throw new RuntimeException("coins or goods not enough, rollback");
        }

        buyPlayer.setGoods(buyPlayer.getGoods() + amount);
        buyPlayer.setCoins(buyPlayer.getCoins() - price);
        playerRepository.save(buyPlayer);

        sellPlayer.setGoods(sellPlayer.getGoods() - amount);
        sellPlayer.setCoins(sellPlayer.getCoins() + price);
        playerRepository.save(sellPlayer);
    }

    @Override
    public PlayerBean getPlayerByID(Long id) {
        return playerRepository.findById(id).orElse(null);
    }

    @Override
    public List<PlayerBean> getPlayers(Integer limit) {
        return playerRepository.getPlayersByLimit(limit);
    }

    @Override
    public Page<PlayerBean> getPlayersByPage(Integer index, Integer size) {
        return playerRepository.getPlayersByPage(PageRequest.of(index, size));
    }

    @Override
    public Long countPlayers() {
        return playerRepository.count();
    }
}

这里使用了 @Service 这个注解，声明此对象的生命周期交由 Spring 管理。

注意，除了有 @Service 注解之外，PlayerServiceImpl 实现类还有一个 @Transactional 注解。当在应用程序中启用事务管理时 (可使用 @EnableTransactionManagement 打开，但 Spring Boot 默认开启，无需再次手动配置)，Spring 会自动将所有带有 @Transactional 注释的对象包装在一个代理中，使用该代理对对象的调用进行处理。

你可以简单的认为，代理在带有 @Transactional 注释的对象内的函数调用时：在函数顶部将使用 transaction.begin() 开启事务，函数返回后，调用 transaction.commit() 进行事务提交，而出现任何运行时错误时，代理将会调用 transaction.rollback() 来回滚。

你可参阅数据库事务来获取更多有关事务的信息，或者阅读 Spring 官网中的文章 理解 Spring 框架的声明式事务实现。

整个实现类中，buyGoods 函数需重点关注，其在不符合逻辑时将抛出异常，引导 Hibernate 进行事务回滚，防止出现错误数据。

外部接口

controller 包对外暴露 HTTP 接口，可以通过 REST API 来访问服务。

package com.pingcap.controller;

import com.pingcap.dao.PlayerBean;
import com.pingcap.service.PlayerService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.domain.Page;
import org.springframework.lang.NonNull;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.util.List;

@RestController
@RequestMapping("/player")
public class PlayerController {
    @Autowired
    private PlayerService playerService;

    @PostMapping
    public Integer createPlayer(@RequestBody @NonNull List<PlayerBean> playerList) {
        return playerService.createPlayers(playerList);
    }

    @GetMapping("/{id}")
    public PlayerBean getPlayerByID(@PathVariable Long id) {
        return playerService.getPlayerByID(id);
    }

    @GetMapping("/limit/{limit_size}")
    public List<PlayerBean> getPlayerByLimit(@PathVariable("limit_size") Integer limit) {
        return playerService.getPlayers(limit);
    }

    @GetMapping("/page")
    public Page<PlayerBean> getPlayerByPage(@RequestParam Integer index, @RequestParam("size") Integer size) {
        return playerService.getPlayersByPage(index, size);
    }

    @GetMapping("/count")
    public Long getPlayersCount() {
        return playerService.countPlayers();
    }

    @PutMapping("/trade")
    public Boolean trade(@RequestParam Long sellID, @RequestParam Long buyID, @RequestParam Integer amount, @RequestParam Integer price) {
        try {
            playerService.buyGoods(sellID, buyID, amount, price);
        } catch (RuntimeException e) {
            return false;
        }

        return true;
    }
}

PlayerController 中使用了尽可能多的注解方式来作为示例展示功能，在实际项目中，请尽量保持风格的统一，同时遵循你公司或团体的规则。PlayerController 有许多注解，下方将进行逐一解释：

• @RestController 将 PlayerController 声明为一个 Web Controller，且将返回值序列化为 JSON 输出。
• @RequestMapping 映射 URL 端点为 /player ，即此 Web Controller 仅监听 /player URL 下的请求。
• @Autowired 用于 Spring 的自动装配，可以看到，此处声明需要一个 PlayerService 对象，此对象为接口，并未指定使用哪一个实现类，这是由 Spring 自动装配的，有关此装配规则，可查看 Spirng 官网中的 The IoC container 一文。
• @PostMapping 声明此函数将响应 HTTP 中的 POST 类型请求。
  • @RequestBody 声明此处将 HTTP 的整个载荷解析到参数 playerList 中。
  • @NonNull 声明参数不可为空，否则将校验并返回错误。
• @GetMapping 声明此函数将响应 HTTP 中的 GET 类型请求。
  • @PathVariable 可以看到注解中有形如 {id} 、{limit_size} 这样的占位符，这种占位符将被绑定到 @PathVariable 注释的变量中，绑定的依据是注解中的注解属性 name （变量名可省略，即 @PathVariable(name="limit_size") 可写成 @PathVariable("limit_size") ），不特殊指定时，与变量名名称相同。
• @PutMapping 声明此函数将响应 HTTP 中的 PUT 类型请求。
• @RequestParam 此声明将解析请求中的 URL 参数、表单参数等参数，绑定至注解的变量中。