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JavaにおけるシリアライズドLOBパターン：大規模データオブジェクトを容易に管理する

データアクセスデータアクセスデータ処理永続化約3分

別名

  • シリアライズされたラージオブジェクト
  • シリアライズされたBLOB
  • シリアライズされたCLOB

シリアライズドLOBデザインパターンの目的

JavaのシリアライズドLOBパターンを使用して、マルチメディアファイルや長文文字列などの大規模データオブジェクトを効率的に管理および保存します。これは、堅牢なデータベース最適化のための戦略です。

実際の例を用いたシリアライズドLOBパターンの詳細な説明

実世界の例

パフォーマンスが最適化されたソーシャルメディアプラットフォームを考えてみましょう。ユーザーは、データ処理を強化するためにJavaのシリアライズドLOBパターンを活用して、マルチメディアコンテンツをアップロードし、シームレスに共有できます。これらの大規模なマルチメディアファイルを別のファイルサーバーに保存する代わりに、プラットフォームはシリアライズドLOBデザインパターンを使用して、ファイルをデータベースに直接保存します。アップロードされた各画像またはビデオは、バイナリラージオブジェクト（BLOB）にシリアライズされ、ユーザーのレコード内に保存されます。このアプローチにより、マルチメディアファイルは他のユーザーデータと同じトランザクションコンテキスト内で管理され、整合性が確保され、データのアクセスと取得が簡素化されます。

簡単な言葉で

シリアライズドLOBデザインパターンは、ファイルやマルチメディアなどの大きなオブジェクトをシリアライズしてデータベース内に直接保存することで、それらのストレージを管理します。

JavaにおけるシリアライズドLOBパターンのプログラム例

シリアライズドLOB（ラージオブジェクト）デザインパターンは、データベース内の大きなオブジェクトを処理する方法です。オブジェクトグラフを単一の大きなオブジェクト（バイナリラージオブジェクトまたはキャラクタラージオブジェクト、それぞれBLOBまたはCLOB）にシリアライズし、データベースに保存します。オブジェクトグラフを取得する必要がある場合は、データベースから読み取られ、元のオブジェクトグラフにデシリアライズされます。

シリアライズドLOBデザインパターンのプログラム例を次に示します

public abstract class LobSerializer implements AutoCloseable {
  // ... omitted for brevity
  public abstract Object serialize(Forest toSerialize) throws Exception;
  public abstract Forest deSerialize(Object toDeserialize) throws Exception;
  // ... omitted for brevity
}

`LobSerializer`クラスは、オブジェクトのシリアライズとデシリアライズの構造を提供する抽象クラスです。`serialize`と`deserialize`の2つの抽象メソッドがあります。これらのメソッドは、サブクラス`ClobSerializer`と`BlobSerializer`によって実装されます。

public class ClobSerializer extends LobSerializer {
  // ... omitted for brevity
  @Override
  public Object serialize(Forest forest) throws ParserConfigurationException, TransformerException {
    // ... omitted for brevity
  }

  @Override
  public Forest deSerialize(Object toDeserialize)
      throws ParserConfigurationException, IOException, SAXException {
    // ... omitted for brevity
  }
}

`ClobSerializer`クラスは、オブジェクトをXML文字列にシリアライズおよびデシリアライズするための実装を提供します。`serialize`メソッドは`Forest`オブジェクトをXML文字列に変換し、`deserialize`メソッドはXML文字列を`Forest`オブジェクトに戻します。

public class BlobSerializer extends LobSerializer {
  // ... omitted for brevity
  @Override
  public Object serialize(Forest toSerialize) throws IOException {
    // ... omitted for brevity
  }

  @Override
  public Forest deSerialize(Object toDeserialize) throws IOException, ClassNotFoundException {
    // ... omitted for brevity
  }
}

`BlobSerializer`クラスは、オブジェクトをバイナリデータにシリアライズおよびデシリアライズするための実装を提供します。`serialize`メソッドは`Forest`オブジェクトをバイナリデータに変換し、`deserialize`メソッドはバイナリデータを`Forest`オブジェクトに戻します。

最後に、シリアライズの例を実行するために使用できる`main`メソッドを持つ`App`クラスを示します。

public class App {

  public static final String CLOB = "CLOB";
  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(App.class);

  public static void main(String[] args) throws SQLException {
    Forest forest = createForest();
    LobSerializer serializer = createLobSerializer(args);
    executeSerializer(forest, serializer);
  }

  private static LobSerializer createLobSerializer(String[] args) throws SQLException {
    LobSerializer serializer;
    if (args.length > 0 && Objects.equals(args[0], CLOB)) {
      serializer = new ClobSerializer();
    } else {
      serializer = new BlobSerializer();
    }
    return serializer;
  }

  private static Forest createForest() {
    Plant grass = new Plant("Grass", "Herb");
    Plant oak = new Plant("Oak", "Tree");

    Animal zebra = new Animal("Zebra", Set.of(grass), Collections.emptySet());
    Animal buffalo = new Animal("Buffalo", Set.of(grass), Collections.emptySet());
    Animal lion = new Animal("Lion", Collections.emptySet(), Set.of(zebra, buffalo));

    return new Forest("Amazon", Set.of(lion, buffalo, zebra), Set.of(grass, oak));
  }

  private static void executeSerializer(Forest forest, LobSerializer lobSerializer) {
    try (LobSerializer serializer = lobSerializer) {

      Object serialized = serializer.serialize(forest);
      int id = serializer.persistToDb(1, forest.getName(), serialized);

      Object fromDb = serializer.loadFromDb(id, Forest.class.getSimpleName());
      Forest forestFromDb = serializer.deSerialize(fromDb);

      LOGGER.info(forestFromDb.toString());
    } catch (SQLException | IOException | TransformerException | ParserConfigurationException
             | SAXException
             | ClassNotFoundException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
  }
}

コンソール出力

12:01:21.061 [main] INFO com.iluwatar.slob.App -- 
Forest Name = Amazon
Animals found in the Amazon Forest: 

--------------------------

Animal Name = Lion
	Animals Eaten by Lion: 
		
Animal Name = Buffalo

	Plants Eaten by Buffalo: 
		Name = Grass,Type = Herb
		
Animal Name = Zebra

	Plants Eaten by Zebra: 
		Name = Grass,Type = Herb

--------------------------

--------------------------

Animal Name = Buffalo

	Plants Eaten by Buffalo: 
		Name = Grass,Type = Herb
--------------------------

--------------------------

Animal Name = Zebra

	Plants Eaten by Zebra: 
		Name = Grass,Type = Herb
--------------------------

Plants in the Amazon Forest: 

--------------------------
Name = Oak,Type = Tree
--------------------------

--------------------------
Name = Grass,Type = Herb
--------------------------

JavaでシリアライズドLOBパターンを使用する場合

  • データベースに大きなオブジェクトを保存する必要がある場合、およびデータアクセスとストレージを最適化する場合に使用します。
  • マルチメディアファイル、ログ、ドキュメントなどの大きなバイナリデータまたは文字データを扱うアプリケーションに最適です。

JavaにおけるシリアライズドLOBパターンの実際のアプリケーション

  • データベースに画像またはマルチメディアファイルを保存および取得する。
  • エンタープライズアプリケーションで大規模なテキストドキュメントまたはログを管理する。
  • 効率的なデータの取得とストレージを必要とするアプリケーションでバイナリデータを処理する。

シリアライズドLOBパターンの利点とトレードオフ

利点

  • Javaシリアライゼーションを活用することで、大きなオブジェクトの処理を簡素化します。
  • 外部ファイルストレージシステムの必要性を軽減します。
  • LOBを他のデータと同じトランザクションコンテキスト内に保存することにより、整合性を確保します。

トレードオフ

  • シリアライズされたデータの保存により、データベースサイズが増加します。
  • シリアライゼーションとデシリアライゼーション中にパフォーマンスのオーバーヘッドが発生する可能性があります。
  • 下位互換性を維持するために、シリアライゼーション形式を慎重に管理する必要があります。
  • DAO（データアクセスオブジェクト）：データアクセスロジックをカプセル化するために、シリアライズドLOBと組み合わせて使用されることがよくあります。
  • アクティブレコード：同じレコード内の大規模データの管理にシリアライズドLOBを使用できます。
  • リポジトリ：大きなオブジェクトを含む複雑なクエリとデータ操作を処理するためにシリアライズドLOBを使用します。

参考文献とクレジット

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