如果你想讓你的應用程式能夠儲存和讀取資料，那麼 Spring Data JPA 絕對是你需要認識的好夥伴。今天內容將用最簡單的方式，來了解什麼是 JPA，並學會如何設定開發和生產環境的資料庫。

什麼是 JPA？為什麼我們需要它？

在開始之前，我們先來初步了解 JPA (Java Persistence API)。

想像一下，在 Java 程式中，我們操作的是「物件」（Object），例如一個 User 物件，它有 id、name、email 等屬性。但在資料庫中，我們儲存的是「資料列」（Row），例如 users 資料表中的一筆紀錄，它有 id、name、email 等欄位。這兩者結構不同，直接溝通起來很麻煩。

傳統上，我們需要手動編寫一堆稱為 JDBC 的程式碼，把物件的屬性一個個取出來，組合成 SQL 語法，再存入資料庫。反過來，也要手動把資料庫的欄位一個個讀出來，再放回物件裡。這個過程不僅程式碼冗長、重複，而且只要 SQL 語法有任何微小變動，就必須修改 Java 程式碼。當應用程式規模變大時，維護成本會變得非常高且容易出錯。

ORM 與 JPA 的誕生

為了解決這個問題，ORM (Object-Relational Mapping, 物件關聯對映) 的概念應運而生。ORM 就像一個專業的自動翻譯機，它能自動幫我們把 Java 物件「對映」到資料庫的資料表，讓我們可以用操作物件的方式，間接操作資料庫。

// 使用 JPA 後，儲存一個使用者可能只需要這樣一行程式碼
userRepository.save(newUser);

而 JPA 正是 Java 官方為 ORM 制定的一套「標準規範」或「介面」。它只定義了規則（例如：你應該用 @Entity 標註一個物件，用 @Id 標註主鍵），但不提供具體的實現方法。

這就好比 JPA 是一份建築藍圖，它規定了房子要有門、有窗戶，但沒有說明要用什麼材料蓋。Hibernate 就是業界最知名的「建築公司」之一，它根據 JPA 這份藍圖，提供了完整且強大的實作。

使用 JPA 的好處：

• 大幅簡化程式碼：告別繁瑣的 JDBC 和手寫 SQL，讓程式碼更乾淨、更易讀。
• 資料庫獨立性（Database Agnostic）：因為我們是針對 JPA 規範寫程式，所以未來要從 MySQL 換到 PostgreSQL，通常只需要更換 JDBC 驅動程式並修改設定檔，而不需要改動大量的業務邏輯程式碼。
• 專注於業務邏輯：開發者可以將精力集中在應用程式的核心功能，而不是被繁瑣的資料庫操作細節所困擾。
• 善用物件導向的優勢：可以利用繼承、多型等物件導向特性來設計資料模型。

Spring Data JPA 則是 Spring 家族的一員，它在 JPA 的基礎上又做了一層抽象和簡化。它提供了一系列強大的 Repository 介面，我們甚至不需要寫任何實作類別，就能自動獲得 CRUD（新增、讀取、更新、刪除）等常用功能，讓我們可以用更少量的程式碼來完成資料庫操作，來提升開發效率極致。

快速開始：使用 H2 資料庫（記憶體中資料庫）

有時候對於剛開始開發或進行單元測試的階段，我們不希望每次都得啟動一個完整的資料庫系統。這時候，H2 就是我們的最佳選擇。

什麼是 H2？

H2 是一個用 Java 編寫的輕量級「記憶體中資料庫」（In-Memory Database）。它的特點是：

• 速度快：所有資料都儲存在 RAM 中，讀寫效能極高，非常適合自動化測試。
• 免安裝與設定：它會以函式庫的形式內嵌在我們的應用程式中，跟著 Spring Boot 應用程式一起啟動和關閉。
• 資料易失性：當應用程式關閉時，所有資料都會消失。這在開發和測試時非常方便，因為每次重啟都能確保我們在一個乾淨、可預期的環境下開始。

設定步驟

第一步：加入依賴 (Dependency)

在你的 pom.xml 檔案中，確認有加入 spring-boot-starter-data-jpa 和 h2 的依賴 (Dependency)。

<dependencies>
    <!-- Spring Data JPA 核心依賴，它會自動引入 JPA API 和 Hibernate 等相關套件 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
    </dependency>

    <!-- H2 資料庫依賴 -->
    <dependency>
        <groupId>com.h2database</groupId>
        <artifactId>h2</artifactId>
        <!-- scope 設定為 runtime 表示這個依賴在編譯時期不需要，只在執行時期需要 -->
        <scope>runtime</scope>
    </dependency>
</dependencies>

第二步：設定 application.properties

在 src/main/resources/application.properties 檔案中加入以下設定。Spring Boot 會偵測到 H2 在 classpath 中，並自動進行大部分的設定，但我們可以覆寫這些設定以符合我們的需求。

# --- H2 資料庫設定 ---

# 啟用 H2 Console，這是一個內建的網頁管理介面，非常適合在開發時查看資料庫狀態
spring.h2.console.enabled=true
# 設定 H2 Console 的路徑，預設就是 /h2-console
spring.h2.console.path=/h2-console

# 資料庫連線 URL。'jdbc:h2:mem:testdb' 的意思是：
# jdbc:h2 -> 使用 H2 資料庫
# mem -> 資料庫模式為記憶體模式
# testdb -> 資料庫的名稱是 testdb
spring.datasource.url=jdbc:h2:mem:testdb

# 資料庫驅動程式的類別名稱，Spring Boot 通常會自動偵測，但明確寫出是個好習慣
spring.datasource.driverClassName=org.h2.Driver

# 登入資料庫的預設帳號和密碼
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=

# 告訴 Hibernate 我們正在使用 H2 資料庫的 SQL 方言 (Dialect)
# 方言能讓 Hibernate 產生針對特定資料庫優化的 SQL 語法
spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.H2Dialect

第三步：啟動並測試

現在啟動你的 Spring Boot 應用程式。啟動完成後，打開瀏覽器，前往 http://localhost:8080/h2-console。

你會看到一個登入頁面。請務必確認 JDBC URL 欄位的值與你在 application.properties 中設定的 jdbc:h2:mem:testdb 完全一致。如果不同，請手動修改，然後點擊「Connect」。如果成功，你就可以看到資料庫的管理介面了，即使目前裡面還沒有任何資料表。

實際應用：配置 PostgreSQL 資料庫

當你的應用程式準備要部署到測試或正式環境時，就需要一個能夠永久儲存資料的資料庫，例如：PostgreSQL。PostgreSQL 是一個功能強大、穩定且開源的關聯式資料庫，被廣泛應用於各種規模的專案中。

假設你已經在你的電腦或伺服器上安裝好了 PostgreSQL，並使用 psql 或 pgAdmin 等工具建立了一個空的資料庫。

設定步驟

第一步：加入依賴 (Dependency)

首先，我們需要 PostgreSQL 的 JDBC 驅動程式，它負責讓我們的 Java 應用程式能與 PostgreSQL 資料庫溝通。在 pom.xml 中加入以下依賴（你也可以同時保留 H2 的依賴，以便在不同環境切換使用）。

<dependency>
    <groupId>org.postgresql</groupId>
    <artifactId>postgresql</artifactId>
    <version>42.7.7</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

第二步：修改 application.properties

現在，我們將資料庫連線設定從 H2 改成 PostgreSQL。你可以先把 H2 的設定註解 (Comment) 掉（在每一行前面加上 #），或是使用 Spring Profiles 來管理不同環境的設定（這是更進階也更推薦的做法）。

# --- PostgreSQL 資料庫設定 ---

# 你的 PostgreSQL 資料庫連線 URL
# 格式: jdbc:postgresql://<主機名稱或IP>:<埠號>/<資料庫名稱>
# localhost:5432 是 PostgreSQL 的預設主機和埠號
spring.datasource.url=jdbc:postgresql://localhost:5432/mydatabase

# 你的 PostgreSQL 登入帳號和密碼，請務必換成你自己的設定
spring.datasource.username=myuser
spring.datasource.password=mypassword

# 告訴 Hibernate 我們正在使用 PostgreSQL 的 SQL 方言
spring.jpa.properties.hibernate.dialect=org.hibernate.dialect.PostgreSQLDialect

# 這是 JPA 中一個非常重要的設定，它決定了 Hibernate 如何處理資料表的結構
# 'update' 在開發初期很方便，但生產環境建議使用 'validate' 或 'none'
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update

現在重啟你的應用程式。如果設定無誤，它就會成功連線到你的 PostgreSQL 資料庫。如果你的應用程式中有定義 Entity，且 ddl-auto 設定為 update 或 create，你將會在 PostgreSQL 資料庫中看到自動建立的資料表。

深入了解：重要的資料庫連線設定

在 application.properties 中，有幾個關鍵設定值得我們深入了解，它們對應用程式的行為有著重大的影響。

• spring.datasource.url

  • 資料庫連線位址。每個資料庫的格式都不同，例如：
    • MySQL: jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase?useSSL=false&serverTimezone=UTC
    • PostgreSQL: jdbc:postgresql://localhost:5432/mydatabase
    • SQL Server: jdbc:sqlserver://localhost:1433;databaseName=mydatabase

• spring.datasource.username / spring.datasource.password

  • 登入資料庫的帳號和密碼。在正式環境中，強烈建議使用環境變數或配置中心（如 Spring Cloud Config）來管理這些敏感資訊，而不是直接寫在程式碼中。

• spring.jpa.hibernate.ddl-auto

  • 這個設定告訴 Hibernate 如何處理資料庫的 Schema（也就是資料表的結構）。理解它們的區別至關重要：

• spring.jpa.show-sql
  • 一個非常實用的除錯工具。設定為 true 後，每次 JPA 執行資料庫操作時，都會在主控台（Console）印出它實際執行的 SQL 語法。
  • spring.jpa.show-sql=true
  • 為了讓輸出的 SQL 更易讀，可以搭配以下設定：
  • spring.jpa.properties.hibernate.format_sql=true

補充資訊

DB 相關安裝教學

關於資料庫相關安裝教學，你可以參考及挑選以下其中一套資料庫教學影片，依影片內容練習來自行安裝：

• MySQL 資料庫安裝 - Windows版
• PostgreSQL 資料庫安裝 - Windows版
• SQL Server 2022 Developer 資料庫安裝 - Windows版

DB 相關設定

1. MySQL 資料庫設定

Maven 依賴 (Dependency)

<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-j</artifactId>
    <version>9.0.0</version> <!-- 建議使用最新版本 -->
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

📌 MySQL Connector/J 在新版 Maven Central 裡 artifactId 改成 mysql-connector-j，舊的 mysql-connector-java 仍可用但已被取代。

application.properties

# --- MySQL 資料庫設定 ---

# MySQL 的連線 URL 格式:
# jdbc:mysql://<主機名稱或IP>:<埠號>/<資料庫名稱>
# localhost:3306 是 MySQL 的預設主機和埠號
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase?useSSL=false&serverTimezone=UTC

# MySQL 的登入帳號與密碼
spring.datasource.username=myuser
spring.datasource.password=mypassword

# Hibernate 方言 (Dialect)，讓 JPA 知道要產生 MySQL 語法
spring.jpa.properties.hibernate.dialect=org.hibernate.dialect.MySQL8Dialect

2. SQL Server 資料庫設定

Maven 依賴 (Dependency)

<dependency>
    <groupId>com.microsoft.sqlserver</groupId>
    <artifactId>mssql-jdbc</artifactId>
    <version>12.8.1.jre11</version> <!-- 選擇對應 JDK 版本的驅動 -->
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

📌 請根據你使用的 Java 版本選擇對應的 jre8、jre11、jre17 版本。

application.properties

# --- SQL Server 資料庫設定 ---

# SQL Server 的連線 URL 格式:
# jdbc:sqlserver://<主機名稱或IP>:<埠號>;databaseName=<資料庫名稱>
# localhost:1433 是 SQL Server 的預設主機和埠號
spring.datasource.url=jdbc:sqlserver://localhost:1433;databaseName=mydatabase

# SQL Server 的登入帳號與密碼
spring.datasource.username=myuser
spring.datasource.password=mypassword

# Hibernate 方言 (Dialect)，讓 JPA 知道要產生 SQL Server 語法
spring.jpa.properties.hibernate.dialect=org.hibernate.dialect.SQLServerDialect

3. 三種資料庫對照表 (PostgreSQL、MySQL、SQL Server)

相關資料來源

• Spring Data JPA :: Spring Data JPA
• JPA Query Methods :: Spring Data JPA
• 1. Working with Spring Data Repositories
• Building the connection URL with the Microsoft JDBC Driver for SQL Server - JDBC Driver for SQL Server | Microsoft Learn