Java 与数据库的桥梁——JDBC

作者: 廖少少 | 来源:发表于2016-11-06 11:13 被阅读1030次

本人的环境为Myeclipse10、MySQL5.7.15

本文包括：

简介

JDBC编程步骤

打通数据库

程序详解—DriverManager

程序详解—Connection

程序详解—Statement

程序详解—ResultSet

进阶应用—ResultSet滚动结果集

程序详解—释放资源

编写工具类简化CRUD操作

PreparedStatement-防止SQL注入

使用JDBC进行批处理

JavaEE体系结构

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1、简介

Java Data Base Connectivity(Java数据库连接)：是java与数据库的桥梁，提供读写操作。
可以为多种数据库提供统一的访问，是一种统一标准。
通过JDBC可以连接Oracle、MySql、Sql Server数据库。

2、JDBC编程步骤

简单来说：

加载驱动程序
建立连接
操作数据
释放资源

具体而言：

通过DriverManager加载驱动程序driver；
通过DriverManager类获得表示数据库连接的Connection类对象；
通过Connection对象绑定要执行的语句，生成Statement类对象；
执行SQL语句，接收执行结果集ResultSet；
可选的对结果集ResultSet类对象的处理；
必要的关闭ResultSet、Statement和Connection

3、打通数据库

需要导入mysql-connector-java的jar包，如图所示：

注意：可以直接将数据库驱动的jar包复制到/WebRoot/WEB/INF/lib/目录下，这时候根目录的Referenced Libraries 中会直接出现这个jar包。如果像图示的这样操作，那么还需要在这个jar包上单击右键-build path，把它添加到path中。
加载驱动程序：
```
 Class.forName（driverClass）
```
- 加载Mysql驱动：
```
  Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")
```
- 加载Oracle驱动：
```
  Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver")
```
为什么要用反射技术来加载驱动程序呢？详情见下文DriverManager的介绍。

获得数据库连接:

getConnection方法：

  DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/imooc", USER, PASSWORD);

其中jdbc:mysql表示jdbc连接mysql，127.0.0.1:3306为服务器地址和端口，imooc为数据库名称，USER和PASSWORD分别为数据库的用户名和密码。

URL：

  jdbc:mysql://localhost:3306/test?key=value&key=value

省略写法：
```
  jdbc:mysql:///test
```

URL中常用的参数：

  useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8（注意：这里的字符集应该与客户端保持一致）

通过数据库的连接操作数据库，创建Statement对象：
```
 Statement stmt = conn.createStatement();
```

4、程序详解—DriverManager

Jdbc程序中的DriverManager用于加载驱动，并创建与数据库的链接，这个API的常用方法：
```
  DriverManager.registerDriver(new Driver())；
  DriverManager.getConnection(url, user, password)；
```
注意：在实际开发中并不推荐采用registerDriver方法注册驱动。

原因有二：
1. 查看Driver的源代码可以看到，如果采用此种方式，会导致驱动程序注册两次，也就是在内存中会有两个Driver对象。
2. 程序依赖mysql的api，脱离mysql的jar包，程序将无法编译，将来程序切换底层数据库将会非常麻烦。
推荐方式：
```
  Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”);
```
采用此种方式不会导致驱动对象在内存中重复出现，并且采用此种方式，程序仅仅只需要一个字符串，不需要依赖具体的驱动，即不需要import相关的包，使程序的灵活性更高。

同样，在开发中也不建议采用具体的驱动类型指向getConnection方法返回的connection对象。

5、程序详解—Connection

Jdbc程序中的Connection，它用于代表数据库的链接，Collection是数据库编程中最重要的一个对象，客户端与数据库所有交互都是通过connection对象完成的，这个对象的常用方法有两种：
1. 获得操作数据库Statement对象
  - createStatement()：创建向数据库发送sql的statement对象
  1. prepareStatement(String sql) ：创建向数据库发送预编译sql的PrepareSatement对象，它是statement的子接口。
  2. prepareCall(sql)：创建执行存储过程的callableStatement对象，它是PrepareStatement的子接口。 --- 存储过程
2. 进行事务控制
  - setAutoCommit(boolean autoCommit)：设置事务是否自动提交。
  1. commit() ：在链接上提交事务。 ---与事务相关！！
  2. rollback() ：在此链接上回滚事务。

示例：

  Statement stmt = conn.createStatement();

6、程序详解—Statement

Jdbc程序中的Statement对象用于向数据库发送SQL语句， Statement对象常用方法：
- executeQuery(String sql) ：用于向数据发送查询语句。select语句，返回值ResultSet结果集。
- executeUpdate(String sql)：用于向数据库发送insert、update或delete语句。返回值为int：受影响行数。
- execute(String sql)：用于向数据库发送任意sql语句，返回值为boolean：如果第一个结果为 ResultSet 对象，则返回 true；如果其为更新计数或者不存在任何结果，则返回 false 。
  
  批处理：
- addBatch(String sql) ：把多条sql语句放到一个批处理中。
- executeBatch()：向数据库发送一批sql语句执行。

示例：

  //executeQuery(String sql) 用法
  ResultSet rs = stmt.executeQuery("select * from users");

  //execute(String sql)用法
  stmt.execute("update a set name ='bbb' where id = 1");

  //executeUpdate(String sql)用法
  int row = stmt.executeUpdate(sql);

7、程序详解—ResultSet

Jdbc程序中的ResultSet用于代表Sql语句的执行结果。Resultset封装执行结果时，采用的类似于表格的方式。ResultSet 对象维护了一个指向表格数据行的游标cursor，初始的时候，游标在第一行之前，调用ResultSet.next() 方法，可以使游标指向具体的数据行，进而调用方法获取该行的数据。
ResultSet既然用于封装执行结果的，所以该对象提供的大部分方法都是用于获取数据的get方法：
- 获取任意类型的数据
  - getObject(int index)
  - getObject(string columnName)
- 获取指定类型的数据，例如：
  - getString(int index)
  - getString(String columnName)
  - getInt(int index)
  - getInt(String columnNmae)
  - ...
- 常用数据类型转换表
- 遍历查询结果

示例：

  ResultSet rs = stmt.executeQuery("select * from users");
  while (rs.next()) {
      System.out.println(rs.getInt("id"));
      System.out.println(rs.getString("name"));
      System.out.println(rs.getString("pwd"));
      System.out.println(rs.getString("email"));

      // 通过rs进行取值时，可以使用列名 或 索引 ---- 经常用列名，因为可读性更强
      System.out.println(rs.getInt(1));
      System.out.println(rs.getString(2));
      System.out.println(rs.getString(3));
      System.out.println(rs.getString(4));
      System.out.println("-----------------------------");
  }

思考：如果明知道某条SQL语句只返回一行数据，还用while？
```
  if(rs.next){ // 因为结果只有1行，存在，不存在
  }
```

8、进阶应用—ResultSet滚动结果集

ResultSet还提供了对结果集进行滚动和更新的方法。
若想设置可滚动的结果集，则在创建Statement对象时，不能像前文那样调用无参方法，而应该如下设置：
```
  Statement stmt = conn.createStatement(ResultSet.TYPE_SCROLL_SENSITIVE,ResultSet.CONCUR_UPDATABLE);
```
- next()：移动到下一行
- previous()：移动到前一行
- absolute(int row)：移动到指定行
- beforeFirst()：移动resultSet的最前面
- afterLast() ：移动到resultSet的最后面
- updateString(int columnIndex, String x) ：用 String 值更新指定列。
- updateString(String columnLabel, String x) ：用 String 值更新指定列。
- ...
- updateRow() ：更新行数据，最后要调用这个方法来确认

示例：

  public void demo5() throws Exception {
      // 设置可滚动结果集
      Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
      Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql:///day13",
              "root", "123");
      // 参数：TYPE_SCROLL_SENSITIVE 可滚动 、CONCUR_UPDATABLE 可修改
      Statement stmt = conn.createStatement(ResultSet.TYPE_SCROLL_SENSITIVE,
              ResultSet.CONCUR_UPDATABLE);
      ResultSet rs = stmt.executeQuery("select * from users");
  
      // 游标移动到rs的第三行
      rs.absolute(3);
      System.out.println(rs.getString("name"));
      
      // 更新第四列的值
      rs.updateString(4, "def@itcast.cn");
  
      // 确认动作
      rs.updateRow();

      rs.close();
      stmt.close();
      conn.close();
  }

可以用以下两种方式使用更新方法：
- 更新当前行中的列值。在可滚动的 ResultSet 对象中，可以向前和向后移动光标，将其置于绝对位置或相对于当前行的位置。以下代码片段更新 ResultSet 对象 rs 第五行中的 NAME 列，然后使用方法 updateRow 更新导出 rs 的数据源表。
```
     rs.absolute(5); // moves the cursor to the fifth row of rs
     rs.updateString("NAME", "AINSWORTH"); // updates the 
        // NAME column of row 5 to be AINSWORTH
     rs.updateRow(); // updates the row in the data source
```
- 将列值插入到插入行中。可更新的 ResultSet 对象具有一个与其关联的特殊行，该行用作构建要插入的行的暂存区域 (staging area)。以下代码片段将光标移动到插入行，构建一个三列的行，并使用方法 insertRow 将其插入到 rs 和数据源表中。
```
     rs.moveToInsertRow(); // moves cursor to the insert row
     rs.updateString(1, "AINSWORTH"); // updates the 
        // first column of the insert row to be AINSWORTH
     rs.updateInt(2,35); // updates the second column to be 35
     rs.updateBoolean(3, true); // updates the third column to true
     rs.insertRow();
     rs.moveToCurrentRow();
```

9、程序详解—释放资源

Jdbc程序运行完后，切记要释放程序在运行过程中，创建的那些与数据库进行交互的对象，这些对象通常是ResultSet, Statement和Connection对象。
特别是Connection对象，它是非常稀有的资源，用完后必须马上释放，如果Connection不能及时、正确的关闭，极易导致系统宕机。Connection的使用原则是尽量晚创建，尽量早的释放。
为确保资源释放代码能运行，资源释放代码也一定要放在finally语句中。

释放资源的标准写法：

  public void demo6() throws ClassNotFoundException {
      // 释放资源 标准写法
      Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
      Connection conn = null;
      Statement stmt = null;
      ResultSet rs = null;

      try {
          conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql:///day13", "root",
                  "123");
          stmt = conn.createStatement();
          rs = stmt.executeQuery("select * from users");
          while (rs.next()) {
              System.out.println(rs.getString("name"));
          }
      } catch (SQLException e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          
          //标准写法：先关rs、再stmt、最后conn
          if (rs != null) {
              try {
                  rs.close();
              } catch (SQLException sqlEx) {
              }
              rs = null;
          }

          if (stmt != null) {
              try {
                  stmt.close();
              } catch (SQLException sqlEx) {
              }

              stmt = null;
          }

          if (conn != null) {
              try {
                  conn.close();
              } catch (SQLException e) {
              }
              conn = null;
          }
      }

  }

10、编写工具类简化CRUD操作

dbconfig.properties文件：

DRIVERCLASS=com.mysql.jdbc.Driver
URL=jdbc:mysql:///day14
USER=root
PWD=123

#DRIVERCLASS=oracle.jdbc.driver.OracleDriver
#URL=jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:xe
#USER=system
#PWD=123

JDBCUtils文件：

package cn.itcast.jdbc;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
import java.util.ResourceBundle;

/**
 * JDBC 工具类，抽取公共方法
 * 
 * @author seawind
 * 
 */
public class JDBCUtils {
    private static final String DRIVERCLASS;
    private static final String URL;
    private static final String USER;
    private static final String PWD;

    //从dbconfig.properties文件中得到四个参数，方便切换数据库
    static {
        ResourceBundle bundle = ResourceBundle.getBundle("dbconfig");
        DRIVERCLASS = bundle.getString("DRIVERCLASS");
        URL = bundle.getString("URL");
        USER = bundle.getString("USER");
        PWD = bundle.getString("PWD");
    }

    // 建立连接
    public static Connection getConnection() throws Exception {
        loadDriver();
        return DriverManager.getConnection(URL, USER, PWD);
    }

    // 装载驱动
    private static void loadDriver() throws ClassNotFoundException {
        Class.forName(DRIVERCLASS);
    }

    // 释放资源
    public static void release(ResultSet rs, Statement stmt, Connection conn) {
        if (rs != null) {
            try {
                rs.close();
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            rs = null;
        }

        release(stmt, conn);
    }

    public static void release(Statement stmt, Connection conn) {
        if (stmt != null) {
            try {
                stmt.close();
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            stmt = null;
        }
        if (conn != null) {
            try {
                conn.close();
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            conn = null;
        }
    }
}

11、PreparedStatement-防止SQL注入

SQL注入是用户利用某些系统没有对输入数据进行充分的检查，从而进行恶意破坏的行为。
PreparedStatement是Statement的子接口，它的实例对象可以通过调用Connection.preparedStatement()方法获得，相对于Statement对象而言：
- PreperedStatement可以避免SQL注入的问题。
- Statement会使数据库频繁编译SQL，可能造成数据库缓冲区溢出。PreparedStatement 可对SQL进行预编译，从而提高数据库的执行效率。
- PreperedStatement对于sql中的参数，允许使用占位符的形式进行替换，简化sql语句的编写。

示例：

  public User login(User user) {
      // JDBC查询
      User existUser = null;
      Connection conn = null;
      PreparedStatement stmt = null;
      ResultSet rs = null;
      try {
          conn = JDBCUtils.getConnection();
          String sql = "select * from users where name = ? and pwd = ?"; // 数据库编译时
          stmt = conn.prepareStatement(sql); // 将sql 发送给数据库进行编译
          // 设置参数
          stmt.setString(1, user.getName()); // or -- 传入数据值，不会作为关键字 --防止注入
          stmt.setString(2, user.getPwd());

          // 因为之前 将sql 传递数据库
          rs = stmt.executeQuery();
          // 如果登陆成功 只有一条记录
          if (rs.next()) {
              existUser = new User();
              existUser.setId(rs.getInt("id"));
              existUser.setName(rs.getString("name"));
              existUser.setPwd(rs.getString("pwd"));
              existUser.setEmail(rs.getString("email"));
          }
      } catch (Exception e) {
          e.printStackTrace();
      }

      return existUser;
  }

12、使用JDBC进行批处理

业务场景：当需要向数据库发送一批SQL语句执行时，应避免向数据库一条条的发送执行，而应采用JDBC的批处理机制，以提升执行效率。
实现批处理有两种方式

第一种方式，Statement.addBatch(sql)：

executeBatch()方法：执行批处理命令，将这组sql一次性发送数据库
clearBatch()方法：清除批处理命令

示例：

  Connection conn = null;
  Statement st = null;
  ResultSet rs = null;
  try {
      conn = JdbcUtil.getConnection();
      String sql1 = "insert into person(name,password,email,birthday) 
          values('kkk','123','abc@sina.com','1978-08-08')";
      String sql2 = "update user set password='123456' where id=3";
      st = conn.createStatement();
      st.addBatch(sql1);  //把SQL语句加入到批命令中
      st.addBatch(sql2);  //把SQL语句加入到批命令中
      st.executeBatch();
  } finally{
      JdbcUtil.free(conn, st, rs);
  }

采用Statement.addBatch(sql)方式实现批处理：
- 优点：可以向数据库发送多条不同的ＳＱＬ语句。
- 缺点：
  - SQL语句没有预编译。
  - 当向数据库发送多条语句相同，但仅参数不同的SQL语句时，需重复写上很多条SQL语句，会导致数据库编译sql语句四次 ---- 性能比较差
    。例如：
```
  Insert into user(name,password) values(‘aa’,’111’);
  Insert into user(name,password) values(‘bb’,’222’);
  Insert into user(name,password) values(‘cc’,’333’);
  Insert into user(name,password) values(‘dd’,’444’);
```

第二种方式，PreparedStatement.addBatch()：
- 如果连续执行多条结构相同sql --- 采用预编译 ---- SQL只需要编译一次
- 向数据库插入50000条数据示例：
```
  conn = JdbcUtil.getConnection();
  String sql = "insert into person(name,password,email,birthday) values(?,?,?,?)";
  st = conn.prepareStatement(sql);
  for(int i=0;i<50000;i++){
      st.setString(1, "aaa" + i);
      st.setString(2, "123" + i);
      st.setString(3, "aaa" + i + "@sina.com");
      st.setDate(4,new Date(1980, 10, 10));
  
      st.addBatch(); 
      if(i%1000==0){
          st.executeBatch();
          st.clearBatch();
      }
  }
  st.executeBatch();
```
- 采用PreparedStatement.addBatch()实现批处理
  - 优点：发送的是预编译后的SQL语句，执行效率高。
  - 缺点：只能应用在SQL语句相同，但参数不同的批处理中。因此此种形式的批处理经常用于在同一个表中批量插入数据，或批量更新表的数据。

13、JavaEE体系结构

MVC 和 JavaEE经典三层结构由两拨人分别提出的
- 三层结构中业务层、数据持久层 ---Model
- 三层结构中web层 Servlet ---Controller
- 三层结构中web层 JSP ---View
JavaEE模式-DAO（Data Access Object）模式：
- 封装对于数据源的操作
- 数据源可能是文件（如xml）、数据库等任意存储方式
- 负责管理与数据源的连接
- 负责数据的存取（CRUD)
DAO 模式中的对象
- Business Object：代表数据的使用者（业务层程序）
- DataAccessObject：抽象并封装了对底层数据源的操作（数据层程序）
- DataSource：数据源（mysql数据库）
- TransferObject：表示数据的Java Bean
- BussinessObject 通过将transferObject 传递 DataAccessObject 完成对DataSource的增删改查

JDBC文集：

Java 与数据库的桥梁——JDBC：http://www.jianshu.com/p/c0acbd18794c

JDBC 进阶——连接池：http://www.jianshu.com/p/ad0ff2961597

JDBC 进阶——元数据：http://www.jianshu.com/p/36d5d76342f1

JDBC框架——DBUtils：http://www.jianshu.com/p/10241754cdd7

Java 与数据库的桥梁——JDBC

1、简介

2、JDBC编程步骤

3、打通数据库

4、程序详解—DriverManager

5、程序详解—Connection

6、程序详解—Statement

7、程序详解—ResultSet

8、进阶应用—ResultSet滚动结果集

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11、PreparedStatement-防止SQL注入

12、使用JDBC进行批处理

13、JavaEE体系结构

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