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Java Database Connectivity:Java访问数据库的解决方案。
JDBC是Java应用程序访问数据库的里程碑式解决方案。Java研发者希望用相同的方式访问不同的数据库,以实现与具体数据库无关的Java操作界面。
JDBC定义了一套标准接口,即访问数据库的通用API,不同的数据库厂商根据各自数据库的特点去实现这些接口。
JDBC中定义了一些接口:
1、驱动管理:
2、连接接口
3、语句对象接口
4、结果集接口
JDBC只定义接口,具体实现由各个数据库厂商负责。
程序员使用时只需要调用接口,实际调用的是底层数据库厂商的实现部分。
JDBC访问数据库的工作过程:
要使用JDBC接口,需要先将对应数据库的实现部分(驱动)加载进来。
驱动类加载方式(Oracle):
- Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
这条语句的含义是:装载驱动类,驱动类通过static块实现在DriverManager中的“自动注册”。
Connection接口负责应用程序对数据库的连接,在加载驱动之后,使用url、username、password三个参数,创建到具体数据库的连接。
- Class.forName("oracle.jdbc.OracleDriver")
- //根据url连接参数,找到与之匹配的Driver对象,调用其方法获取连接
- Connection conn = DriverManager.getConnection(
- "jdbc:oracle:thin:@192.168.0.26:1521:tarena",
- "openlab","open123");
需要注意的是:Connection只是接口,真正的实现是由数据库厂商提供的驱动包完成的。
Statement接口用来处理发送到数据库的SQL语句对象,通过Connection对象创建。主要有三个常用方法:
- Statement stmt=conn.createStatement();
- //1.execute方法,如果执行的sql是查询语句且有结果集则返回true,如果是非查询语句或者没有结果集,返回false
- boolean flag = stmt.execute(sql);
- //2.执行查询语句,返回结果集
- ResultSetrs = stmt.executeQuery(sql);
- //3.执行DML语句,返回影响的记录数
- int flag = stmt.executeUpdate(sql);
执行查询SQL语句后返回的结果集,由ResultSet接口接收。
常用处理方式:遍历 / 判断是否有结果(登录)。
- String sql = "select * from emp";
- ResultSetrs = stmt.executeQuery(sql);
- while (rs.next()) {
- System.out.println(rs.getInt("empno")+",“
- +rs.getString("ename") );
- }
查询的结果存放在ResultSet对象的一系列行中,指针的最初位置在行首,使用next()方法用来在行间移动,getXXX()方法用来取得字段的内容。
在Java程序中访问不同数据库,需要下载对应数据库的驱动。Oracle数据库提供的驱动为ojdbc6.jar或者ojdbc14.jar,在开发时需要将驱动类加载到项目中,通过设置MyEclipse的Build Path选项。
使用时就可以如下方式加载驱动类了:
- Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
MySQL对应的数据库驱动名为mysql-connector-java-5.0.4-bin.jar(不同版本可能有不同名称),将驱动类加载到项目中同样通过设置MyEclipse的Build Path选项。
加载驱动类的方式:
- Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
在工程中,通常编写一个访问数据库的工具类,此后所有访问数据库的操作,都从工具类中获取连接。
实现工具类的两种方式:
建议使用第二种。
db.properties的内容:
- #驱动类名
- jdbc.driver=oracle.jdbc.driver.OracleDriver
- #连接字符串
- jdbc.url=jdbc:oracle:thin:@192.168.0.26:1521:tarena
- #访问数据库的用户名
- jdbc.user=openlab
- #访问数据库的密码
- jdbc.password=open123
注意:在properties文件中,#符号表示注释。
定义好db.properties之后,需要在Java程序中找到它,可以使用从类路径加载的方式:
- //属性文件所在的位置
- String path = "com/tarena/dms/daodemo/v2/db.properties";
- //获得当前类的路径,加载指定属性文件
- properties.load(DBUtility.class.getClassLoader()
- .getResourceAsStream(path));
在工具类中定义公共的关闭连接的方法,所有访问数据库的应用,共享此方法。当完成功能,关闭连接。
- protected static void closeConnection(Connection con) {
- if (con != null) {
- try {
- con.close();
- } catch (SQLException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
数据库连接的建立及关闭资源消耗巨大。传统数据库访问方式:一次数据库访问对应一个物理连接,每次操作数据库都要打开、关闭该物理连接, 系统性能严重受损。
解决方案:数据库连接池(Connection Pool)。
系统初始运行时,主动建立足够的连接,组成一个池.每次应用程序请求数据库连接时,无需重新打开连接,而是从池中取出已有的连接,使用完后,不再关闭,而是归还。
连接池中连接的释放与使用原则
连接池也只是JDBC中定义的接口,具体实现由厂商实完成。
DBCP(DataBase connection pool):数据库连接池,是Apache的一个 Java 连接池开源项目,同时也是 Tomcat 使用的连接池组件。相当于是Apache开发的针对连接池接口的一个实现方案。
连接池是创建和管理连接的缓冲池技术,将连接准备好被任何需要它们的应用使用。
使用Apache DBCP需要两个jar包文件:
将上述两个文件在MyEclipse的Build Path选项中导入到项目。
先通过属性文件获取连接池参数,然后加载这些参数,获得连接:
- //创建数据源对象
- private static BasicDataSourcedataSource = new BasicDataSource();
- //加载参数
- dataSource.setDriverClassName(driveClassName);
- dataSource.setUrl(url);
- dataSource.setUsername(username);
- dataSource.setPassword(password);
- //获得连接
- Connection conn = dataSource.getConnection();
常用参数有:
根据应用需要,设置合适的值。
Java.sql.SQLException是在处理JDBC时常见的exception对象,用来表示JDBC操作过程中发生的具体错误;
一般的SQLException都是因为操作数据库时出错 , 比如Sql语句写错,或者数据库中的表或数据出错。
常见异常:
其他可能出现的异常
注意: 新增数据后务必要commit, 否则Java程序运行查询后找不到数据。
SQLException属于Checked Exception,必须使用try…catch或throws明确处理。
- public static synchronized Connection getConnection() throws SQLException {
- //语句,省略
- }
或者:
- try {
- //语句,省略
- } catch (SQLException e) {
- e.printStackTrace();//追踪处理
- //throw new RuntimeException(e);//或者抛出
- }
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通过Connection对象创建Statement的方式:
- Connection.createStatement();
执行INSERT, UPDATE和DELETE等DML操作:
- Statement.executeUpdate();
执行SELECT:
- Statement.executeQuery();
通过Statement对象返回SQL语句执行后的结果集:
- String sql = "select empno, ename, sal, hiredate from emp";
- Statement stmt = con.createStatement();
- ResultSetrs = stmt.executeQuery(sql);
- //对rs的处理
- //代码略
- stmt.close();
Statement.executeUpdate(sql)方法将返回SQL语句执行后影响的记录数:
- String sql = "insert into emp(empno, ename, job, sal) values(1001, ‘张三丰’,‘Manager’9500)";
- int flag = -1;
- try {
- con = ConnectionSource.getConnection();
- stmt = con.createStatement();
- flag = stmt.executeUpdate(sql);
- //处理结果
- }catch(SQLException e){
- //处理异常
- }
和INSERT操作完全相同,只是SQL语句不同:
- String sql = "update emp set sal = 9900 where empno = 1001";
- int flag = -1;
- try {
- con = ConnectionSource.getConnection();
- stmt = con.createStatement();
- flag = stmt.executeUpdate(sql);
- //处理结果
- }catch(SQLException e){
- //处理异常
- }
Statement主要用于执行静态SQL语句,即内容固定不变的SQL语句。Statement每执行一次都要对传入的SQL语句编译一次,效率较差。
某些情况下,SQL语句只是其中的参数有所不同,其余子句完全相同,适用于PreparedStatement。
PreparedStatement的另外一个好处就是预防sql注入攻击。
PreparedStatement是接口,继承自Statement接口。
使用PreparedStatement时,SQL语句已提前编译,三种常用方法 execute、executeQuery和executeUpdate已被更改,以使之不再需要参数。
PreparedStatement实例包含已事先编译的 SQL 语句,SQL 语句可有一个或多个 IN 参数,IN参数的值在 SQL 语句创建时未被指定。该语句为每个 IN 参数保留一个问号(“?”)作为占位符。
每个问号的值必须在该语句执行之前,通过适当的setInt或者setString等方法提供。
由于PreparedStatement对象已预编译过,所以其执行速度要快于 Statement 对象。因此,多次执行的 SQL 语句经常创建为PreparedStatement对象,以提高效率。
通常批量处理时使用PreparedStatement。
- //SQL语句已发送给数据库,并编译好为执行作好准备
- PreparedStatementpstmt = con.prepareStatement(
- "UPDATE emp SET job= ? WHERE empno= ?");
- //对占位符进行初始化
- pstmt.setLong(1, "Manager");
- pstmt.setInt(2,1001);
- //执行SQL语句
- pstmt.executeUpdate();
在数据库执行SQL语句过程中,制定执行计划开销巨大。
数据库本身具备SQL缓存功能,可以对statement的执行计划进行缓存,以免重复分析。其缓存原理是使用statement本身作为key并将执行计划存入与statement对应的缓存中,对曾经执行过的statements,再运行时执行计划将重用。
举例:
- SELECT a, b FROM t WHERE c = 1;
再次向数据库发送相同的statement时,数据库会对先前使用过的执行计划进行重用,降低开销。
但是,如下两条语句被视作不同的SQL语句,执行计划不可重用:
- SELECT a, b FROM t WHERE c = 1;
- SELECT a, b FROM t WHERE c = 2;
这就是为什么要使用PreparedStatement:
- //执行计划可重用
- String sql ="select a,b from t where c = ?";
- PreparedStatementps = conn.prepareStatement(sql);
- for (inti = 0; i< 1000; i++) {
- ps.setInt(1, i);
- ResultSetrs = ps.executeQuery();
- //处理rs,省略
- rs.close();
- }
- ps.close();
场景:如下SQL语句被发送到数据库中:
- String sql = "select * from t where username = '" + name + "' and password = '" + passwd + "'";
输入用户名和密码参数后,数据库接受到的完整sql语句将是这种形式:
- select * from t where username = 'scott' and password = 'tiger';
如果用户输入的passwd参数是:' or '1'='1, 则数据库收到的SQL语句将是:
- select * from t where username = 'scott' and password = '' or '1'='1’;
此SQL语句的where条件将永远为true。即用户不需要输入正确的帐号密码,也能登录。这种现象称作SQL注入(SQL Injection)。
对JDBC而言,SQL注入攻击只对Statement有效,对PreparedStatement无效,因为PreparedStatement不允许在插入参数时改变SQL语句的逻辑结构。
使用预编译的语句对象时,用户传入的任何数据不会和原SQL语句发生匹配关系,无需对输入的数据做过滤。
如果用户将' or '1'='1传入赋值给占位符,下述SQL语句将无法执行:
- select * from t where username = ? and password = ?;
结果集常用的遍历方式(使用rs.getXXX方法):
- String sql = "select empno, ename, sal, hiredate from emp";
- rs = stmt.executeQuery(sql);
- while (rs.next()) {
- intempno = rs.getInt("empno");
- String ename = rs.getString("ename");
- doublesal = rs.getDouble("sal");
- Date hiredate = rs.getDate("hiredate");
- }
- rs.close();
ResultSetMetaData: 数据结果集的元数据,和查询出来的结果集相关,从结果集(ResultSet)中获取。
下列代码获得ResultSetMetaData对象后,从中获取数据表的所有列名:
- ResultSetMetaDatarsm = rs.getMetaData();
- intcolumnCount = rsm.getColumnCount();
- String columnName = null;
- for (int i = 1; i<=columnCount; i++) {
- columnName = rsm.getColumnName(i);
- }
常用的ResultSet,返回后,其初始指针在第一行之前(Before First),并且只能使用next()方法将指针向后移动,不能反向,一次移动一行,不能跳行。
可滚动的结果集:指针可以在结果集中任意移动。使用在需要指针移动的场合,比如分页。
获得可滚动的ResultSet,Statement或者PreparedStatement的创建有所不同:
- Statement stmt = conn.createStatement(type, concurrency);
- PreparedStatementstmt = conn.prepareStatement(sql, type, concurrency);
其中type取值:
concurrency取值:
获得可滚动结果集后,常用方法如下:
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事务(Transaction):数据库中保证交易可靠的机制。JDBC支持数据库中的事务概念,并且在JDBC中,事务默认是自动提交的。
可能存在的问题:某些业务逻辑必须在一个事务中完成。如图-1所示。
事务特性介绍:ACID
事务是数据库的概念,JDBC支持事务,本质还是在数据库中实现的。
JDBC中和事务相关API:
JDBC处理事务的通常模式:
- try{
- // 1.定义用于在事务中执行的SQL语句
- String sql1 = "update account set amount = amount - " + amount + " where id = '" + from + "'";
- String sql2 = "update account set amount = amount + " + amount + " where id = '" + to + "'";
- autoCommit = con.getAutoCommit(); // 2.获得自动提交状态
- con.setAutoCommit(false); // 3.关闭自动提交
- stmt.executeUpdate(sql1); // 4.执行SQL语句
- stmt.executeUpdate(sql2);
- con.commit(); // 5.提交
- con.setAutoCommit(autoCommit); // 6.将自动提交功能恢复到原来的状态
- //其他语句;
- }catch(SQLException e){
- conn.rollback();//异常时回滚
- }
批处理:发送到数据库作为一个单元执行的一组更新语句。批处理降低了应用程序和数据库之间的网络调用,相比单个SQL语句的处理,批处理更为有效。
如果PreparedStatement对象中的SQL列表包含过多的待处理SQL语句, 可能会产生OutOfMemory错误。所以需要及时处理SQL语句列表。
- for (inti = 0; i< 1000; i++) {
- sql = “insert into emp(empno, ename) values(emp_seq.nextval, 'name" + i + "'")";
- //将SQL语句加入到Batch中
- stmt.addBatch(sql);
- //根据需要设置及时处理的条件
- if (i % 500 == 0) {
- stmt.executeBatch(); //及时处理
- stmt.clearBatch(); //清空列表
- }
- }
- // 最后一次列表不足500条,处理
- stmt.executeBatch();
在主表/从表关联关系下,插入数据时需要保证数据完整性。关联数据插入时的流程:
不同数据库的主键自增方式不同,在oracle中,建议主键通过序列获得。在SQL语句中,指定由哪个序列为表产生主键:
- String sql =
- “insert into dept (deptno, dname, loc) values(dept_seq.nextval,?,?)”;
如果仅仅是单表操作,不需要返回刚刚插入的主键值,但如果有关联关系的表操作,需要获得刚刚插入的主键值。
方法一:先通过序列的nextval获取序列的下一个值,再作为参数插入到主表和从表。
- //1.获得主键的SQL语句
- String sql = "select dept_seq.nextval as id from dual";
- //执行上条SQL语句,通过ResultSet获得主键值,省略
- //2.利用刚刚得到的主键值插入主表
- String sql1=“insert into dept(deptno, dname, loc) values(?,?,?)";
- //执行insert语句,省略
- //3.利用刚刚得到的主键值,作为外键插入从表
- String sql2 = “insert into emp(empno, ename, deptno) values(?,?,?)”;
- //执行insert语句,省略
这种方式操作简单,但需要额外多一次访问数据库,影响性能。
方法二(建议):利用PreparedStatement的getGeneratedKeys方法获取自增类型的数据,性能良好,只要一次SQL交互。
- //1.插入主表SQL,使用序列作为主键
- sql = "insert into dept (deptno, dname, loc) values(dept_seq.nextval,?,?)";
- //2.定义stmt时,第二个参数是GeneratedKeys的主键的字段名列表,类型是字符串数组
- stmt = con.prepareStatement(sql, new String[] { "deptno" });
- //3.将占位符赋值
- stmt.setString(1, “Research”);
- stmt.setString(2, “beijing”);
- //4.执行插入主表的insert语句
- stmt.executeUpdate();
- //5.获得主键值
- rs = stmt.getGeneratedKeys();
- rs.next();
- intdeptno = rs.getInt(1);
- //6.将刚刚得到的主表主键值,作为外键插入到从表中。
- String sql2 = “insert into emp(empno, ename, deptno) values(?,?,?)”;
利用数据库的分页SQL语句,实现在Java程序中数据表的分页。在Oracle中使用rownum,以获得分页结果集:
- String sql = "select * from (select rownumrn, empno, ename, job,mgr, hiredate, sal, comm, deptno from (select * from emp order by empno) ) where rn between ? and ?";
两个占位符分别是结果集的起点和终点,计算后,替代SQL中的占位符:
- int begin = (page - 1) * pageSize + 1;
- int end = begin + pageSize - 1;
其中:
- stmt = con.prepareStatement(sql);
- stmt.setInt(1, begin);
- stmt.setInt(2, end);
- rs = stmt.executeQuery();
这种分页方式,每次只向数据库请求一页的数据量,内存压力小适合大数据量数据表。
另一种分页策略介绍:基于缓存的分页技术(也被称作假分页),一次性把数据全部取出来放在缓存中,根据用户要看的页数(page)和每页记录数(pageSize),计算把哪些数据输出显示,将可滚动结果集的指针移动到指定位置。
这种方式只访问数据库一次 , 第一次取数比较慢 , 以后每页都从缓存中取 , 比较快,比较适合小数据量 , 如果数据量大 , 对内存压力较大。
不同数据库获取部分结果集的SQL是有区别的,在MySQL中的实现方式:
- select * from t limit begin,pageSize;
其中:
在Java程序中,MySQL和Oracle分页的方式,仅限于SQL语句不同。
DAO (Data Access Object):数据访问对象,是建立在数据库和业务层之间,封装所有对数据库的访问。
目的:数据访问逻辑和业务逻辑分开。
为了建立一个健壮的Java应用,需将所有对数据源的访问操作抽象封装在一个公共API中,需要:
在应用程序中,当需要和数据源交互时则使用DAO接口,不涉及任何数据库的具体操作。DAO通常包括:
1. 一个DAO工厂类;
2. 一个DAO接口;
3. 一个实现DAO接口的具体类;
4. 数据传递对象(实体对象(Entity)或值对象(Value Object,简称VO)).
DAO层需要定义对数据库中表的访问。
对象关系映射(ORM:Object/Relation Mapping)描述对象和数据表之间的映射,将Java程序中的对象对应到关系数据库的表中:
- public Account findById(Integer id) throws SQLException {
- Connection conn = getConnection();
- String sql = SELECT_BY_ID; //预先定义好的SQL查询语句
- PreparedStatementps = conn.prepareStatement(sql);
- ps.setInt(1, id);//传入参数
- ResultSetrs = ps.executeQuery();
- Account account = null;
- while(rs.next()){//处理结果集
- account = new Account();
- account.setId(rs.getInt("ACCOUNT_ID"));
- //设置account对象所有的属性,略 }
- return account;
- }
- publicboolean update(Account account) throws SQLException {
- Connection conn = getConnection();
- String sql = UPDATE_STATUS; //预先定义好的SQL语句
- PreparedStatementps = conn.prepareStatement(sql);
- ps.setInt(1,account.getId());//传入参数
- ps.setString(2, account.getStatus());
- int flag= ps.executeUpdate();
- return (flag>0 ? true : false);
- }
多层系统的异常处理原则: