Spring系列之JDBC对不同数据库异常如何抽象的？

前言

使用Spring-Jdbc的情况下，在有些场景中，我们需要根据数据库报的异常类型的不同，来编写我们的业务代码。比如说，我们有这样一段逻辑，如果我们新插入的记录，存在唯一约束冲突，就会返回给客户端描述：记录已存在，请勿重复操作
代码一般是这么写的：

@Resource
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
public String testAdd(){
    try {
        jdbcTemplate.execute("INSERT INTO user_info (user_id, user_name, email, nick_name, status, address) VALUES (80002, '张三丰', '[email protected]', '张真人', 1, '武当山');");
        return "OK";
    }catch (DuplicateKeyException e){
        return "记录已存在，请勿重复操作";
    }
}

测试一下：

如上图提示，并且无论什么更换什么数据库（Spring-Jdbc支持的），代码都不用改动

那么Spring-Jdbc是在使用不同数据库时，Spring如何帮我们实现对异常的抽象的呢?

代码实现

我们来正向看下代码：
首先入口JdbcTemplate.execute方法：

public void execute(final String sql) throws DataAccessException {
    if (this.logger.isDebugEnabled()) {
        this.logger.debug("Executing SQL statement [" + sql + "]");
    }
    ...
    //实际执行入口
    this.execute(new ExecuteStatementCallback(), true);
}

内部方法execute

@Nullable
private  T execute(StatementCallback action, boolean closeResources) throws DataAccessException {
    Assert.notNull(action, "Callback object must not be null");
    Connection con = DataSourceUtils.getConnection(this.obtainDataSource());
    Statement stmt = null;

    Object var12;
    try {
        stmt = con.createStatement();
        this.applyStatementSettings(stmt);
        T result = action.doInStatement(stmt);
        this.handleWarnings(stmt);
        var12 = result;
    } catch (SQLException var10) {
        String sql = getSql(action);
        JdbcUtils.closeStatement(stmt);
        stmt = null;
        DataSourceUtils.releaseConnection(con, this.getDataSource());
        con = null;
         //SQL出现异常后，在这里进行异常转换
        throw this.translateException("StatementCallback", sql, var10);
    } finally {
        if (closeResources) {
            JdbcUtils.closeStatement(stmt);
            DataSourceUtils.releaseConnection(con, this.getDataSource());
        }

    }

    return var12;
}

异常转换方法translateException

protected DataAccessException translateException(String task, @Nullable String sql, SQLException ex) {
    //获取异常转换器，然后根据数据库返回码相关信息执行转换操作
        //转换不成功，也有兜底异常UncategorizedSQLException
    DataAccessException dae = this.getExceptionTranslator().translate(task, sql, ex);
    return (DataAccessException)(dae != null ? dae : new UncategorizedSQLException(task, sql, ex));
}

获取转换器方法getExceptionTranslator

public SQLExceptionTranslator getExceptionTranslator() {
    //获取转换器属性，如果为空，则生成一个
    SQLExceptionTranslator exceptionTranslator = this.exceptionTranslator;
    if (exceptionTranslator != null) {
        return exceptionTranslator;
    } else {
        synchronized(this) {
            SQLExceptionTranslator exceptionTranslator = this.exceptionTranslator;
            if (exceptionTranslator == null) {
                DataSource dataSource = this.getDataSource();
                //shouldIgnoreXml是一个标记，就是不通过xml加载bean，默认false
                                if (shouldIgnoreXml) {
                    exceptionTranslator = new SQLExceptionSubclassTranslator();
                } else if (dataSource != null) {
                             //如果DataSource不为空，则生成转换器SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator
                    exceptionTranslator = new SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator(dataSource);
                } else {
                             // 其他情况，生成SQLStateSQLExceptionTranslator转换器
                    exceptionTranslator = new SQLStateSQLExceptionTranslator();
                }

                this.exceptionTranslator = (SQLExceptionTranslator)exceptionTranslator;
            }
            return (SQLExceptionTranslator)exceptionTranslator;
        }
    }
}

转换方法：
因为默认的转换器是SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator，所以这里调用SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator的doTranslate方法

类图调用关系如上，实际先调用的是AbstractFallbackSQLExceptionTranslator.translate的方法

@Nullable
public DataAccessException translate(String task, @Nullable String sql, SQLException ex) {
    Assert.notNull(ex, "Cannot translate a null SQLException");
        //这里才真正调用SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator.doTranslate方法
    DataAccessException dae = this.doTranslate(task, sql, ex);
    if (dae != null) {
        return dae;
    } else {
            //如果没有找到响应的异常，则调用其他转换器，输入递归调用，这里后面说
        SQLExceptionTranslator fallback = this.getFallbackTranslator();
        return fallback != null ? fallback.translate(task, sql, ex) : null;
    }
}

实际转换类SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator的方法：

//这里省略了一些无关代码，只保留了核心代码
//先获取SQLErrorCodes集合，在根据返回的SQLException中获取的ErrorCode进行匹配，根据匹配结果进行返回响应的异常
protected DataAccessException doTranslate(String task, @Nullable String sql, SQLException ex) {
    ....
    SQLErrorCodes sqlErrorCodes = this.getSqlErrorCodes();
    
    String errorCode = Integer.toString(ex.getErrorCode());
    ...
    if (Arrays.binarySearch(sqlErrorCodes.getDuplicateKeyCodes(), errorCode) >= 0) {
            this.logTranslation(task, sql, sqlEx, false);
            return new DuplicateKeyException(this.buildMessage(task, sql, sqlEx), sqlEx);
    }
    ...
    return null;
}

上面的SQLErrorCodes是一个错误码集合，但是不是全部数据库的所有错误码集合，而是只取了相应数据库的错误码集合，怎么保证获取的是当前使用的数据库的错误码，而不是其他数据库的错误码呢？当然Spring为我们实现了，在SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator中：

public class SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator extends AbstractFallbackSQLExceptionTranslator {

    private SingletonSupplier sqlErrorCodes;
        //默认构造方法，设置了如果转换失败，下一个转换器是SQLExceptionSubclassTranslator
    public SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator() {
        this.setFallbackTranslator(new SQLExceptionSubclassTranslator());
    }
   //前面生成转换器的时候，exceptionTranslator = new SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator(dataSource);
     //使用的是本构造方法，传入了DataSource，其中有数据库厂商信息，本文中是MYSQL
    public SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator(DataSource dataSource) {
        this();
        this.setDataSource(dataSource);
    }

   //从错误码工厂SQLErrorCodesFactory里，获取和数据源对应的厂商的所有错误码
    public void setDataSource(DataSource dataSource) {
        this.sqlErrorCodes = SingletonSupplier.of(() -> {
            return SQLErrorCodesFactory.getInstance().resolveErrorCodes(dataSource);
        });
        this.sqlErrorCodes.get();
    }

}

错误码工厂SQLErrorCodesFactory的resolveErrorCodes方法：

//既然是工厂，里面肯定有各种数据库的错误码，本文中使用的是MYSQL，我们看一下实现逻辑
@Nullable
public SQLErrorCodes resolveErrorCodes(DataSource dataSource) {
    Assert.notNull(dataSource, "DataSource must not be null");
    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Looking up default SQLErrorCodes for DataSource [" + this.identify(dataSource) + "]");
    }
    //从缓存中拿MYSQL对应的SQLErrorCodes
    SQLErrorCodes sec = (SQLErrorCodes)this.dataSourceCache.get(dataSource);
    if (sec == null) {
        synchronized(this.dataSourceCache) {
            sec = (SQLErrorCodes)this.dataSourceCache.get(dataSource);
            if (sec == null) {
                try {
                    String name = (String)JdbcUtils.extractDatabaseMetaData(dataSource, DatabaseMetaData::getDatabaseProductName);
                    if (StringUtils.hasLength(name)) {
                        SQLErrorCodes var10000 = this.registerDatabase(dataSource, name);
                        return var10000;
                    }
                } catch (MetaDataAccessException var6) {
                    logger.warn("Error while extracting database name", var6);
                }

                return null;
            }
        }
    }

    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("SQLErrorCodes found in cache for DataSource [" + this.identify(dataSource) + "]");
    }

    return sec;
}

缓存dataSourceCache如何生成的？

public SQLErrorCodes registerDatabase(DataSource dataSource, String databaseName) {
   //根据数据库类型名称（这里是MySQL），获取错误码列表
    SQLErrorCodes sec = this.getErrorCodes(databaseName);
    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Caching SQL error codes for DataSource [" + this.identify(dataSource) + "]: database product name is '" + databaseName + "'");
    }

    this.dataSourceCache.put(dataSource, sec);
    return sec;
}

public SQLErrorCodes getErrorCodes(String databaseName) {
        Assert.notNull(databaseName, "Database product name must not be null");
                //从errorCodesMap根据key=MYSQL获取SQLErrorCodes
        SQLErrorCodes sec = (SQLErrorCodes)this.errorCodesMap.get(databaseName);
        if (sec == null) {
            Iterator var3 = this.errorCodesMap.values().iterator();

            while(var3.hasNext()) {
                SQLErrorCodes candidate = (SQLErrorCodes)var3.next();
                if (PatternMatchUtils.simpleMatch(candidate.getDatabaseProductNames(), databaseName)) {
                    sec = candidate;
                    break;
                }
            }
        }

        if (sec != null) {
            this.checkCustomTranslatorRegistry(databaseName, sec);
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("SQL error codes for '" + databaseName + "' found");
            }

            return sec;
        } else {
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("SQL error codes for '" + databaseName + "' not found");
            }

            return new SQLErrorCodes();
        }
    }
        
        
//SQLErrorCodesFactory构造方法中，生成的errorCodesMap，map的内容来自org/springframework/jdbc/support/sql-error-codes.xml文件        
protected SQLErrorCodesFactory() {
        Map errorCodes;
        try {
            DefaultListableBeanFactory lbf = new DefaultListableBeanFactory();
            lbf.setBeanClassLoader(this.getClass().getClassLoader());
            XmlBeanDefinitionReader bdr = new XmlBeanDefinitionReader(lbf);
            Resource resource = this.loadResource("org/springframework/jdbc/support/sql-error-codes.xml");
            if (resource != null && resource.exists()) {
                bdr.loadBeanDefinitions(resource);
            } else {
                logger.info("Default sql-error-codes.xml not found (should be included in spring-jdbc jar)");
            }

            resource = this.loadResource("sql-error-codes.xml");
            if (resource != null && resource.exists()) {
                bdr.loadBeanDefinitions(resource);
                logger.debug("Found custom sql-error-codes.xml file at the root of the classpath");
            }

            errorCodes = lbf.getBeansOfType(SQLErrorCodes.class, true, false);
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("SQLErrorCodes loaded: " + errorCodes.keySet());
            }
        } catch (BeansException var5) {
            logger.warn("Error loading SQL error codes from config file", var5);
            errorCodes = Collections.emptyMap();
        }

        this.errorCodesMap = errorCodes;
}

sql-error-codes.xml文件中配置了各个数据库的主要的错误码
这里列举了MYSQL部分，当然还有其他部分，我们可以看到唯一性约束错误码是1062，就可以翻译成DuplicateKeyException异常了

        
            
                MySQL
                MariaDB
            
        
        
            1054,1064,1146
        
        
            1062
        
        
            630,839,840,893,1169,1215,1216,1217,1364,1451,1452,1557
        
        
            1
        
        
            1205,3572
        
        
            1213
        
    

你已经看到，比如上面的错误码值列举了一部分，如果出现了一个不在其中的错误码肯定是匹配不到，Spring当然能想到这种情况了

   /**
     *@公-众-号：程序员阿牛
     *在AbstractFallbackSQLExceptionTranslator中，看到如果查找失败会获取下一个后续转换器
     */
    @Nullable
    public DataAccessException translate(String task, @Nullable String sql, SQLException ex) {
        Assert.notNull(ex, "Cannot translate a null SQLException");
        DataAccessException dae = this.doTranslate(task, sql, ex);
        if (dae != null) {
            return dae;
        } else {
            SQLExceptionTranslator fallback = this.getFallbackTranslator();
            return fallback != null ? fallback.translate(task, sql, ex) : null;
        }
    }

SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator的后置转换器是什么？

//构造方法中已经指定，SQLExceptionSubclassTranslator
public SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator() {
   this.setFallbackTranslator(new SQLExceptionSubclassTranslator());
}

SQLExceptionSubclassTranslator的转换方法逻辑如下：

/**
*@公-众-号：程序员阿牛
*可以看出实际按照子类类型来判断，返回相应的错误类，如果匹配不到，则找到下一个处理器，这里的处理其我们可以根据构造方法找到下一个转换类SQLStateSQLExceptionTranslator
*/
@Nullable
protected DataAccessException doTranslate(String task, @Nullable String sql, SQLException ex) {
    if (ex instanceof SQLTransientException) {
        if (ex instanceof SQLTransientConnectionException) {
            return new TransientDataAccessResourceException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }

        if (ex instanceof SQLTransactionRollbackException) {
            return new ConcurrencyFailureException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }

        if (ex instanceof SQLTimeoutException) {
            return new QueryTimeoutException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }
    } else if (ex instanceof SQLNonTransientException) {
        if (ex instanceof SQLNonTransientConnectionException) {
            return new DataAccessResourceFailureException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }

        if (ex instanceof SQLDataException) {
            return new DataIntegrityViolationException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }

        if (ex instanceof SQLIntegrityConstraintViolationException) {
            return new DataIntegrityViolationException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }

        if (ex instanceof SQLInvalidAuthorizationSpecException) {
            return new PermissionDeniedDataAccessException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }

        if (ex instanceof SQLSyntaxErrorException) {
            return new BadSqlGrammarException(task, sql != null ? sql : "", ex);
        }

        if (ex instanceof SQLFeatureNotSupportedException) {
            return new InvalidDataAccessApiUsageException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }
    } else if (ex instanceof SQLRecoverableException) {
        return new RecoverableDataAccessException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
    }

    return null;
}

SQLStateSQLExceptionTranslator的转换方法：

/**
*@公-众-号：程序员阿牛
*可以看出根据SQLState的前两位来判断异常，根据匹配结果返回相应的异常信息  
*/
@Nullable
protected DataAccessException doTranslate(String task, @Nullable String sql, SQLException ex) {
    String sqlState = this.getSqlState(ex);
    if (sqlState != null && sqlState.length() >= 2) {
        String classCode = sqlState.substring(0, 2);
        if (this.logger.isDebugEnabled()) {
            this.logger.debug("Extracted SQL state class '" + classCode + "' from value '" + sqlState + "'");
        }

        if (BAD_SQL_GRAMMAR_CODES.contains(classCode)) {
            return new BadSqlGrammarException(task, sql != null ? sql : "", ex);
        }

        if (DATA_INTEGRITY_VIOLATION_CODES.contains(classCode)) {
            return new DataIntegrityViolationException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }

        if (DATA_ACCESS_RESOURCE_FAILURE_CODES.contains(classCode)) {
            return new DataAccessResourceFailureException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }

        if (TRANSIENT_DATA_ACCESS_RESOURCE_CODES.contains(classCode)) {
            return new TransientDataAccessResourceException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }

        if (CONCURRENCY_FAILURE_CODES.contains(classCode)) {
            return new ConcurrencyFailureException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex);
        }
    }

    return ex.getClass().getName().contains("Timeout") ? new QueryTimeoutException(this.buildMessage(task, sql, ex), ex) : null;
}

为什么SQLState可以得出错误类型？

因为数据库是根据 X/Open 和 SQL Access Group SQL CAE 规范 (1992) 所进行的定义，SQLERROR 返回 SQLSTATE 值。SQLSTATE 值是包含五个字符的字符串 。五个字符包含数值或者大写字母， 代表各种错误或者警告条件的代码。SQLSTATE 有个层次化的模式：头两个字符标识条件的通常表示错误条件的类别， 后三个字符表示在该通用类中的子类。成功的状态是由 00000 标识的。SQLSTATE 代码在大多数地方都是定义在 SQL 标准里

处理流程图

用到了哪些设计模式？

组合模式

通过上图大家有没有发现三个实现类之间的关系—组合关系，组合关系在父类AbstractFallbackSQLExceptionTranslator中变成了递归调用，这里充满了智慧(Composite设计模式)。

单例模式

在SQLErrorCodesFactory（单例模式）

策略模式

根据数据库的不同，获取不同的errorcodes集合

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