寫給求甚解的你---JDBC詳解

​ 說起JDBC，估計大家都能說出個一、二、三出來，畢竟JDBC的大名如雷灌耳，Mybaitis、Hibernate、Sharding-JDBC等，都是對JDBC進行的封裝，因此理解JDBC的理論基礎，對我們以後的開發大有裨益。

​ 下面，就讓我們一起來看下JDBC，讓自己的武器庫中多一種基礎理論。

1.JDBC簡介

​ 在開發過程中，數據庫的開發是非常重要的，用戶的個人信息、操作記錄、內容信息（如商品、新聞）等等等，幾乎所有的數據都是需要存儲在數據中的。尤其是Web系統在10世紀90年代的起飛，Java和數據庫之間發生了一些美妙的故事，Sun公司爲了可以使Java能支持數據庫的訪問，爲Java提供了一套訪問數據庫的標準的類庫------JDBC。這套類庫位於jdk提供的基礎jar包–rt.jar中，具體的位置在java.sql包中。

​ 那什麼是JDBC呢？JDBC的全稱爲Java數據庫連接（Java DataBase Connectivity），它是一套用與執行SQL語句的Java API，是Java訪問數據庫的一整套規範。

​ 從上圖中，可以看到，JDBC和各種數據庫之間的連接（我們也稱之爲連接驅動），連接JDBC這一端的都是統一規格的，而連接到MySQL、Oracle、PostgreSQL等數據庫的一端是各不相同的，這也是爲什麼說JDBC是Java操作數據庫的標準，因爲他（JDBC）要求各個數據庫廠商按照統一的規範來提供數據庫連接驅動，各個連接驅動中，都需要實現JDBC中的接口，而JDBC不去關心各個驅動中具體的實現細節。

​ 通過這種方式，使得在Java程序中連接數據庫，只需要對接JDBC即可，如果連接MySQL數據庫，則裝入MySQL Connector，**如果某天數據庫更換爲Oracle，只需更換驅動程序、數據庫驅動註冊（後文有解釋）、特殊的SQL函數（某數據庫專有的）**即可。這樣開發人員就可以不必直接與底層的數據庫交互，使得代碼的通用性更強，且更加不容易出錯，數據庫開發也就更容易。

2.JDBC中常用的接口

​ 工欲善其事，必先利其器。我們直接對接JDBC，那就需要我們對JDBC設計的這套遊戲規則有足夠的瞭解。上文我們也說過了，JDBC涉及的接口主要在java.sql包中，讓我們一起來了解一些重要的接口和類。

2.1 Driver接口

​ Driver接口是所有數據庫連接程序必須要實現的接口。JDBC要求，當驅動程序中實現Driver接口的類被加載，它應創建其自身的實例並在DriverManager中註冊。

​ 我們以MySQL Connector爲例來進行深點的分析（可自行去MySQL官網下載），其中的Driver類如下所示：

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
    //
    // Register ourselves with the DriverManager
    //
    static {
        try {
            java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
        } catch (SQLException E) {
            throw new RuntimeException("Can't register driver!");
        }
    }

    /**
     * Construct a new driver and register it with DriverManager
     * 
     * @throws SQLException
     *             if a database error occurs.
     */
    public Driver() throws SQLException {
        // Required for Class.forName().newInstance()
    }
}

​ java.sql.Driver接口中的方法是在NonRegisteringDriver類中實現的，我們從上面代碼的靜態代碼塊中可以看到，當com.mysql.jdbc.Driver被加載到內存中時，會自動的創建一個自身的實例（new Driver()），並且將其註冊到java.sql.DriverManager中。

​ 在註冊完成之後，我們就可以不用去關心任何MySQL Connector中的技術細節了，但是想研究源碼的除外😝。

​ 因此，我們註冊的數據庫驅動的方式有兩種：

1. java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver)，其中的Driver爲數據庫驅動中的Driver接口的實現類；
2. Class.forName("xxx.Driver")，xxx爲包路徑，如mysql-connector中路徑爲"com.mysql.jdbc.Driver"

​ 對於上面兩種方式，我們推薦使用Class.forName("xxx.Driver")方式，實例化時讓其自動註冊；如果使用第一種方式，則會Driver會被實例化兩次（靜態代碼塊 + new）。

​ Driver接口中還提供了一些來獲取驅動信息的類，方法如下：

方法名	請求重定向
Connection connect(String url, java.util.Properties info)	嘗試建立到給定URL的數據庫連接。如果子協議錯誤，則返回null
boolean acceptsURL(String url)	檢索驅動程序是否認爲它可以打開給定URL的連接
DriverPropertyInfo[] getPropertyInfo(String url, java.util.Properties info)	獲取有關此驅動程序可能的屬性的信息
int getMajorVersion()	檢索驅動程序的主版本號
int getMinorVersion()	獲取驅動程序的次要版本號
boolean jdbcCompliant()	判斷驅動程序是否能通過JDBC遵從性測試

​ 其中子協議爲url中"jdbc:mysql://localhost:3306/java_web"中的"mysql"。

2.2 DriverManager類

​ DriverManager類的基本服務是用來管理一組JDBC驅動（因爲所有的數據庫驅動都會註冊到DriverManager類中），並且可以用於加載JDBC驅動和創建與數據庫之間的的連接（Connection）。

​ DriverManager類提供了註冊驅動程序的方法，除了上面我們提到的registerDriver方法外，DriverManager類會自動的加載系統屬性（system property）中的"jdbc.drivers"中設計到的驅動類（Driver的實現類），示例代碼如下(可以同時寫多個驅動類的地址，使用’:'隔開)。我們可以通過設置JVM的啓動參數來配置默認註冊數據庫驅動。

jdbc.drivers=foo.bah.Driver:wombat.sql.Driver:bad.taste.ourDriver

​ 在DriverManager源碼中，類說明中有這麼一段話，其中的意思就是在應用中再也不用去使用Class.forName()顯示的加載JDBC的驅動了。

Applications no longer need to explicitly load JDBC drivers using <code>Class.forName()</code>. Existing programs which currently load JDBC drivers using <code>Class.forName()</code> will continue to work without modification.

​ What，剛教了三種註冊JDBC驅動的方法，你告訴我以後用不到了。我們來看下DriverManager類中初始化部分，源碼如下，我們可以看到，靜態代碼塊中會調用loadInitialDrivers方法，該方法通過檢查系統屬性（“jdbc.drivers”）和ServiceLoader機制來加載JDBC的驅動程序。

public class DriverManager {
  //...
  /**
       * Load the initial JDBC drivers by checking the System property
       * jdbc.properties and then use the {@code ServiceLoader} mechanism
       */
  static {
    loadInitialDrivers();
    println("JDBC DriverManager initialized");
  }
  //...
}

​ 既然您(JDBC)都這麼費心了，只能說一句您厲害了。不過項目中原有的使用了Class.forName()的地方，也不需要修改了，並不會影響功能，不過還是要吐槽一句，我原來都已經習慣了啊~~~~。

​ 鑑於DriverManager類中的方法比較多，我們這裏只介紹幾個重要的方法：

方法名	功能描述
Connection getConnection(String url, String user, String password)	建立給定URL的數據庫連接，並返回表示連接的Connection對象
Driver getDriver(String url)	根據給定的url從已經註冊的驅動集合中選取一個最適當的驅動返回
void registerDriver(java.sql.Driver driver)	註冊給定的驅動程序

​ 其中的getConnection還有另兩個重載的方法，如下所示：

1. Connection getConnection(String url):用戶名、密碼在url中，如：“jdbc:mysql://localhost:3306/java_web?user=root&password=123456”;
2. Connection getConnection(String url, java.util.Properties info):將用戶名和密碼放入Properties中，用戶名、密碼對應的key分別爲"user"和"password"；

​ 非常有意思的是，數據庫連接的建立，是由DriverManager類自動找到一個最適合的驅動（通過源碼查看，發現其實是獲取所有的數據庫驅動，循環測試是否可以建立連接），並將建立連接的工作交由JDBC驅動中的Driver類來處理。這裏可以參考2.1中的connect方法.

2.3 Connection接口

​ Connection接口表示與特定數據庫的連接（Session），在連接上下文中執行sql語句並返回結果。一個連接到數據庫的Connection對象的能夠提供描述庫中表的信息，它支持的SQL語法，它的存儲過程，這個連接的功等等等。這些信息是通過Connection中的getMetaData方法獲得的。

​ 這裏有個概念需要明確下，不管是後面要將的Statement還是PrePareStatement，其執行sql都是在連接的上下文中執行的，可以理解成Connection的保持是應用程序（客戶端）和數據庫服務器的一次會話。

​ 下面我們來介紹Connection接口中定義的常用的幾種方法：

方法名	功能描述
DatabaseMetaData getMetaData()	返回一個DatabaseMetaData對象，該對象包含關於數據庫的元數據。
Statement createStatement()	創建並返回一個Statement對象，用於向數據庫發送SQL語句。
PreparedStatement prepareStatement(String sql)	創建並返回一個PreparedStatement對象，用於向數據庫發送SQL語句。傳入的SQL語句會被預編譯。
CallableStatement prepareCall(String sql)	創建並返回一個CallableStatement對象，用於調用數據庫中的存儲過程。

​ 其中的Statement對象適合執行無參數的sql語句，但是如果需要執行許多次，PreparedStatement對象效率會更好，並且PreparedStatement對象支持SQL預編譯，可以用來高效的執行同一個語句多次。

2.4 Statement接口

​ Statement對象用與執行靜態的SQL語句，並返回產生的結果對象。Statement接口的實例化對象可通過createStatement方法獲得。

​ 需要注意的是，一個Statement對象同一時間只能返回一個ResultSet對象。因此當發生併發時，同一時刻的ResultSet對象要由不同的Statement對象生成。如果起衝突的話，當前的的ResultSet對象會被關閉。

​ 下面我們一起來看下Statement接口中定義的常用的幾種方法：

方法名	功能描述
boolean execute(String sql)	執行給定的SQL，返回執行一個boolean類型的結果
ResultSet getResultSet()	以ResultSet的形式返回當前SQL執行結果。每次SQL執行執行後調用一次，如果結果更新數量或者沒有執行結果，則返回null
boolean getMoreResults()	將
int getUpdateCount()	獲取當前作爲更新數量，如果結果是一個ResultSet或者沒有執行結果，則返回-1
ResultSet executeQuery(String sql)	執行給定的查詢(SELECT)SQL，返回一個ResultSet對象
int executeUpdate(String sql)	創建並返回一個PreparedStatement對象，用於向數據庫發送SQL語句。傳入的SQL語句會被預編譯。

​ 需注意getResultSet、getUpdateCount方法，需要在execute方法執行返回成功後才能獲取到值，並且一次執行只能獲取一次。因此如果不是在執行一個動態的未知SQL，儘量不要使用execute方法。

2.5 PreparedStatement接口

​ PreparedStatement是一個用於表示預編譯的SQL語句的對象。傳入的SQL語句已完成預編譯並存儲在PreparedStatement對象中，之後就可以可以使用該對象有效地多次執行該語句。

​ 通過上面一段話，我們就可以簡單的看出Statement和PreparedStatement的區別，即出於提高多次執行同一個SQL的效率，PreparedStatement對象會先對SQL進行預編譯，並且SQL語句可以使用’?'佔位符來代替其中的參數，支持帶有參數的SQL的執行。

​ 對於SQL中的’?'佔位符，可以通過PreparedStatement接口提供的setter方法來設置入參的值，但是設置時必須要指定與輸入參數已定義SQL類型兼容的類型。理解起來有點繞，我們舉個例子：如果入參的SQL類型爲Integer，則應該調用setInt方法來設置入參。

​ 下面我們一起來看下PreparedStatement接口中定義的常用的幾種方法：

方法名	功能描述
ResultSet executeQuery()	在PreparedStatement對象中執行SQL查詢語句，並返回此次查詢生成的ResultSet對象
int executeUpdate()	在對象中執行SQL語句，如INSERT、UPDATE、DELETE或者無返回的SQL語句；如果爲改變任何數據或者無返回值則返回0
boolean execute()	執行給定的SQL，返回執行一個boolean類型的結果，通過getResultSet、getUpdateCount方法獲取執行結果
void setXxx(int parameterIndex, xxx x)	設置SQL語句中的入參，其中Xxx爲數據類型，如setSring、setBoolean等；其中的參數索引從1開始

​ PreparedStatement給定了設置所有SQL類型參數的方法，需要注意的是，setTime、setDate等方法，其中的Time、Date爲java.sql包中的，而不是我們常用的java.util包中的。

​ 如何使用這些set方法呢，我們通過一個小栗子來簡單示範下：

PreparedStatement pstmt = con.prepareStatement("UPDATE EMPLOYEES SET " + 
                                               "SALARY = ? WHERE ID = ?");
pstmt.setBigDecimal(1, 153833.00)
pstmt.setInt(2, 110592)
//接收SQL語句執行結果
int result = pstmt.executeUpdate()

2.6 CallableStatement接口

​ CallableStatement接口是用於執行SQL存儲過程。JDBC API提供了一種存儲過程SQL轉義語法，該語法允許所有RDBMS可以通過標準方式調用存儲過程。並且CallableStatement接口繼承了PreparedStatement接口，因此其也可以執行非存儲過程的SQL語句。

​ 如果存儲過程中有參數（In,入參），可以通過集成自PreparedStatement接口中的setXxx方法來賦值。

​ 如果存儲過程有輸出參數（Out,出參），在調用存儲過程前必須通過registerOutParameter先註冊，存儲過程執行後可以通過getXxx方法來獲取結果。

​ 同樣的，同樣也可以將查詢結果放入ResultSet對象中，通過迭代的方式獲取執行結果。如果存儲過程返回多個結果集，需要通過調Statement對象中的getMoreResults方法切換到下一個結果集，並通過getResult方法獲取。

​ 存儲過程調用的示例代碼如下(在這裏簡單演示下，後續博客會詳細講解)：

//第一個參數爲In參數，第二個爲Out參數
CallableStatement callableStatement = connection.prepareCall(
  "{ call queryUsersById(?,?)} ");
callableStatement.setString(1, "1");

//註冊返回參數
callableStatement.registerOutParameter(2, Types.CHAR);

//執行存儲過程
ResultSet rs = callableStatement.executeQuery();
//處理返回的結果集  如果返回多個結果集，這裏會獲取到第一個
while (rs.next()) {
  //...
}
//移動指針到下一個ResultSet對象
while (callableStatement.getMoreResults()) {
  rs = callableStatement.getResultSet();
  //...
}

​ CallableStatement接口中只定義了getXxx方法和registerOutParameter方法，因此這裏就不擴展開來講了，registerOutParameter方法有許多重載的方法，但是其功能都是進行輸出參數的註冊，這裏使用java.sql.Types來指定類型即可。

2.7 ResultSet接口

​ ResultSet對象用於保存通過執行查詢語句查詢數據庫產生的結果集，使用一個邏輯表格來表示一個數據庫查詢結果集。ResultSet接口內部有一個指向當前數據行的遊標（cursor），初始時，遊標指向第一行數據之前（可以理解成第0行），調用next方法可將遊標移動至下一行，如果下一行沒有數據（移動到了最後一行之後），則返回false（表示到了末尾），我們通常可以使用此方法來完成結果集的遍歷，代碼如下所示:

//...
ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM TABLE2")
while(rs.next()){
  //處理邏輯
} 

​ 默認的ResultSet對象是不可更新的，並且遊標只能向後（next）移動。 因此，在程序中只能迭代ResultSet一次，並且只能從第一行到最後一行進行迭代。這樣顯然不是JDBC的做事風格，雖然一個next方法足夠我們使用了，但是JDBC還是爲我們提供了更豐富的功能。我們首先來看下，除了next方法外，其他的遊標移動方法。

方法名	功能描述
boolean next()	將遊標移動到下一行，當移動到數據最後一行之後時，返回false
boolean previous()	將遊標移動到上一行，當移動到數據第一行之前時，返回false
boolean relative(int rows)	將遊標移動相對的行數（正數或負數），正數向後、負數向前
boolean absolute( int row )	將遊標移動到數據集中指定的行數
void beforeFirst()	將遊標移動到數據第一行之前，相當於absolute(0)
void afterLast()	將遊標移動到數據最後一行之後
boolean first()	將遊標移動到數據第一行
boolean last()	將遊標移動到數據最後一行

​ 我們在上一段中說了，默認的ResultSet對象是不可更新的，並且遊標只能向後（next）移動，那上面的這麼多方法，要如何才能使用呢？這裏需要我們在創建Statement、PreparedStatement時指定結果集類型和併發類型，我們來看一下其中的幾個值(這幾個常量在java.sql.ResultSet中)：

方法名	功能描述
TYPE_FORWARD_ONLY(1003)	結果集類型，只能向後移動
TYPE_SCROLL_INSENSITIVE(1004)	結果集類型，可滾動，但是對數據庫中的數據變更不care
TYPE_SCROLL_SENSITIVE(1005)	結果集類型，可滾動，並且數據庫中的數據變更會直接影響結果集
CONCUR_READ_ONLY(1007)	併發類型，只讀，結果集獲取後不會被更新
CONCUR_UPDATABLE(1008)	併發類型，結果集獲取後可能被更新

​ 因此我們在創建Statement、PreparedStatement時指定這兩個參數即可，這裏推薦使用1004和1007，否則可能會發生你意想不到的錯誤，示例代碼如下。這樣創建的Statement、PreparedStatement對象在執行查詢時返回的結果集，遊標就可以自由的飛翔了。

//也可直接使用con.createStatement(1004, 1008)
Statement pstmt = con.createStatement(ResultSet.TYPE_SCROLL_INSENSITIVE, ResultSet
                                      .CONCUR_READ_ONLY);

PreparedStatement pstmt = con.prepareStatement("your sql", 1004, 1008);

​ 當我們把遊標移動到數據行後，就可以使用JDBC提供的getXxx方法來獲取對應記錄中字段的值了。這裏的getXxx方法和PreparedStatement中的setXxx方法類似，會自動的將SQL數據類型和Java中的數據類型進行轉換。我們通過代碼簡單的看下如何使用

PreparedStatement pstmt = con.prepareStatement("select * from users");
// 獲取查詢結果集
resultSet = statement.executeQuery(sql);
//resultSet移動遊標(Cursor)到結果的第一行
while (resultSet.next()) {
  //通過getXxx方法獲取查詢結果
  System.out.println("name:" + resultSet.getString("name"));
  System.out.println("password:" + resultSet.getString("password"));
  System.out.println("birthday:" + resultSet.getDate("birthday"));
}

3.JDBC編程步驟

​ 講完了理論，讓我們來簡單的動動手，瞭解通過JDBC進行數據庫操作的步驟。

1. 加載並註冊數據驅動

​ 我們可以通過顯示的註冊驅動，可通過如下三種方式:

//java.sql可省略，import正確的類即可，Driver爲數據庫驅動中實現了Driver接口的驅動類
java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver);

//將Driver類加載至內存，由其中的靜態方法自動完成註冊，xxx表示Driver類在connetor jar包中的位置
Class.forName("xxx.Driver")
  
//設置應用中的系統屬性jdbc.drivers，或者增加JVM的啓動參數
System.setProperty("jdbc.drivers", "xxxx.Driver");

​ 我們還可以什麼都不做，讓DriverManager自動幫我們註冊。

2. 通過DriverManager獲取數據庫的連接Connection

​ 這裏同樣有三種方式來建立連接，代碼如下：

//第一種
String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/java_web?useSSL=false&characterEncoding=utf-8";
String userName = "root";
String password = "123456";
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, userName, password);

//第二種
//java.util.Properties
Properties properties = new Properties();
properties.put("user", userName);
properties.put("password", password);
//第一種和第二種本質上是相同的
connection = DriverManager.getConnection(url, properties);

//第三種 將用戶名密碼寫入url中
url = "jdbc:mysql://localhost:3306/java_web？user=root&password=123456" + 													"&useSSL=false&characterEncoding=utf-8";
connection = DriverManager.getConnection(url);

3. 通過Connection對象獲取Statment對象或PreparedStatement對象或CallableStatement對象

​ 代碼如下，以下三個對象都是位於java.sql包中，import的時候需注意：

//獲取Statment對象
Statement statement = connection.createStatement();

//獲取PreparedStatement對象
PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement("your sql");

//獲取CallableStatement對象
CallableStatement callableStatement =  connection.prepareCall("your sql");

4. 使用獲取的Statment對象執行SQL語句（以Statment爲例）

​ 可使用如下三種方式執行SQL語句：

• boolean execute()：可以執行任何SQL語句；
• ResultSet executeQuery(String sql)：通常執行查詢（SELECT）語句，執行後返回代表結果集的ResultSet對象；
• int executeUpdate(String sql)：主要用於執行DML、DDL語句，返回數據庫中此次執行影響的行數，如果執行DDL語句（無返回），則返回0。

5. 處理返回結果

​ 這裏的返回結果分爲三種，也就是上面執行SQL語句的三種方式的返回值。我們需要獲取SQL的執行結果，並完成解析，之後完成項目自身的業務邏輯。

​ ResultSet的解析在上文已經講解過了，故不在贅述。

6. 關閉連接，釋放資源

​ 需要執行的SQL執行完畢，即此次的數據庫操作已經完成，我們需要關閉數據庫連接、Statement對象、ResultSet對象。

​ 代碼如下：

//關閉連接，釋放資源
public static void release(ResultSet resultSet, Statement statement, Connection connection) {
  //關閉結果集
  if (resultSet != null) {
    try {
      resultSet.close();
    } catch (SQLException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    resultSet = null;
  }
  //關閉Statement對象
  if (statement != null) {
    try {
      statement.close();
    } catch (SQLException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    statement = null;
  }
  //關閉Connection連接
  if (connection != null) {
    try {
      connection.close();
    } catch (SQLException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    connection = null;
  }
}

​ 一個完成的操作實例可以參考這篇文章:Java Web數據庫開發(MySQL)之環境準備。

4.總結

​ 本文到這，JDBC中的重要的接口和類都已講解完畢，後續會單獨開文章來講解Statment對象、PreparedStatement對象、CallableStatement對象的具體使用。

​ 因爲本文主要是對JDBC的詳細介紹，只稍微的提到了MySQL Connector中的Driver類，後續有機會會單獨的寫文章進行MySQL Connectior的源碼分析。

參考閱讀：

1. Java Web數據庫開發(MySQL)之環境準備
2. MySQL Connector源碼下載地址
3. mysql-connector jar包及包含源碼的jar包的下載地址

---

​ 又到了分隔線以下，本文到此就結束了，本文內容全部都是由博主自己進行整理並結合自身的理解進行總結，如果有什麼錯誤，還請批評指正。

​ Java web這一專欄會是一個系列博客，喜歡的話可以持續關注，如果本文對你有所幫助，還請還請點贊、評論加關注。

​ 有任何疑問，可以評論區留言。