本文只討論 JDBC 驅動加載問題。

1 JDBC概述

1.1 什麼是 JDBC

JDBC 一般指 Java 數據庫連接，（Java Database Connectivity，簡稱爲 JDBC）；
JDBC 是 Java 語言中用來規範客戶端程序如何來訪問數據庫的應用程序接口；其提供瞭如查詢、更新數據庫中數據的方法，我們常說的 JDBC 是面向關係型數據庫的。

1.2 JDBC 基本結構圖

一般情況下，在 application 中進行數據庫連接，調用 JDBC 接口：

首先，需要將指定的 JDBC 驅動實現加載到 jvm 中；
然後，再進行使用對應具體的數據庫驅動類、結合具體的數據庫連接參數，建立數據庫連接。

基本的結構圖如下:

1.3 案例問題的分析與解決

1.3.1 問題描述

//jdk6之後，無需再顯式執行Class.forName
Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
// com.mysql.cj.jdbc.Driver [mysql:mysql-connector-java:8.0.28]
// com.mysql.jdbc.Driver [mysql:mysql-connector-java:5.1.33]
// org.gjt.mm.mysql.Driver extends com.mysql.jdbc.Driver  [mysql:mysql-connector-java:5.1.33] 【 8.0.1.33 中無此Driver類】
// com.amazon.opendistroforelasticsearch.jdbc.Driver [com.amazon.opendistroforelasticsearch.client:opendistro-sql-jdbc:1.12.0.0]
// oracle.jdbc.driver.OracleDriver [com.clickhouse:clickhouse-jdbc:0.3.2]

 
Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:orcl","xxx","xxxx");

我第一次寫此代碼時，就有很多疑問，但是後來也沒研究，今天我把當時的疑問列出

1 "oracle.jdbc.driver.OracleDriver" 和"jdbc:oracle:thin" 有什麼關係，爲什麼要寫兩遍
2 Class.forName 註冊驅動後，沒有返回值，是怎麼回事
3 Class.forName 爲什麼此行在jdk6版本中又不需要了呢
4 DriverManager.getConnection() 怎麼使用的驅動的呢

1.3.2 問題分析：源碼分析

要回答上邊的問題，我們先來看看這些代碼的源碼

1 要使用jdbc連接 oracle，必須先加載驅動，Class.forName就是加載驅動

Class.forName 會初始化 oracle.jdbc.driver.OracleDriver這個類 （關於類的加載過程可自行搜索），初始化時自動執行類的靜態代碼塊

// oracle.jdbc.driver.OracleDriver
static{
...
 if (defaultDriver == null) {
                defaultDriver = new oracle.jdbc.OracleDriver();
                DriverManager.registerDriver(defaultDriver);
  }

這樣就驅動就註冊了

2 jdk6爲什麼不需要執行了Class.forName這行代碼了呢
大家先了解一下ServiceLoader 。

簡單來說就是在驅動jar包配置文件中，指定oracle.jdbc.driver.OracleDriver實現java.sql.Driver接口；然後DriverManager在初始化的時候，自動掃描所有jar包中實現了java.sql.Driver的類 ,並初始化此實現類

//DriverManager
   static {
        loadInitialDrivers();
        println("JDBC DriverManager initialized");
    }
    private static void loadInitialDrivers() {
       ...
        
        AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
            public Void run() {
                //搜索服務的實現類(驅動實例)
                ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);
                Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();
                try{
                    while(driversIterator.hasNext()) {
                        driversIterator.next();// 此處初始化  並註冊了
                    }
                } catch(Throwable t) {
                // Do nothing
                }
                return null;
 
 
//ServiceLoader
       public S next() {
            if (acc == null) {
                return nextService();
            } else {
        ...
 
//ServiceLoader
       private S nextService() {
            ...
            try {
                c = Class.forName(cn, false, loader);
            ...

也就是說 DriverManger藉助 ServiceLoader 找到驅動並註冊了，所以不需要再手工註冊

3 驅動註冊了，DriverManager中驅動怎麼被使用呢

//caller = Reflection.getCallerClass()
private static Connection getConnection(
        String url, java.util.Properties info, Class<?> caller) throws SQLException {
         ....
        
        ClassLoader callerCL = caller != null ? caller.getClassLoader() : null;
        synchronized(DriverManager.class) {
            // synchronize loading of the correct classloader.
            if (callerCL == null) {
                callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
            }
        }
        //callerCL 是方法調用類或者當前線程的classLoader，會在isDriverAllowed中使用
        ...
        // 所有已經註冊驅動都保存在registeredDrivers，這是個CopyOnWriteArrayList
        for(DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {
            if(isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) {
                try {
                    //jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:orcl 最終是由驅動實現類使用
                    Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
        ...
 
 
 
 
  private static boolean isDriverAllowed(Driver driver, ClassLoader classLoader) {
        boolean result = false;
        if(driver != null) {
            Class<?> aClass = null;
            try {
                //使用不同的classLoader加載出來的驅動類是不相等的，此處就利用這點判斷權限
                aClass =  Class.forName(driver.getClass().getName(), true, classLoader);
            } catch (Exception ex) {
                result = false;
            }
 
             result = ( aClass == driver.getClass() ) ? true : false;
        }
 
        return result;
    }

遍歷 registeredDrivers (所有已經註冊驅動都在這裏)，使用 DriverManager.getConnection 方法所在類的 classLoader（如果爲空，則使用當前線程上下文的classLoaer），去加載驅動類，然後和registeredDrivers裏邊的比較，如果相等，則此驅動是有權限被使用。

注意：此處遍歷 registeredDrivers時，只要找到一個有權限的，就立即返回。

如果使用相同方式註冊多個了驅動，調用的是哪個驅動呢？ registeredDrivers中第一個有權限且能正確連接上的的；那麼程序裏邊如果要連接多個數據庫，使用jdbc怎麼操作？

1.4 驅動加載

從案例中回來，看看驅動是如何加載的？

1.4.1 加載驅動

驅動是一個 class，將驅動進行加載到 jvm 中與加載普通類一樣，使用 Class.forName("driverName") 進行加載

//加載MySQL 數據庫驅動  
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

//加載Oracle數據庫驅動  
Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");

1.4.2 `java.sql.Driver` 接口

驅動。

首先，需要實現 java.sql.Driver 接口，連接不同數據庫的驅動類不同，但每個驅動類都需要提供一個實現了 java.sql.Driver 接口的類。
然後，在程序中由驅動器管理類 java.sql.DriverManager 去調用這些 Driver 實現

java.sql.Driver 接口源碼

package java.sql;

import java.util.logging.Logger;

public interface Driver {

	// 試圖創建一個給定 url 的數據庫連接，創建 Connection 對象
    Connection connect(String url, java.util.Properties info) throws SQLException;

	// 驅動程序是否可以打開 url 連接，判斷 url 是否符合協議，符合協議形式的 url 纔可以
    boolean acceptsURL(String url) throws SQLException;

	// 獲取驅動的屬性信息
    DriverPropertyInfo[] getPropertyInfo(String url, java.util.Properties info) throws SQLException;

	// 獲取驅動主版本號
    int getMajorVersion();

	// 獲取驅動的次版本號
    int getMinorVersion()#;

	// 驅動程序是否是一個真正的 JDBC Compliant
    boolean jdbcCompliant();

    public Logger getParentLogger() throws SQLFeatureNotSupportedException;
}

手動加載 Driver

// 加載 mysql 驅動類，並實例化
Driver driver = (Driver)Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver);
// 判斷 url 是否符合 mysql 的 url 形式
boolean flag = driver.acceptsURL("jdbc:mysql://localhost:3306/test");

// 創建數據庫連接
String  url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";  
Properties props = new Properties();  
props.put("user", "root");  
props.put("password", "root");  
Connection connection = driver.connect(url, props);

1.4.3 `DriverManager` 驅動器管理類

如果有多個驅動 Driver，JDBC 提供了 DriverManager 對多個驅動進行統一管理
DriverManager 可以註冊和刪除加載的驅動程序，根據給定的 url 獲取符合 url 協議的 Driver 或者建立 Connection 連接

DriverManager 源碼

/**
 * Load the initial JDBC drivers by checking the System property
  * jdbc.properties and then use the {@code ServiceLoader} mechanism
  */
static {
    loadInitialDrivers(); // 加載配置在 jdbc.drivers 系統變量中的驅動
    println("JDBC DriverManager initialized");
}

private static void loadInitialDrivers() {
    String drivers;
    try {
        drivers = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<String>() {
            public String run() {
                return System.getProperty("jdbc.drivers");
            }
        });
    } catch (Exception ex) {
        drivers = null;
    }
    
   ...... 省略一部分代碼

    println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);

    if (drivers == null || drivers.equals("")) {
        return;
    }
    String[] driversList = drivers.split(":");
    println("number of Drivers:" + driversList.length);
    for (String aDriver : driversList) {
        try {
            println("DriverManager.Initialize: loading " + aDriver);
            Class.forName(aDriver, true,
                          ClassLoader.getSystemClassLoader());
        } catch (Exception ex) {
            println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);
        }
    }
}

使用 Class.forName("driverName") 加載驅動類到 jvm 的時候，同時會執行這個驅動類中的靜態代碼塊，創建一個 Driver 實例；
然後，調用 DriverManager 進行註冊 Driver。

DriverManager 在第一次被調用時，它會被加載到內存中，然後執行它內部的 static 靜態代碼塊，執行其中的 loadIntialDrivers() 靜態方法，加載配置在 jdbc.driver 中的 Driver，配置在 jdbc.drivers 中的驅動 driver 會先被加載

註冊 Driver 到 DriverManager

在加載某一個 Driver 類時，應該創建自己的實例並像 DriverManager 中註冊自己的實例。

比如 com.mysql.jdbc.Driver 的源碼，使用靜態代碼塊進行實現

在我們使用 Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver") 方法獲取它的 Class 對象，com.mysql.jdbc.Driver 就會被 jvm 加載，連接，初始化。

初始化就會執行其中的靜態代碼塊，執行下面的 java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver()) 進行註冊

 static {
 	try {
    	java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
   	} catch (SQLException E) {
		throw new RuntimeException("Can't register driver!");
    }
}

註冊實例源碼

將要註冊的驅動信息放到一個 DriverInfo 中，然後再放到一個 List 中，在後面連接時候會用到

public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver,
            DriverAction da)
        throws SQLException {

        /* Register the driver if it has not already been added to our list */
        if(driver != null) {
            registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da));
        } else {
            // This is for compatibility with the original DriverManager
            throw new NullPointerException();
        }

        println("registerDriver: " + driver);

    }

1.5 案例：建立MySQL數據庫連接

MySQL JDBC驅動版本

com.mysql.cj.jdbc.Driver [mysql:mysql-connector-java:8.0.28] [√]
com.mysql.jdbc.Driver [mysql:mysql-connector-java:5.1.33] [X]
org.gjt.mm.mysql.Driver extends com.mysql.jdbc.Driver [mysql:mysql-connector-java:5.1.33] [X]

【 8.0.1.33 中無此Driver類】

    @Override
    protected synchronized Connection createConnection() {
        // JDK 1.6 之後支持 JDBC 驅動包(內的 META-INF/services/java.sql.Driver) 利用 ServiceLoader 機制 自動註冊數據庫驅動
        //this.registerDriver();
        if (this.connection == null) {
            try {
                //step1 準備參數
                String url = this.getDataSource().getDatasourceUrl();
                String username = this.getDataSource().getDatasourceUser();
                String password = this.getDataSource().getDatasourcePassword();

                Properties properties = new Properties();
                //JDBC DriverManager 所約定的屬性固定名稱: user
                properties.put("user", username);
                //JDBC DriverManager 所約定的屬性固定名稱: password
                properties.put("password", password);
                //step2 根據 url 獲取指定的 數據庫驅動
                Driver driver = DriverManager.getDriver(url);

                logger.debug("current datasource info is : {}", this.getDataSource().toString());
                logger.debug("Success to get driver from DriverManager for jdbcUrl: {}", url);
    
                //step3 使用指定的數據庫驅動連接對應種類的數據庫
                //方法1: (暫不使用)基於DriverManager(找到符合權限)建立數據庫連接
                //this.connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
                //方法2: 使用指定驅動器連接數據庫 | 本步驟爲避免出現偶現問題：當 mysql 數據源的用戶名、密碼等配置錯誤時，因JDBC DriverManager的管理機制會報ES錯誤：URISyntaxException: URL does not begin with the mandatory prefix jdbc:elasticsearch://.
                if(driver instanceof com.mysql.cj.jdbc.Driver){
                    //檢查給定的URL是否有效
                    boolean acceptable = driver.acceptsURL(url);
                    //使用指定的驅動器連接指定的數據庫
                    this.connection = driver.connect(url, properties);
                    logger.debug("driver.acceptsURL(url): {}", acceptable);
                    logger.debug("connection = driver.connect(url, properties): {}", connection);
                } else {//不允許使用其他種類、其他版本的數據庫驅動
                    logger.error("Prohibit the use of other types and versions of database driver! currentDriver: {}", driver);
                }
            } catch (SQLException exception) {
                logger.error("fail to register mysql jdbc connection because `SQLException`!");
                logger.error(String.format("error info :%s", exception.toString()));
                throw new RuntimeException(exception);
            }
        }
        return this.connection;
    }

    @Override
    protected void registerDriver() {
        String driverClass = this.getDataSource().getDatasourceDriverClass();
        if(REGISTERED_JDBC_DRIVERS.contains(driverClass)==false){
            String driver = this.getDataSource().getDatasourceDriverClass();
            driver = (driver == null)?DEFAULT_JDBC_DRIVER:driver;
            try {
                //方式1
                Class.forName(driver);
                //方式2
                //Class clazz = Class.forName(driver);
                //Object driverObject = clazz.newInstance();// 等效於: new com.mysql.jdbc.Driver()
                //DriverManager.registerDriver((Driver) driverObject);
                //DriverManager.registerDriver(new com.mysql.jdbc.Driver());
                //DriverManager.registerDriver(new com.mysql.cj.jdbc.Driver());
            } catch (ClassNotFoundException exception) {
                logger.error("fail to register mysql jdbc driver because `ClassNotFoundException`!");
                logger.error(String.format("error info :%s", exception.toString()));
                throw new RuntimeException(exception);
            } catch (Exception exception) {
                logger.error(String.format("fail to register mysql jdbc driver,error info : %s", exception.toString()));
                throw new RuntimeException(exception);
            }
            logger.info("success to register mysql jdbc driver!");
            REGISTERED_JDBC_DRIVERS.add(driverClass);
        }
    }

[JDBC]JDBC之DriverManager原理

1 JDBC概述

1.1 什麼是 JDBC

1.2 JDBC 基本結構圖

1.3 案例問題的分析與解決

1.3.1 問題描述

1.3.2 問題分析：源碼分析

1.4 驅動加載

1.4.1 加載驅動

1.4.2 `java.sql.Driver` 接口

1.4.3 `DriverManager` 驅動器管理類

1.5 案例：建立MySQL數據庫連接

X 參考文獻

降薪三週後……

[數據管理] 數據中臺之數據服務體系

[數據管理] 政務/公共大數據 # 中國地方公共數據開放利用報告（省域）-2023

[數據治理] 數據時政 # 首任【國家數據局】局長【劉烈宏】首論：【數據基礎設施】

[會議] IT行業的會議/展會/活動

[數據治理] 數據法規之《關於構建數據基礎制度更好發揮數據要素作用的意見》（"數據二十條"）

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結

[JDBC]JDBC之DriverManager原理

1 JDBC概述

1.1 什麼是 JDBC

1.2 JDBC 基本結構圖

1.3 案例問題的分析與解決

1.3.1 問題描述

1.3.2 問題分析：源碼分析

1.4 驅動加載

1.4.1 加載驅動

1.4.2 java.sql.Driver 接口

1.4.3 DriverManager 驅動器管理類

1.5 案例：建立MySQL數據庫連接

X 參考文獻

1.4.2 `java.sql.Driver` 接口

1.4.3 `DriverManager` 驅動器管理類