彻底搞懂JDBC的运行过程

前几天笔者发布了博客手写mybatis彻底搞懂框架原理。为了帮助初学者更好理解mybatis框架，这次讲解一下Java的JDBC的运行过程。

JDBC的作用

JDBC的全称是Java DataBase Connection，也就是Java数据库连接，我们可以用它来操作关系型数据库。JDBC接口及相关类在java.sql包和javax.sql包里。我们可以用它来连接数据库，执行SQL查询，存储过程，并处理返回的结果。

JDBC接口让Java程序和JDBC驱动实现了松耦合，使得切换不同的数据库变得更加简单。

JDBC的连接步骤

执行一次JDBC连接，分六个步骤进行：

1. 导入包

在程序中包含数据库编程所需的JDBC类。大多数情况下，使用 import java.sql.* 就足够了。

2. 注册JDBC驱动程序

需要初始化驱动程序，这样就可以打开与数据库的通信。

3. 打开一个连接

使用DriverManager.getConnection()方法来创建一个Connection对象，它代表一个数据库的物理连接。

4. 执行一个查询

需要使用一个类型为Statement或PreparedStatement的对象（两者区别看后文），并提交一个SQL语句到数据库执行查询。

5. 从结果集中提取数据

这一步中演示如何从数据库中获取查询结果的数据。使用ResultSet.getXXX()方法来检索的数据结果

6. 清理环境资源

在使用JDBC与数据交互操作数据库中的数据后，应该明确地关闭所有的数据库资源以减少资源的浪费。本文使用了try with resources方式关闭资源，这是JDK7的语法糖，读者可自行搜索。

完整代码如下。

//STEP 1. 导入包
import java.sql.*;

class JDBCExample {
    // JDBC驱动包名和数据库的URL
    static final String JDBC_DRIVER = "com.mysql.jdbc.Driver";
    static final String DB_URL      = "jdbc:mysql://localhost/test";

    // 数据库名和密码自己修改
    static final String USER = "username";
    static final String PASS = "password";

    public static void main(String[] args) {
        String sql = "SELECT id, first, last, age FROM Employees";

        //STEP 2: 注册JDBC驱动程序
        try {
            Class.forName(JDBC_DRIVER);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // try with resources方式关闭资源。
        //STEP 6: 清理环境资源
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(DB_URL, USER, PASS);
             Statement stmt = conn.createStatement();
             ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql)) {

            //STEP 3: 打开一个连接
            System.out.println("Connecting to database...");
//            Connection conn = DriverManager.getConnection(DB_URL, USER, PASS);

            //STEP 4: 执行一个查询
            System.out.println("Creating statement...");
//            Statement stmt = conn.createStatement();
//            ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);

            //STEP 5: 从结果集中提取数据
            while (rs.next()) {
                // 根据列名获取数据
                int id = rs.getInt("id");
                int age = rs.getInt("age");
                String first = rs.getString("first");
                String last = rs.getString("last");

                // 显示结果
                System.out.print("ID: " + id);
                System.out.print(", Age: " + age);
                System.out.print(", First: " + first);
                System.out.println(", Last: " + last);
            }
        } catch (SQLException se) {
            // 处理可能出现的错误
            se.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Goodbye!");
    }
}

JDBC的最佳实践

• 数据库资源是非常昂贵的，用完了应该尽快关闭它。Connection, Statement, ResultSet等JDBC对象都有close方法，调用它就好了。
• 在代码中必须显式关闭掉ResultSet，Statement，Connection，如果你用的是连接池的话，连接用完后会放回池里，但是没有关闭的ResultSet和Statement就会造成资源泄漏了。
• 在finally块中关闭资源，保证即便出了异常也能正常关闭。
• 大量相似的查询应当使用批处理完成。
• 尽量使用PreparedStatement而不是Statement，以避免SQL注入，同时还能通过预编译和缓存机制提升执行的效率。
• 如果你要将大量数据读入到ResultSet中，应该合理的设置fetchSize以便提升性能。
• 你用的数据库可能没有支持所有的隔离级别，用之前先仔细确认下。
• 数据库隔离级别越高性能越差，确保你的数据库连接设置的隔离级别是最优的。
• 如果你需要长时间对ResultSet进行操作的话，尽量使用离线的RowSet。

FAQ

JDBC是如何实现Java程序和JDBC驱动的松耦合？

JDBC API使用Java的反射机制来实现Java程序和JDBC驱动的松耦合。看一下上文的JDBC示例，你会发现所有操作都是通过JDBC接口完成的，而驱动只有在通过Class.forName反射机制来加载的时候才会出现。 这是Java核心库里反射机制的最佳实践之一，它使得应用程序和驱动程序之间进行了隔离，让迁移数据库的工作变得更简单。

Statement和PreparedStatement区别

• 关系：PreparedStatement继承自Statement，两者都是接口
• 区别：PreparedStatement可以使用占位符，而且是预编译的，批处理比Statement效率高

预编译

创建时的区别：

Statement statement = conn.createStatement();
PreparedStatement preStatement = conn.prepareStatement(sql);

执行时的区别:

ResultSet rSet = statement.executeQuery(sql);
ResultSet pSet = preStatement.executeQuery();

由上可以看出，PreparedStatement有预编译的过程，已经绑定sql，之后无论执行多少次，都不会再去进行编译，而Statement 不同，如果执行多次，则相应的就要编译多少次sql，所以从这点看，PreparedStatement的效率会比Statement要高一些。PreparedStatement是预编译的，所以可以有效的防止SQL注入等问题

占位符

PrepareStatement可以替换变量在SQL语句中可以包含?，可以用?替换成变量。

ps = conn.prepareStatement("select * from Employees where id=?");
int sid = 1001;
ps.setInt(1, sid);
rs = ps.executeQuery();

而Statement只能用字符串拼接。

int sid = 1001;
Statement stmt = conn.createStatement();
ResultSet rs = stmt.executeQuery("select * from Employees where id=" + sid);

JDBC的ResultSet

在查询数据库后会返回一个ResultSet，它就像是查询结果集的一张数据表。

ResultSet对象维护了一个游标，指向当前的数据行。开始的时候这个游标指向的是第一行。如果调用了ResultSet的next()方法游标会下移一行，如果没有更多的数据了，next()方法会返回false。可以在for循环中用它来遍历数据集。

默认的ResultSet是不能更新的，游标也只能往下移。也就是说你只能从第一行到最后一行遍历一遍。不过也可以创建可以回滚或者可更新的ResultSet，像下面这样。

Statement stmt = con.createStatement(ResultSet.TYPE_SCROLL_INSENSITIVE, ResultSet.CONCUR_UPDATABLE);

当生成ResultSet的Statement对象要关闭或者重新执行或是获取下一个ResultSet的时候，ResultSet对象也会自动关闭。

可以通过ResultSet的getter方法，传入列名或者从1开始的序号来获取列数据。

ResultSet的不同类型

根据创建Statement时输入参数的不同，会对应不同类型的ResultSet。如果你看下Connection的方法，你会发现createStatement和prepareStatement方法重载了，以支持不同的ResultSet和并发类型。

ResultSet对象有三种类型。

1. ResultSet.TYPE_FORWARD_ONLY：这是默认的类型，它的游标只能往下移。
2. ResultSet.TYPE_SCROLL_INSENSITIVE：游标可以上下移动，一旦它创建后，数据库里的数据再发生修改，对它来说是透明的。
3. ResultSet.TYPE_SCROLL_SENSITIVE：游标可以上下移动，如果生成后数据库还发生了修改操作，它是能够感知到的。

ResultSet有两种并发类型。

1. ResultSet.CONCUR_READ_ONLY：ResultSet是只读的，这是默认类型。
2. ResultSet.CONCUR_UPDATABLE：我们可以使用ResultSet的更新方法来更新里面的数据。

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