JavaのJDBC

什么是JDBC

JDBC是Java DataBase Connectivity的缩写，它是Java程序访问数据库的标准接口。

使用Java程序访问数据库时，Java代码并不是直接通过TCP连接去访问数据库，而是通过JDBC接口来访问，而JDBC接口则通过JDBC驱动来实现真正对数据库的访问。

例如，我们在Java代码中如果要访问MySQL，那么必须编写代码操作JDBC接口。注意到JDBC接口是Java标准库自带的，所以可以直接编译。而具体的JDBC驱动是由数据库厂商提供的，例如，MySQL的JDBC驱动由Oracle提供。因此，访问某个具体的数据库，我们只需要引入该厂商提供的JDBC驱动，就可以通过JDBC接口来访问，这样保证了Java程序编写的是一套数据库访问代码，却可以访问各种不同的数据库，因为他们都提供了标准的JDBC驱动。

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   │   Java App    │
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│  │JDBC Interface │<─┼─── JDK
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   │  JDBC Driver  │<───── Vendor
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           ▼
   ┌───────────────┐
   │   Database    │

实际上，一个MySQL的JDBC的驱动就是一个jar包，它本身也是纯Java编写的。我们自己编写的代码只需要引用Java标准库提供的java.sql包下面的相关接口，由此再间接地通过MySQL驱动的jar包通过网络访问MySQL服务器，所有复杂的网络通讯都被封装到JDBC驱动中，因此，Java程序本身只需要引入一个MySQL驱动的jar包就可以正常访问MySQL服务器

JDBC查询

JDBC是一套接口规范，它在哪呢？就在Java的标准库java.sql里放着，不过这里面大部分都是接口。接口并不能直接实例化，而是必须实例化对应的实现类，然后通过接口引用这个实例。那么问题来了：JDBC接口的实现类在哪？

JDBC接口并不知道我们要使用哪个数据库，所以，用哪个数据库，我们就去使用哪个数据库的“实现类”，我们把某个数据库实现了JDBC接口的jar包称为JDBC驱动。

JDBC连接

使用JDBC时，我们先了解什么是Connection。Connection代表一个JDBC连接，它相当于Java程序到数据库的连接（通常是TCP连接）。打开一个Connection时，需要准备URL、用户名和口令，才能成功连接到数据库。

URL是由数据库厂商指定的格式，例如，MySQL的URL是：

jdbc:mysql://<hostname>:<port>/<db>?key1=value1&key2=value2

假设数据库运行在本机localhost，端口使用标准的3306，数据库名称是learnjdbc，那么URL如下：

jdbc:mysql://localhost:3306/learnjdbc?useSSL=false&characterEncoding=utf8

后面的两个参数表示不使用SSL加密，使用UTF-8作为字符编码（注意MySQL的UTF-8是utf8）。

要获取数据库连接，使用如下代码：

// JDBC连接的URL, 不同数据库有不同的格式:
String JDBC_URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";
String JDBC_USER = "root";
String JDBC_PASSWORD = "password";
// 获取连接:
Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD);
// TODO: 访问数据库...
// 关闭连接:
conn.close();

核心代码是DriverManager提供的静态方法getConnection()。DriverManager会自动扫描classpath，找到所有的JDBC驱动，然后根据我们传入的URL自动挑选一个合适的驱动。

查询

获取到JDBC连接后，下一步我们就可以查询数据库了。查询数据库分以下几步：

第一步，通过Connection提供的createStatement()方法创建一个Statement对象，用于执行一个查询；

第二步，执行Statement对象提供的executeQuery("SELECT * FROM students")并传入SQL语句，执行查询并获得返回的结果集，使用ResultSet来引用这个结果集；

第三步，反复调用ResultSet的next()方法并读取每一行结果。

完整查询代码如下：

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD)) {
    try (Statement stmt = conn.createStatement()) {
        try (ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT id, grade, name, gender FROM students WHERE gender=1")) {
            while (rs.next()) {
                long id = rs.getLong(1); // 注意：索引从1开始
                long grade = rs.getLong(2);
                String name = rs.getString(3);
                int gender = rs.getInt(4);
            }
        }
    }
}

注意要点：

Statment和ResultSet都是需要关闭的资源，因此嵌套使用try (resource)确保及时关闭；

rs.next()用于判断是否有下一行记录，如果有，将自动把当前行移动到下一行（一开始获得ResultSet时当前行不是第一行）；

ResultSet获取列时，索引从1开始而不是0；

必须根据SELECT的列的对应位置来调用getLong(1)，getString(2)这些方法，否则对应位置的数据类型不对，将报错。

SQL注入

要避免SQL注入攻击，一个办法是针对所有字符串参数进行转义，但是转义很麻烦，而且需要在任何使用SQL的地方增加转义代码。

还有一个办法就是使用PreparedStatement。使用PreparedStatement可以完全避免SQL注入的问题，因为PreparedStatement始终使用?作为占位符，并且把数据连同SQL本身传给数据库，这样可以保证每次传给数据库的SQL语句是相同的，只是占位符的数据不同，还能高效利用数据库本身对查询的缓存。上述登录SQL如果用PreparedStatement可以改写如下：

User login(String name, String pass) {
    ...
    String sql = "SELECT * FROM user WHERE login=? AND pass=?";
    PreparedStatement ps = conn.prepareStatement(sql);
    ps.setObject(1, name);
    ps.setObject(2, pass);
    ...
}

所以，PreparedStatement比Statement更安全，而且更快。

我们把上面使用Statement的代码改为使用PreparedStatement：

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD)) {
    try (PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("SELECT id, grade, name, gender FROM students WHERE gender=? AND grade=?")) {
        ps.setObject(1, "M"); // 注意：索引从1开始
        ps.setObject(2, 3);
        try (ResultSet rs = ps.executeQuery()) {
            while (rs.next()) {
                long id = rs.getLong("id");
                long grade = rs.getLong("grade");
                String name = rs.getString("name");
                String gender = rs.getString("gender");
            }
        }
    }
}

JDBC更新

插入

插入操作是INSERT，即插入一条新记录。通过JDBC进行插入，本质上也是用PreparedStatement执行一条SQL语句，不过最后执行的不是executeQuery()，而是executeUpdate()。示例代码如下：

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD)) {
    try (PreparedStatement ps = conn.prepareStatement(
            "INSERT INTO students (id, grade, name, gender) VALUES (?,?,?,?)")) {
        ps.setObject(1, 999); // 注意：索引从1开始
        ps.setObject(2, 1); // grade
        ps.setObject(3, "Bob"); // name
        ps.setObject(4, "M"); // gender
        int n = ps.executeUpdate(); // 1
    }
}

设置参数与查询是一样的，有几个?占位符就必须设置对应的参数。虽然Statement也可以执行插入操作，但我们仍然要严格遵循绝不能手动拼SQL字符串的原则，以避免安全漏洞。

当成功执行executeUpdate()后，返回值是int，表示插入的记录数量。此处总是1，因为只插入了一条记录。

更新

更新操作是UPDATE语句，它可以一次更新若干列的记录。更新操作和插入操作在JDBC代码的层面上实际上没有区别，除了SQL语句不同：

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD)) {
    try (PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("UPDATE students SET name=? WHERE id=?")) {
        ps.setObject(1, "Bob"); // 注意：索引从1开始
        ps.setObject(2, 999);
        int n = ps.executeUpdate(); // 返回更新的行数
    }
}

executeUpdate()返回数据库实际更新的行数。返回结果可能是正数，也可能是0（表示没有任何记录更新）。

删除

删除操作是DELETE语句，它可以一次删除若干列。和更新一样，除了SQL语句不同外，JDBC代码都是相同的：

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD)) {
    try (PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("DELETE FROM students WHERE id=?")) {
        ps.setObject(1, 999); // 注意：索引从1开始
        int n = ps.executeUpdate(); // 删除的行数
    }
}

JDBC Batch

使用JDBC操作数据库的时候，经常会执行一些批量操作。

通过一个循环来执行每个PreparedStatement虽然可行，但是性能很低。SQL数据库对SQL语句相同，但只有参数不同的若干语句可以作为batch执行，即批量执行，这种操作有特别优化，速度远远快于循环执行每个SQL。

在JDBC代码中，我们可以利用SQL数据库的这一特性，把同一个SQL但参数不同的若干次操作合并为一个batch执行。我们以批量插入为例，示例代码如下：

try (PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES (?, ?, ?, ?)")) {
    // 对同一个PreparedStatement反复设置参数并调用addBatch():
    for (Student s : students) {
        ps.setString(1, s.name);
        ps.setBoolean(2, s.gender);
        ps.setInt(3, s.grade);
        ps.setInt(4, s.score);
        ps.addBatch(); // 添加到batch
    }
    // 执行batch:
    int[] ns = ps.executeBatch();
    for (int n : ns) {
        System.out.println(n + " inserted."); // batch中每个SQL执行的结果数量
    }
}

执行batch和执行一个SQL不同点在于，需要对同一个PreparedStatement反复设置参数并调用addBatch()，这样就相当于给一个SQL加上了多组参数，相当于变成了“多行”SQL。

第二个不同点是调用的不是executeUpdate()，而是executeBatch()，因为我们设置了多组参数，相应地，返回结果也是多个int值，因此返回类型是int[]，循环int[]数组即可获取每组参数执行后影响的结果数量。

JDBC连接池

创建线程是一个昂贵的操作，如果有大量的小任务需要执行，并且频繁地创建和销毁线程，实际上会消耗大量的系统资源，往往创建和消耗线程所耗费的时间比执行任务的时间还长，所以，为了提高效率，可以用线程池。

类似的，在执行JDBC的增删改查的操作时，如果每一次操作都来一次打开连接，操作，关闭连接，那么创建和销毁JDBC连接的开销就太大了。为了避免频繁地创建和销毁JDBC连接，我们可以通过连接池（Connection Pool）复用已经创建好的连接。

JDBC连接池有一个标准的接口javax.sql.DataSource，注意这个类位于Java标准库中，但仅仅是接口。要使用JDBC连接池，我们必须选择一个JDBC连接池的实现。常用的JDBC连接池有：

• HikariCP
• C3P0
• BoneCP
• Druid