一、JDBC是 java 访问数据库的基石

1、JDBC基础

• JDBC(Java Database Connectivity)是一个独立于特定数据库管理系统、通用的SQL数据库存取和操作的公共接口（一组API）。
• 定义了用来访问数据库的标准Java类库，使用这个类库可以以一种标准的方法、方便地访问数据库资源。
• JDBC为访问不同的数据库提供了一种统一的途径，为开发者屏蔽了一些细节问题。
• JDBC的目标是使Java程序员使用JDBC可以连接任何提供了JDBC驱动程序的数据库系统。
• 这样就使得程序员无需对特定的数据库系统的特点有过多的了解，从而大大简化和加快了开发过程。

2、数据持久化

• 持久化(persistence)：把数据保存到可掉电式存储设备中以供之后使用。
• 大多数情况下，特别是企业级应用，数据持久化意味着将内存中的数据保存到硬盘上加以”固化”，而持久化的实现过程大多通过各种关系数据库来完成。
• 持久化的主要应用是将内存中的数据存储在关系型数据库中，当然也可以存储在磁盘文件、XML数据文件中。

3、JDBC体系结构

• JDBC接口（API）包括两个层次：
  • 面向应用的API：Java API，抽象接口，供应用程序开发人员使用（连接数据库，执行SQL语句，获得结果）。
  • 面向数据库的API：Java Driver API，供开发商开发数据库驱动程序用。

4、JDBC驱动程序分类

• JDBC驱动程序：各个数据库厂商根据JDBC的规范制作的 JDBC 实现类的类库。
• JDBC驱动程序总共有四种类型：
  第一类：JDBC-ODBC桥。 (Open Database Connectivity，开放式数据库连接)
  第二类：部分本地API部分Java的驱动程序。
  第三类：JDBC网络纯Java驱动程序。
• 第四类：本地协议的纯 Java 驱动程序。*

第三、四两类都是纯Java的驱动程序，因此，对于Java开发者来说，它们在性能、可移植性、功能等方面都有优势。

5、JDBC API

• JDBC API 是一系列的接口，它使得应用程序能够进行数据库联接，执行SQL语句，并且得到返回结果。

二、Driver 接口

• Java.sql.Driver 接口是所有 JDBC 驱动程序需要实现的接口。
• 这个接口是提供给数据库厂商使用的，不同数据库厂商提供不同的实现。
• 在程序中不需要直接去访问实现了 Driver 接口的类，而是由驱动程序管理器类(java.sql.DriverManager)去调用这些Driver实现。

1、加载与注册 JDBC 驱动

• 加载 JDBC 驱动需调用 Class 类的静态方法forName()，向其传递要加载的JDBC驱动的类名。
• driverClass=com.mysql.jdbc.Driver
• 加载数据库驱动程序(对应的Driver 实现类中有注册驱动的静态代码块)
• Class.forName(driverClass)；
• DriverManager 类是驱动程序管理器类，负责管理驱动程序。
• 通常不用显式调用 DriverManager 类的 registerDriver() 方法来注册驱动程序类的实例。
• 因为 Driver 接口的驱动程序类都包含了静态代码块，在这个静态代码块中，会调用 DriverManager.registerDriver() 方法来注册自身的一个实例。

2、建立连接

• 加入 mysql 驱动 jar包。 mysql-connector-java-5.1.7-bin.jar
• 可以调用 DriverManager 类的 getConnection() 方法建立到数据库的连接。
  • DriverManager 是驱动管理类。
• JDBC URL 用于标识一个被注册的驱动程序，驱动程序管理器通过这个 URL 选择正确的驱动程序，从而建立到数据库的连接。

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public static Connection getConnection() throws Exception {
	// 1. 准备连接数据库的 4 个字符串.
	// 1). 创建 Properties 对象
	Properties properties = new Properties();

	// 2). 获取 jdbc.properties 对应的输入流
	InputStream in = JDBCTools.class.getClassLoader().getResourceAsStream("jdbc.properties");

	// 3). 加载 2） 对应的输入流
	properties.load(in);

	// 4). 具体决定 user, password 等4 个字符串.
	String user = properties.getProperty("user");
	String password = properties.getProperty("password");
	String jdbcUrl = properties.getProperty("jdbcUrl");
	String driver = properties.getProperty("driver");

	// 2. 加载数据库驱动程序(对应的 Driver 实现类中有注册驱动的静态代码块.)
	Class.forName(driver);

	// 3. 通过 DriverManager 的 getConnection() 方法获取数据库连接.
	return DriverManager.getConnection(jdbcUrl, user, password);
}

JDBC URL的标准由三部分组成，各部分间用冒号分隔。

• jdbc：mysql：//localhost：3306/test
• jdbc：<子协议>：<子名称>
• 协议：JDBC URL中的协议总是jdbc 。
• 子协议：子协议用于标识一个数据库驱动程序。
• 子名称：一种标识数据库的方法。子名称可以依不同的子协议而变化，用子名称的目的是为了定位数据库提供足够的信息。

• 对于 Oracle 数据库连接，采用如下形式：
• —> jdbc：oracle：thin：@localhost：1521：sid
• 对于 SQLServer 数据库连接，采用如下形式：
• —> jdbc：microsoft：sqlserver//localhost：1433; DatabaseName=sid
• 对于 MYSQL 数据库连接，采用如下形式：
• —> jdbc：mysql：//localhost：3306/sid

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db.properties
文件内容
jdbc.user=root
jdbc.password=root
jdbc.jdbcUrl=jdbc：mysql：//test
jdbc.driverClass=com.mysql.jdbc.Driver

jdbc.initPoolSize=5
jdbc.maxPoolSize=10

3、访问数据库

• 数据库连接被用于向数据库服务器发送命令和 SQL 语句，在连接建立后，需要对数据库进行访问，执行 sql 语句。

• 在 java.sql 包中有 3 个接口分别定义了对数据库的调用的不同方式：

  • Statement
    • PrepatedStatement
    • CallableStatement

4、ResultSet 结果集。

• 封住了使用 JDBC 进程查询的结果。
• 通过调用 Statement 对象的 excuteQuery(sql) 可以得到结果集。
  ResultSet 对象以逻辑表格的形式封装了执行数据库操作的结果集，ResultSet 接口由数据库厂商实现。
  ResultSet 对象维护了一个指向当前数据行的游标，初始的时候，游标在第一行之前，可以通过 ResultSet 对象的 next() 方法移动到下一行。
• ResultSet 接口的常用方法：
  • boolean next()
  • getString()

5、JDBC API

• java.sql.DriverManager用来装载驱动程序，获取数据库连接。
• java.sql.Connection完成对某一指定数据库的联接
• java.sql.Statement在一个给定的连接中作为SQL执行声明的容器，包含了两个重要的子类型。
• Java.sql.PreparedSatement 用于执行预编译的sql声明
• Java.sql.CallableStatement用于执行数据库中存储过程的调用
• java.sql.ResultSet对于给定声明取得结果的途径

6、PreparedStatement

预防 SQL 注入攻击

• SQL 注入是利用某些系统没有对用户输入的数据进行充分的检查。
• 在用户输入数据中注入非法的 SQL 语句段或命令，利用系统的SQL引擎完成恶意行为的做法。
• 对于 Java 而言，要防范 SQL 注入，只要用 PreparedStatement 取代 Statement 就可以了。
• Statement,需要拼接字符，而 PreparedStatement 用 ? 占位符替代。则不会出现拼接现象

可以通过调用 Connection 对象的 preparedStatement() 方法获取 PreparedStatement 对象

• PreparedStatement 接口是 Statement 的子接口，它表示一条预编译过的 SQL 语句。
• PreparedStatement 对象所代表的 SQL 语句中的参数用问号(?)来表示。
• 调用 PreparedStatement 对象的 setXXX() 方法来设置这些参数. setXXX() 方法有两个参数，
• 第一个参数是要设置的 SQL 语句中的参数的索引(从 1 开始)，第二个是设置的 SQL 语句中的参数的值。

7、PreparedStatement vs Statement

代码的可读性和可维护性

• PreparedStatement 能最大可能提高性能
• DBServer会对预编译语句提供性能优化。因为预编译语句有可能被重复调用，所以语句在被DBServer的编译器编译后的执行代码被缓存下来
• 那么下次调用时只要是相同的预编译语句就不需要编译，只要将参数直接传入编译过的语句执行代码中就会得到执行。

8、DAO (Data Access Object)

访问数据库的类，包含了对数据的CRUD，不包含业务信息。实现功能的模块化利于代码的维护升级

• 使用JDBC 编写 DAO 可能会包含方法：
  • void update();// insert update delete 操作都包含其中
  • T get(Class clazz,String sql,Object … args);//查询一条记录，返回对应的对象
  • List getForList(Class clazz,String sql,Object … args);//查询多条记录，返回对象的集合

9、使用 JDBC 驱动程序处理元数据

Java 通过JDBC获得连接以后，得到一个Connection 对象，可以从这个对象获得有关数据库管理系统的各种信息，包括数据库中的各个表，表中的各个列，数据类型，触发器，存储过程等各方面的信息。
根据这些信息，JDBC可以访问一个事先并不了解的数据库。
获取这些信息的方法都是在DatabaseMetaData类的对象上实现的，而DataBaseMetaData对象是在Connection对象上获得的。

DatabaseMetaData类
DatabaseMetaData 类中提供了许多方法用于获得数据源的各种信息，通过这些方法可以非常详细的了解数据库的信息：

• getURL()：返回一个String类对象，代表数据库的URL。
• getUserName()：返回连接当前数据库管理系统的用户名。
• isReadOnly()：返回一个boolean值，指示数据库是否只允许读操作。
• getDatabaseProductName()：返回数据库的产品名称。
• getDatabaseProductVersion()：返回数据库的版本号。
• getDriverName()：返回驱动驱动程序的名称。
• getDriverVersion()：返回驱动程序的版本号。

ResultSetMetaData 类
可用于获取关于 ResultSet 对象中列的类型和属性信息的对象：

• getColumnName(int column)：获取指定列的名称
• getColumnCount()：返回当前 ResultSet 对象中的列数。
• getColumnTypeName(int column)：检索指定列的数据库特定的类型名称。
• getColumnDisplaySize(int column)：指示指定列的最大标准宽度，以字符为单位。
• isNullable(int column)：指示指定列中的值是否可以为 null。
• isAutoIncrement(int column)：指示是否自动为指定列进行编号，这样这些列仍然是只读的。

三、数据库事务

在数据库中,所谓事务是指一组逻辑操作单元,使数据从一种状态变换到另一种状态。

• 事务的操作：先定义开始一个事务,然后对数据作修改操作,这时如果提交(COMMIT),这些修改就永久地保存下来。
• 如果回退(ROLLBACK),数据库管理系统将放弃所作的所有修改而回到开始事务时的状态。

为确保数据库中数据的一致性,数据的操纵应当是离散的成组的逻辑单元

• 当它全部完成时,数据的一致性可以保持,而当这个单元中的一部分操作失败,整个事务应全部视为错误,所有从起始点以后的操作应全部回退到开始状态。

1、事务的 ACID 属性

原子性（Atomicity）： 是指事务是一个不可分割的工作单位，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。
一致性（Consistency）： 事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另外一个一致性状态。
隔离性（Isolation）： 是指一个事务的执行不能被其他事务干扰，即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
持久性（Durability）： 持久性是指一个事务一旦被提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的，接下来的其他操作和数据库故障不应该对其有任何影响。

2、JDBC 事务处理

事务：指构成单个逻辑工作单元的操作集合

• 事务处理：保证所有事务都作为一个工作单元 (同一个链接) 来执行，即使出现了故障，都不能改变这种执行方式。
  • 当在一个事务中执行多个操作时，要么所有的事务都被提交(commit)，要么整个事务回滚(rollback)到最初状态
  • 当一个连接对象被创建时，默认情况下是自动提交事务：每次执行一个 SQL 语句时，如果执行成功，就会向数据库自动提交，而不能回滚。

为了让多个 SQL 语句作为一个事务执行
1、 调用 Connection 对象的 setAutoCommit(false); 以取消自动提交事务。
2、 在所有的 SQL 语句都成功执行后，调用 commit() 方法提交事务。
3、 在出现异常时，调用 rollback() 方法回滚事务。
4、 若此时 Connection 没有被关闭, 则需要恢复其自动提交状态。

3、数据库的隔离级别

对于同时运行的多个事务, 当这些事务访问数据库中相同的数据时, 如果没有采取必要的隔离机制, 就会导致各种并发问题：

• 脏读： 对于两个事务 T1, T2, T1 读取了已经被 T2 更新但还没有被提交的字段. 之后, 若 T2 回滚, T1读取的内容就是临时且无效的。
• 不可重复读： 对于两个事务 T1, T2, T1 读取了一个字段, 然后 T2 更新了该字段. 之后, T1再次读取同一个字段, 值就不同了。
• 幻读： 对于两个事务 T1, T2, T1 从一个表中读取了一个字段, 然后 T2 在该表中插入了一些新的行. 之后, 如果 T1 再次读取同一个表, 就会多出几行。

数据库事务的隔离性

• 数据库系统必须具有隔离并发运行各个事务的能力, 使它们不会相互影响, 避免各种并发问题。
• 一个事务与其他事务隔离的程度称为隔离级别。不同隔离级别对应不同的干扰程度, 隔离级别越高, 数据一致性就越好, 但并发性越弱。

Mysql 数据库提供的 4 种事务隔离级别 isolation level

Mysql 默认的事务隔离级别为：REPEATABLE READ

4、在 MySql 中设置隔离级别

• SELECT @@tx_isolation;
• set [glogal | session] transaction isolation level 隔离级别名称;
• set tx_isolation=’隔离级别名称’;

四、批量处理JDBC语句提高处理速度

当需要成批插入或者更新记录时。可以采用Java的批量更新机制，这一机制允许多条语句一次性提交给数据库批量处理。通常情况下比单独提交处理更有效率。

JDBC的批量处理语句包括下面几个方法：
1、addBatch(String); ——> 添加需要批量处理的SQL语句或是参数。
2、executeBatch(); ——> 执行批量处理语句。
3、clearBatch(); ——> 清空积攒sql。

通常我们会遇到两种批量执行SQL语句的情况：
1、多条SQL语句的批量处理；
2、一个SQL语句的批量传参；

五、JDBC数据库连接池的必要性

在使用开发基于数据库的web程序时，传统的模式基本是按以下步骤
1、在主程序（如servlet、beans）中建立数据库连接。
2、进行sql操作。
3、断开数据库连接。

普通的JDBC数据库连接使用 DriverManager 来获取，每次向数据库建立连接的时候都要将 Connection 加载到内存中，
需要数据库连接，就向数据库请求一个，执行完成后断开连接。这样消耗大量的资源。数据库的连接资源没有得到很好的重复利用。
这种开发不能控制被创建的连接对象数，系统资源会被毫无顾及的分配出去，如连接过多，也可能导致内存泄漏，服务器崩溃。

数据库连接池 (connection pool)

数据库连接池负责分配、管理和释放数据库连接，它允许应用程序重复使用一个现有的数据库连接，而不是重新建立一个。

数据库连接池技术的优点：

• 资源重用
  由于数据库连接得以重用，避免了频繁创建，释放连接引起的大量性能开销。在减少系统消耗的基础上，另一方面也增加了系统运行环境的平稳性。

• 更快的系统反应速度
  数据库连接池在初始化过程中，往往已经创建了若干数据库连接置于连接池中备用。此时连接的初始化工作均已完成。对于业务请求处理而言，直接利用现有可用连接，避免了数据库连接初始化和释放过程的时间开销，从而减少了系统的响应时间。

• 新的资源分配手段
  对于多应用共享同一数据库的系统而言，可在应用层通过数据库连接池的配置，实现某一应用最大可用数据库连接数的限制，避免某一应用独占所有的数据库资源。

• 统一的连接管理，避免数据库连接泄露
  在较为完善的数据库连接池实现中，可根据预先的占用超时设定，强制回收被占用连接，从而避免了常规数据库连接操作中可能出现的资源泄露。

三种开源的数据库连接池

• DataSource 通常被称为数据源，它包含连接池和连接池管理两个部分。
• JDBC 的数据库连接池使用 javax.sql.DataSource 来表示，DataSource 只是一个接口。

三种开源的数据库连接池

1、DBCP 数据库连接池

• commons-dbcp-1.x.jar
• commons-pool-1.x.x.jar

2、C3P0 数据库连接池
3、Druid 数据库连接池 Druid Github

CallableStatement

略…

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