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簡介
什麼是JDBC
JDBC是一套連接和操作數據庫的標準、規範。通過提供DriverManager、Connection、Statement、ResultSet等接口將開發人員與數據庫提供商隔離，開發人員只需要面對JDBC接口，無需關心怎麼跟數據庫交互。
幾個重要的類
| 類名 | 作用 |
|---|---|
DriverManager |
驅動管理器，用於註冊驅動，是獲取 Connection對象的入口 |
Driver |
數據庫驅動，用於獲取Connection對象 |
Connection |
數據庫連接，用於獲取Statement對象、管理事務 |
Statement |
sql執行器，用於執行sql |
ResultSet |
結果集，用於封裝和操作查詢結果 |
prepareCall |
用於調用存儲過程 |
使用中的注意事項
-
記得釋放資源。另外，
ResultSet和Statement的關閉都不會導致Connection的關閉。 -
maven要引入oracle的驅動包，要把jar包安裝在本地倉庫或私服才行。
-
使用
PreparedStatement而不是Statement。可以避免SQL注入，並且利用預編譯的特點可以提高效率。
使用例子
需求
使用JDBC對mysql數據庫的用戶表進行增刪改查。
工程環境
JDK：1.8
maven：3.6.1
IDE：sts4
mysql driver：8.0.15
mysql：5.7
主要步驟
一個完整的JDBC保存操作主要包括以下步驟：
-
註冊驅動（JDK6後會自動註冊，可忽略該步驟）;
-
通過
DriverManager獲得Connection對象; -
開啟事務;
-
通過
Connection獲得PreparedStatement對象; -
設置
PreparedStatement的參數; -
執行保存操作;
-
保存成功提交事務，保存失敗回滾事務;
-
釋放資源，包括
Connection、PreparedStatement。
創建表
CREATE TABLE `demo_user` (
`id` bigint(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '用戶id',
`name` varchar(16) COLLATE utf8_unicode_ci NOT NULL COMMENT '用戶名',
`age` int(3) unsigned DEFAULT NULL COMMENT '用戶年齡',
`gmt_create` datetime DEFAULT NULL COMMENT '記錄創建時間',
`gmt_modified` datetime DEFAULT NULL COMMENT '記錄最近修改時間',
`deleted` bit(1) DEFAULT b'0' COMMENT '是否刪除',
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `uk_name` (`name`),
KEY `index_age` (`age`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=7 DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_unicode_ci創建項目
項目類型Maven Project，打包方式jar
引入依賴
<!-- junit -->
<dependency>
<groupId>junit</groupId>
<artifactId>junit</artifactId>
<version>4.12</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
<!-- mysql驅動的jar包 -->
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>8.0.15</version>
</dependency>
<!-- oracle驅動的jar包 -->
<!-- <dependency>
<groupId>com.oracle</groupId>
<artifactId>ojdbc6</artifactId>
<version>11.2.0.2.0</version>
</dependency> -->注意：由於oracle商業版權問題，maven並不提供Oracle JDBC driver，需要將驅動包手動添加到本地倉庫或私服。
編寫jdbc.prperties
下面的url拼接了好幾個參數，主要為了避免亂碼和時區報錯的異常。
路徑：resources目錄下
driver=com.mysql.cj.jdbc.Driver
url=jdbc:mysql://localhost:3306/github_demo?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&serverTimezone=GMT%2B8&useSSL=true
#這裏指定了字符編碼和解碼格式，時區，是否加密傳輸
username=root
password=root
#注意，xml配置是&採用&替代如果是oracle數據庫，配置如下：
driver=oracle.jdbc.driver.OracleDriver
url=jdbc:oracle:thin:@//localhost:1521/xe
username=system
password=root獲得Connection對象
private static Connection createConnection() throws Exception {
// 導入配置文件
Properties pro = new Properties();
InputStream in = JDBCUtil.class.getClassLoader().getResourceAsStream( "jdbc.properties" );
Connection conn = null;
pro.load( in );
// 獲取配置文件的信息
String driver = pro.getProperty( "driver" );
String url = pro.getProperty( "url" );
String username = pro.getProperty( "username" );
String password = pro.getProperty( "password" );
// 註冊驅動,JDK6后不需要再手動註冊，DirverManager的靜態代碼塊會幫我們註冊
// Class.forName(driver);
// 獲得連接
conn = DriverManager.getConnection( url, username, password );
return conn;
}使用Connection對象完成保存操作
這裏簡單地模擬實際業務層調用持久層，並開啟事務。另外，獲取連接、開啟事務、提交回滾、釋放資源都通過自定義的工具類 JDBCUtil 來實現，具體見源碼。
@Test
public void save() {
UserDao userDao = new UserDaoImpl();
// 創建用戶
User user = new User( "zzf002", 18, new Date(), new Date() );
try {
// 開啟事務
JDBCUtil.startTrasaction();
// 保存用戶
userDao.insert( user );
// 提交事務
JDBCUtil.commit();
} catch( Exception e ) {
// 回滾事務
JDBCUtil.rollback();
e.printStackTrace();
} finally {
// 釋放資源
JDBCUtil.release();
}
}接下來看看具體的保存操作，即DAO層方法。
public void insert( User user ) throws Exception {
String sql = "insert into demo_user (name,age,gmt_create,gmt_modified) values(?,?,?,?)";
Connection connection = JDBCUtil.getConnection();
//獲取PreparedStatement對象
PreparedStatement prepareStatement = connection.prepareStatement( sql );
//設置參數
prepareStatement.setString( 1, user.getName() );
prepareStatement.setInt( 2, user.getAge() );
prepareStatement.setDate( 3, new java.sql.Date( user.getGmt_create().getTime() ) );
prepareStatement.setDate( 4, new java.sql.Date( user.getGmt_modified().getTime() ) );
//執行保存
prepareStatement.executeUpdate();
//釋放資源
JDBCUtil.release( prepareStatement, null );
}源碼分析
驅動註冊
DriverManager.registerDriver
DriverManager主要用於管理數據庫驅動，併為我們提供了獲取連接對象的接口。其中，它有一個重要的成員屬性registeredDrivers，是一個CopyOnWriteArrayList集合（通過ReentrantLock實現線程安全），存放的是元素是DriverInfo對象。
//存放數據庫驅動包裝類的集合（線程安全）
private final static CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList<>();
public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)
throws SQLException {
//調用重載方法，傳入的DriverAction對象為null
registerDriver(driver, null);
}
public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver,
DriverAction da)
throws SQLException {
if(driver != null) {
//當列表中沒有這個DriverInfo對象時，加入列表。
//注意，這裏判斷對象是否已經存在，最終比較的是driver地址是否相等。
registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da));
} else {
throw new NullPointerException();
}
println("registerDriver: " + driver);
}
為什麼集合存放的是Driver的包裝類DriverInfo對象，而不是Driver對象呢？
-
通過
DriverInfo的源碼可知，當我們調用equals方法比較兩個DriverInfo對象是否相等時，實際上比較的是Driver對象的地址，也就是說，我可以在DriverManager中註冊多個MYSQL驅動。而如果直接存放的是Driver對象，就不能達到這種效果（因為沒有遇到需要註冊多個同類驅動的場景，所以我暫時理解不了這樣做的好處）。 -
DriverInfo中還包含了另一個成員屬性DriverAction，當我們註銷驅動時，必須調用它的deregister方法后才能將驅動從註冊列表中移除，該方法決定註銷驅動時應該如何處理活動連接等（其實一般在構造DriverInfo進行註冊時，傳入的DriverAction對象為空，根本不會去使用到這個對象，除非一開始註冊就傳入非空DriverAction對象）。
綜上，集合中元素不是Driver對象而DriverInfo對象，主要考慮的是擴展某些功能，雖然這些功能幾乎不會用到。
注意：考慮篇幅，以下代碼經過修改，僅保留所需部分。
class DriverInfo {
final Driver driver;
DriverAction da;
DriverInfo(Driver driver, DriverAction action) {
this.driver = driver;
da = action;
}
@Override
public boolean equals(Object other) {
//這裏對比的是地址
return (other instanceof DriverInfo)
&& this.driver == ((DriverInfo) other).driver;
}
}為什麼Class.forName(com.mysql.cj.jdbc.Driver) 可以註冊驅動？
當加載com.mysql.cj.jdbc.Driver這個類時，靜態代碼塊中會執行註冊驅動的方法。
static {
try {
//靜態代碼塊中註冊當前驅動
java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
} catch (SQLException E) {
throw new RuntimeException("Can't register driver!");
}
}為什麼JDK6后不需要Class.forName也能註冊驅動？
因為從JDK6開始，DriverManager增加了以下靜態代碼塊，當類被加載時會執行static代碼塊的loadInitialDrivers方法。
而這個方法會通過查詢系統參數（jdbc.drivers）和SPI機制兩種方式去加載數據庫驅動。
注意：考慮篇幅，以下代碼經過修改，僅保留所需部分。
static {
loadInitialDrivers();
}
//這個方法通過兩個渠道加載所有數據庫驅動：
//1. 查詢系統參數jdbc.drivers獲得數據驅動類名
//2. SPI機制
private static void loadInitialDrivers() {
//通過系統參數jdbc.drivers讀取數據庫驅動的全路徑名。該參數可以通過啟動參數來設置，其實引入SPI機制后這一步好像沒什麼意義了。
String drivers;
try {
drivers = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<String>() {
public String run() {
return System.getProperty("jdbc.drivers");
}
});
} catch (Exception ex) {
drivers = null;
}
//使用SPI機制加載驅動
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
public Void run() {
//讀取META-INF/services/java.sql.Driver文件的類全路徑名。
ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);
Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();
//加載並初始化類
try{
while(driversIterator.hasNext()) {
driversIterator.next();
}
} catch(Throwable t) {
// Do nothing
}
return null;
}
});
if (drivers == null || drivers.equals("")) {
return;
}
//加載jdbc.drivers參數配置的實現類
String[] driversList = drivers.split(":");
for (String aDriver : driversList) {
try {
Class.forName(aDriver, true,
ClassLoader.getSystemClassLoader());
} catch (Exception ex) {
println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);
}
}
}補充：SPI機制本質上提供了一種服務發現機制，通過配置文件的方式，實現服務的自動裝載，有利於解耦和面向接口編程。具體實現過程為：在項目的META-INF/services文件夾下放入以接口全路徑名命名的文件，並在文件中加入實現類的全限定名，接着就可以通過ServiceLoder動態地加載實現類。
打開mysql的驅動包就可以看到一個java.sql.Driver文件，裏面就是mysql驅動的全路徑名。
獲得連接對象
DriverManager.getConnection
獲取連接對象的入口是DriverManager.getConnection，調用時需要傳入url、username和password。
獲取連接對象需要調用java.sql.Driver實現類（即數據庫驅動）的方法，而具體調用哪個實現類呢？
正如前面講到的，註冊的數據庫驅動被存放在registeredDrivers中，所以只有從這個集合中獲取就可以了。
注意：考慮篇幅，以下代碼經過修改，僅保留所需部分。
public static Connection getConnection(String url, String user, String password) throws SQLException {
java.util.Properties info = new java.util.Properties();
if (user != null) {
info.put("user", user);
}
if (password != null) {
info.put("password", password);
}
//傳入url、包含username和password的信息類、當前調用類
return (getConnection(url, info, Reflection.getCallerClass()));
}
private static Connection getConnection(String url, java.util.Properties info, Class<?> caller) throws SQLException {
ClassLoader callerCL = caller != null ? caller.getClassLoader() : null;
//遍歷所有註冊的數據庫驅動
for(DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {
//先檢查這當前類加載器是否有權限加載這個驅動，如果是才進入
if(isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) {
//這一步是關鍵，會去調用Driver的connect方法
Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
if (con != null) {
return con;
}
} else {
println(" skipping: " + aDriver.getClass().getName());
}
}
}com.mysql.cj.jdbc.Driver.connection
由於使用的是mysql的數據驅動，這裏實際調用的是com.mysql.cj.jdbc.Driver的方法。
從以下代碼可以看出，mysql支持支持多節點部署的策略，本文僅對單機版進行擴展。
注意：考慮篇幅，以下代碼經過修改，僅保留所需部分。
//mysql支持多節點部署的策略，根據架構不同，url格式也有所區別。
private static final String REPLICATION_URL_PREFIX = "jdbc:mysql:replication://";
private static final String URL_PREFIX = "jdbc:mysql://";
private static final String MXJ_URL_PREFIX = "jdbc:mysql:mxj://";
public static final String LOADBALANCE_URL_PREFIX = "jdbc:mysql:loadbalance://";
public java.sql.Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException {
//根據url的類型來返回不同的連接對象，這裏僅考慮單機版
ConnectionUrl conStr = ConnectionUrl.getConnectionUrlInstance(url, info);
switch (conStr.getType()) {
case SINGLE_CONNECTION:
//調用ConnectionImpl.getInstance獲取連接對象
return com.mysql.cj.jdbc.ConnectionImpl.getInstance(conStr.getMainHost());
case LOADBALANCE_CONNECTION:
return LoadBalancedConnectionProxy.createProxyInstance((LoadbalanceConnectionUrl) conStr);
case FAILOVER_CONNECTION:
return FailoverConnectionProxy.createProxyInstance(conStr);
case REPLICATION_CONNECTION:
return ReplicationConnectionProxy.createProxyInstance((ReplicationConnectionUrl) conStr);
default:
return null;
}
}ConnectionImpl.getInstance
這個類有個比較重要的字段session，可以把它看成一個會話，和我們平時瀏覽器訪問服務器的會話差不多，後續我們進行數據庫操作就是基於這個會話來實現的。
注意：考慮篇幅，以下代碼經過修改，僅保留所需部分。
private NativeSession session = null;
public static JdbcConnection getInstance(HostInfo hostInfo) throws SQLException {
//調用構造
return new ConnectionImpl(hostInfo);
}
public ConnectionImpl(HostInfo hostInfo) throws SQLException {
//先根據hostInfo初始化成員屬性，包括數據庫主機名、端口、用戶名、密碼、數據庫及其他參數設置等等，這裏省略不放入。
//最主要看下這句代碼
createNewIO(false);
}
public void createNewIO(boolean isForReconnect) {
if (!this.autoReconnect.getValue()) {
//這裏只看不重試的方法
connectOneTryOnly(isForReconnect);
return;
}
connectWithRetries(isForReconnect);
}
private void connectOneTryOnly(boolean isForReconnect) throws SQLException {
JdbcConnection c = getProxy();
//調用NativeSession對象的connect方法建立和數據庫的連接
this.session.connect(this.origHostInfo, this.user, this.password, this.database, DriverManager.getLoginTimeout() * 1000, c);
return;
}
NativeSession.connect
接下來的代碼主要是建立會話的過程，首先時建立物理連接，然後根據協議建立會話。
注意：考慮篇幅，以下代碼經過修改，僅保留所需部分。
public void connect(HostInfo hi, String user, String password, String database, int loginTimeout, TransactionEventHandler transactionManager)
throws IOException {
//首先獲得TCP/IP連接
SocketConnection socketConnection = new NativeSocketConnection();
socketConnection.connect(this.hostInfo.getHost(), this.hostInfo.getPort(), this.propertySet, getExceptionInterceptor(), this.log, loginTimeout);
// 對TCP/IP連接進行協議包裝
if (this.protocol == null) {
this.protocol = NativeProtocol.getInstance(this, socketConnection, this.propertySet, this.log, transactionManager);
} else {
this.protocol.init(this, socketConnection, this.propertySet, transactionManager);
}
// 通過用戶名和密碼連接指定數據庫，並創建會話
this.protocol.connect(user, password, database);
}針對數據庫的連接，暫時點到為止，另外還有涉及數據庫操作的源碼分析，後續再完善補充。
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