JDBC编程

2023-11-05

程序运行的时候,往往需要存取数据。现代应用程序最基本,也是最广泛的数据存储就是关系数据库。

Java为关系数据库定义了一套标准的访问接口:JDBC(Java Database Connectivity)。

JDBC简介

在介绍JDBC之前,先简单介绍一下关系数据库。

程序运行时,数据都是存在内存中的。当程序终止的时候,通常都需要将数据保存到磁盘上,无论是保存到本地磁盘,还是通过网络保存到服务器上,最终都会将数据写入磁盘文件。

而如何定义数据的存储格式就是一个大问题,如果我们来定义存储格式,比如保存一个班级所有学生的成绩单:

名字 成绩
Michael 99
Bob 85
Bart 59
Lisa 87

你可以用一个文本文件保存,一行保存一个学生,用,隔开:

Michael,99
Bob,85
Bart,59
Lisa,87

你还可以用JSON格式保存,也是文本文件:

{
	{"name":"Michale","score":99},
	{"name":"Bob","score":85},
	{"name":"Bart","score":59},
	{"name":"Lisa","score":87}
}

你还可以定义各种保存格式,但是问题来了。
存储和读取都需要自己实现,JSON还是标准,自己定义的格式就各式各样了;
不能做快速查询,只有把数据全部读到内存中才能自己遍历,但有时候数据的大小远远超过了内存(比如蓝光电影,40GB的数据),根本无法全部读入内存。

为了便于程序保存和读取数据,而且,能直接通过条件快速查询到指定的数据,就出现了数据库(Database)这种专门用于集中存储和查询的软件。

关系数据库有一套复杂的数学理论。
举一个学校的例子:
假设某个XX省YY市ZZ县第一实验小学有3个年级,要表示出这3个年级,可以在Excel中用一个表格画出来:

Grade_ID Name
1 一年级
2 二年级
3 三年级

每个年级又有若干个班级,要把所有班级表示出来,可以在Excel中再画一个表格:

Grade_ID Class_ID Name
1 11 一年级一班
1 12 一年级二班
1 13 一年级三班
2 21 二年级一班
2 22 二年级二班
3 31 三年级一班
3 32 三年级二班
3 33 三年级三班
3 34 三年级四班

这两个表有映射关系,就是根据Grade_ID可以在班级表中查找到对应的所有班级:
在这里插入图片描述
也就是Grade表中的每一行对应Class表的多行,在数据库中,这种基于表(Table)的一对多的关系就是关系数据库的基础。

根据某个年级的ID就可以查找所有班级的行,这种查询语句在关系数据库中称为SQL语句,可以写成:

SELECT * FROM classes WHERE grade_id = '1';

在这里插入图片描述
类似的,Class表的一行记录又可以关联到Student表的多行记录:
在这里插入图片描述

NoSQL

数据库类别

既然我们要使用关系数据库,就必须选择一个关系数据库。目前广泛使用的关系数据库也就这么几种:

付费的商用数据库:

  • Oracle,典型的高富帅;
  • SQL Server,微软自家产品,Windows定制专款;
  • DB2,IBM的产品,听起来挺高端;
  • Sybase,曾经跟微软是好基友,后来关系破裂,现在家境惨淡。

这些数据库都是不开源而且付费的,最大的好处是花了钱出了问题可以找厂家解决,不过在Web的世界里,常常需要部署成千上万的数据库服务器,当然不能把大把大把的银子扔给厂家,所以,无论是Google、Facebook,还是国内的BAT,无一例外都选择了免费的开源数据库:

  • MySQL,大家都在用,一般错不了;
  • PostgreSQL,学术气息有点重,其实挺不错,但知名度没有MySQL高;
  • sqlite,嵌入式数据库,适合桌面和移动应用。

作为一个Java工程师,选择哪个免费数据库呢?当然是MySQL。因为MySQL普及率最高,出了错,可以很容易找到解决方法。而且,围绕MySQL有一大堆监控和运维的工具,安装和使用很方便。

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:
在这里插入图片描述
从代码来看,Java标准库自带的JDBC接口其实就是定义了一组接口,而某个具体的JDBC驱动其实就是实现了这些接口的类:
在这里插入图片描述
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:
在这里插入图片描述

小结

使用JDBC的好处是:

  • 各数据库厂商使用相同的接口,Java代码不需要针对不同数据库分别开发;
  • Java程序编译期仅依赖java.sql包,不依赖具体数据库的jar包;
  • 可随时替换底层数据库,访问数据库的Java代码基本不变。

JDBC查询

前面我们讲了Java程序要通过JDBC接口来查询数据库。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?

因为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。

因为我们选择了MySQL 5.x作为数据库,所以我们首先得找一个MySQL的JDBC驱动。所谓JDBC驱动,其实就是一个第三方jar包,我们直接添加一个Maven依赖就可以了:

<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <version>5.1.47</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

注意到这里添加依赖的scoperuntime,因为编译Java程序并不需要MySQL的这个jar包,只有在运行期才需要使用。如果把runtime改成compile,虽然也能正常编译,但是在IDE里写程序的时候,会多出来一大堆类似com.mysql.jdbc.Connection这样的类,非常容易与Java标准库的JDBC接口混淆,所以坚决不要设置为compile

有了驱动,我们还要确保MySQL在本机正常运行,并且还需要准备一点数据。这里我们用一个脚本创建数据库和表,然后插入一些数据:

-- 创建数据库learjdbc:
DROP DATABASE IF EXISTS learnjdbc;
CREATE DATABASE learnjdbc;

-- 创建登录用户learn/口令learnpassword
CREATE USER IF NOT EXISTS learn@'%' IDENTIFIED BY 'learnpassword';
GRANT ALL PRIVILEGES ON learnjdbc.* TO learn@'%' WITH GRANT OPTION;
FLUSH PRIVILEGES;

-- 创建表students:
USE learnjdbc;
CREATE TABLE students (
  id BIGINT AUTO_INCREMENT NOT NULL,
  name VARCHAR(50) NOT NULL,
  gender TINYINT(1) NOT NULL,
  grade INT NOT NULL,
  score INT NOT NULL,
  PRIMARY KEY(id)
) Engine=INNODB DEFAULT CHARSET=UTF8;

-- 插入初始数据:
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小明', 1, 1, 88);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小红', 1, 1, 95);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小军', 0, 1, 93);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小白', 0, 1, 100);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小牛', 1, 2, 96);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小兵', 1, 2, 99);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小强', 0, 2, 86);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小乔', 0, 2, 79);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小青', 1, 3, 85);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小王', 1, 3, 90);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小林', 0, 3, 91);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小贝', 0, 3, 77);

在控制台输入mysql -u root -p,输入root口令后以root身份,把上述SQL贴到控制台执行一遍就行。如果你运行的是最新版MySQL 8.x,需要调整一下CREATE USER语句。

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。

因为JDBC连接是一种昂贵的资源,所以使用后要及时释放。使用try (resource)来自动释放JDBC连接是一个好方法:

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD)) {
    ...
}

JDBC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ResultSetnext()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:

StatmentResultSet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

使用Statement拼字符串非常容易引发SQL注入的问题,这是因为SQL参数往往是从方法参数传入的。
我们来看一个例子:假设用户登录的验证方法如下:

User login(String name, String pass) {
    ...
    stmt.executeQuery("SELECT * FROM user WHERE login='" + name + "' AND pass='" + pass + "'");
    ...
}

其中,参数namepass通常都是Web页面输入后由程序接收到的。

如果用户的输入是程序期待的值,就可以拼出正确的SQL。例如:name = “bob”,pass = “1234”:

SELECT * FROM user WHERE login='bob' AND pass='1234'

但是,如果用户的输入是一个精心构造的字符串,就可以拼出意想不到的SQL,这个SQL也是正确的,但它查询的条件不是程序设计的意图。例如:name = "bob' OR pass=", pass = " OR pass='"

SELECT * FROM user WHERE login='bob' OR pass=' AND pass=' OR pass='

这个SQL语句执行的时候,根本不用判断口令是否正确,这样一来,登录就形同虚设。

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,PreparedStatementStatement更安全,而且更快。

注意:使用Java对数据库进行操作时,必须使用PreparedStatement,严禁任何通过参数拼字符串的代码!

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");
            }
        }
    }
}

使用PreparedStatementStatement稍有不同,必须首先调用setObject()设置每个占位符?的值,最后获取的仍然是ResultSet对象。

另外注意到从结果集读取列时,使用String类型的列名比索引要易读,而且不易出错。

注意到JDBC查询的返回值总是ResultSet,即使我们写这样的聚合查询SELECT SUM(score) FROM ...,也需要按结果集读取:

ResultSet rs = ...
if (rs.next()) {
    double sum = rs.getDouble(1);
}

数据类型

有的童鞋可能注意到了,使用JDBC的时候,我们需要在Java数据类型和SQL数据类型之间进行转换。JDBC在java.sql.Types定义了一组常量来表示如何映射SQL数据类型,但是平时我们使用的类型通常也就以下几种:

SQL数据类型 Java数据类型
BIT, BOOL boolean
INTEGER int
BIGINT long
REAL float
FLOAT, DOUBLE double
CHAR,VARCHAR String
DECIMAL BigDecimal
DATE java.sql.Date, LocalDate
TIME java.sql.time, LocalTime

注意:只有最新的JDBC驱动才支持LocalDate和LocalTime。

小结

JDBC接口的Connection代表一个JDBC连接;

使用JDBC查询时,总是使用PreparedStatement进行查询而不是Statement

查询结果总是ResultSet,即使使用聚合查询也不例外。

JDBC更新

插入

插入操作INSERT,即插入一条新纪录。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);
        ps.setObject(3, "Bob");
        ps.setObject(4, "M");
        int n = ps.executeUpdate();
    }
}

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。

插入并获取主键

如果数据库的表设置了自增主键,那么在执行INSERT语句时,并不需要指定主键,数据库会自动分配主键。对于使用自增主键的程序,有个额外的步骤,就是如何获取插入后的自增主键的值。

要获取自增主键,不能先插入,再查询。因为两条SQL执行期间可能有别的程序也插入了同一个表。获取自增主键的正确写法是在创建PreparedStatement的时候,指定一个RETURN_GENERATED_KEYS标志位,表示JDBC驱动必须返回插入的自增主键。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 (grader, name, gender) VALUES (?, ?, ?)",
            Statement.RETURN_GENERATED_KEYS)){
        ps.setObject(1, 1);
        ps.setObject(2, "Bob");
        ps.setObject(3, "M");
        int n = ps.executeUpdate();
        try (ResultSet rs = ps.getGeneratedKeys()){
            if (rs.next()){
                long id = rs.getLong(1);
            }
        }
    }
}

一是调用prepareStatement()时,第二个参数必须传入常量Statement.RETURN_GENERATED_KEYS,否则JDBC驱动不会返回自增主键;

二是执行executeUpdate()方法后,必须调用getGeneratedKeys()获取一个ResultSet对象,这个对象包含了数据库自动生成的主键的值,读取该对象的每一行来获取自增主键的值。如果一次插入多条记录,那么这个ResultSet对象就会有多行返回值。如果插入时有多列自增,那么ResultSet对象的每一行都会对应多个自增值(自增列不一定必须是主键)。

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什么区别,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");
		ps.setObject(2, 999);
		int n = ps.executeUpdate();
	}
}

excuteUpdate()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);
		int n = ps.executeUpdate();
	}
}

小结

使用JDBC执行INSERTUPDATEDELETE都可是为更新操作;
更新操作使用PreparedStatementexecuteUpdate()进行,返回受影响的行数。

JDBC事务

数据库事务(Transaction)是由若干个SQL语句构成的一个操作序列,有点类似于Java的synchronized同步。数据库系统保证在一个事务中的所有SQL要么全部不执行,即数据库事务具有ACID特性:

  • Atomicity:原子性
  • Consistency:一致性
  • Isolation:隔离性
  • Durable:持久性

数据库事务可以并发执行,而数据库系统从效率考虑,对事物定义了不同的隔离级别。SQL标准定义了4种隔离级别,分别对应可能出现的数据不一致的情况:

Isolation Level 脏读(Dirty Read) 不可重复读(Non Repeatable Read) 幻读(Phantom Read)
Read Uncommitted Yes Yes Yes
Read Committed - Yes Yes
Repeatable Read - - Yes
Serializable - - -

对应用程序来说,数据库事务非常重要,很多运行着关键任务的应用程序,都必须依赖数据库事务保证程序的结果正常。

举个例子:假设小明准备给小红支付100,两人在数据库中的记录主键分别是123456,那么用两条SQL语句操作如下:

UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id=123 AND balance>=100;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id=456;

这两条语句必须以事务方式执行才能保证业务上的正确性,因为一旦第一条SQL执行成功而第二条SQL失败的话,系统的钱就会凭空减少100,而有了事务,要么这笔转账成功,要么转账失败,双方账户的钱都不变。

要在JDBC中执行事务,本质上就是如何把多条SQL包裹在一个数据库事务中执行。我们来看JDBC的事务代码:

Connection conn = openConnection();
try {
	// 关闭自动提交:
	conn.setAutoCommit(false);
	// 执行多条SQL语句:
	insert();update();delete();
	// 提交事务
	conn.commit();
} catch (SQLException e){
	// 回滚事务:
	conn.rollback();
}finally{
	conn.setAutoCommit(true);
	conn.close();
}

其中,开启事务的关键代码是conn.setAutoCommit(false),表示关闭自动提交。提交事务的代码在执行完指定的若干条SQL语句后,调用conn.commit()。要注意事务不是总能成功,如果事务提交失败,会抛出SQL异常(也可能在执行SQL语句的时候就抛出了),此时我们必须捕获并调用conn.rollback()回滚事务。最后,在finally种通过conn.setAutoCommit(true)Connection对象的状态恢复到初始值。

实际上,默认情况下,我们获取到Connection连接后,总是处于“自动提交”模式,也就是每执行一条SQL都是作为事务自动执行的,这也是为什么前面几节我们的更新操作总能成功的原因:因为默认有这种”隐式事务“。只要关闭了ConnectionautoCommit,那么就可以在一个事务中执行多条语句,事务以commit()方法结束。

如果要设定事物的隔离级别,可以使用以下代码:

// 设定隔离级别为READ COMMITTED:
conn.setTrancationIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED);

如果没有调用上述方法,那么会使用数据库默认隔离级别。MySQL的默认隔离级别是REPEATABLE READ

小结

数据库事务(Transaction)具有ACID特性:

  • Atomicity:原子性
  • Consistency:一致性
  • Isolation:隔离性
  • Durability:持久性

JDBC提供了事务的支持,使用Connection可以开启、提交或回滚事务。

JDBC Batch

使用JDBC操作数据库的时候,经常会执行一些批量操作。

例如,一次性给会员增加可用优惠券若干,我们可以执行一下SQL代码:

INSERT INTO coupons (user_id, type, expires) VALUES (123, 'DISCOUNT', '2030-12-31');
INSERT INTO coupons (user_id, type, expires) VALUES (234, 'DISCOUNT', '2030-12-31');
INSERT INTO coupons (user_id, type, expires) VALUES (456, 'DISCOUNT', '2030-12-31');
...

实际上,执行JDBC时,因为只有占位符参数不同,所以SQL实际上是一样的:

for (var params : paramList){
	PreparedStatement ps = conn.prepareStatement(
	"INSERT INTO coupons (user_id, type, expires) VALUES(?, ?, ?)"):
	ps.setLong(params.get(0));
	ps.setString(params.get(1));
	ps.setString(params.get(2));
	ps.executeUpdate();
}

类似的还有,给每个员工薪水增加10%~30%:

UPDATE employees SET salary = salary * ? WHERE id = ?

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 (String name : names){
		ps.setString(1, name);
		ps.setBoolean(2, gender);
		ps.setInt(3, grade);
		ps.setInt(4, 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.

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

小结

使用JDBC的batch操作会大大提高执行效率,对内容相同,参数不同的SQL,要优先考虑batch操作。

JDBC连接池

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
    目前使用最广泛的是HikariCP。我们以HikariCP为例,要使用JDBC连接池,先添加HikariCP的依赖如下:
<dependency>
    <groupId>com.zaxxer</groupId>
    <artifactId>HikariCP</artifactId>
    <version>2.7.1</version>
</dependency>

紧接着,我们需要创建一个DataSource实例,这个实例就是连接池:

HikariConfig config = new HikariConfig();
config.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/test");
config.setUsername("root");
config.setPassword("password");
config.addDataSourceProperty("connectionTimeout", "1000"); // 连接超时:1秒
config.addDataSourceProperty("idleTimeout", "60000"); // 空闲超时:60秒
config.addDataSourceProperty("maximumPoolSize", "10"); // 最大连接数:10
DataSource ds = new HikariDataSource(config);

注意创建DataSource也是一个非常昂贵的操作,所以通常DataSource实例总是作为一个全局变量存储,并贯穿整个应用程序的生命周期。

有了连接池以后,我们如何使用它呢?和前面的代码类似,只是获取Connection时,把DriverManage.getConnection()改为ds.getConnection()

注意创建DataSource也是一个非常昂贵的操作,所以通常DataSource实例总是作为一个全局变量存储,并贯穿整个应用程序的生命周期。

有了连接池以后,我们如何使用它呢?和前面的代码类似,只是获取Connection时,把DriverManage.getConnection()改为ds.getConnection()

通过连接池获取连接时,并不需要指定JDBC的相关URL、用户名、口令等信息,因为这些信息已经存储在连接池内部了(创建HikariDataSource时传入的HikariConfig持有这些信息)。一开始,连接池内部并没有连接,所以,第一次调用ds.getConnection(),会迫使连接池内部先创建一个Connection,再返回给客户端使用。当我们调用conn.close()方法时(在try(resource){...}结束处),不是真正“关闭”连接,而是释放到连接池中,以便下次获取连接时能直接返回。

因此,连接池内部维护了若干个Connection实例,如果调用ds.getConnection(),就选择一个空闲连接,并标记它为“正在使用”然后返回,如果对Connection调用close(),那么就把连接再次标记为“空闲”从而等待下次调用。这样一来,我们就通过连接池维护了少量连接,但可以频繁地执行大量的SQL语句。

通常连接池提供了大量的参数可以配置,例如,维护的最小、最大活动连接数,指定一个连接在空闲一段时间后自动关闭等,需要根据应用程序的负载合理地配置这些参数。此外,大多数连接池都提供了详细的实时状态以便进行监控。

小结

数据库连接池是一种复用Connection的组件,它可以避免反复创建新连接,提高JDBC代码的运行效率;

可以配置连接池的详细参数并监控连接池。

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