jdbc的概念以及与数据库的交互流程

引言

人总是向前走的，目标是更上一层楼。原本笔者奔着一颗炙热的心去学习mybatis底层原理，无奈看了一章感觉我还是太菜了，没有对jdbc有个基础的了解，看起来就比较吃力，因此这次就来学习一下jdbc。本次所学习的大致内容是jdbc的概念与理解，以及如何去使用jdbc来实现Java程序和数据库进行打交道。

JDBC的概念

JDBC（Java Database Connectivity），它是Java编程语言中用于连接和操作数据库的API。JDBC提供了一组类和接口，允许Java应用程序与各种关系型数据库进行通信。它提供了一种标准化的方式来与数据库交互。

1、jdbc与数据的交互

Java程序通过jdbc这个规范（接口）来与第三方数据库厂商进行交互，根据jdbc规范根据具体的实现驱动代码，不同厂商数据库的驱动代码不同，但是方法是相同的。jdbc是一组接口，最终实现是由各个数据库厂商（jar）来实现的，是一种面向接口编程。无论是MySQL、Oracle、SQL Server还是其他关系型数据库系统，只需要切换对应的数据库驱动jar包。

2、jdbc的一些概念

接下来就了解一些主要的概念，包括驱动、连接、语句、结果集等。

数据库驱动程序（Database Driver）：数据库驱动程序是实现JDBC接口的软件组件，它允许Java应用程序与特定类型的数据库进行通信。不同的数据库供应商提供不同的驱动程序实现。

连接（Connection）：连接是通过JDBC与数据库建立的会话。它表示Java应用程序与数据库之间的通信通道。使用连接，应用程序可以执行SQL语句并获取结果。

语句（Statement）：语句是在数据库上执行的SQL命令。JDBC提供了多种语句类型，包括普通语句（Statement）、预编译语句（PreparedStatement）和可调用语句（CallableStatement）等。应用程序可以使用这些语句来执行查询、更新、插入和删除等操作。

结果集（ResultSet）：结果集是从数据库检索到的数据集合。它是通过执行查询语句获得的，并且提供了一种迭代的方式来遍历和访问结果。

批处理（Batch Processing）：JDBC支持批处理操作，它允许一次执行多个SQL语句。这对于批量插入、更新或删除数据非常有用，可以提高性能和效率。

事务（Transaction）：事务是一组数据库操作，它们要么全部成功执行，要么全部回滚（撤销）。JDBC支持事务管理，可以通过开始事务、提交事务或回滚事务来确保数据的一致性和完整性。

使用核心API - statement

在JDBC中，statement（语句）是用于执行SQL命令的接口之一。它用于执行静态SQL语句[1]，即在编译时已经确定的SQL语句，不允许参数化。

[1] 静态SQL语句是在编译时已经确定的SQL语句，其结构和内容在程序运行时不会改变。它是指那些SQL查询或数据操作语句的文本内容在编译时就已经确定，并且不需要在运行时进行参数化或动态修改的语句。

1、jdbc是如何进行与数据库通信的呢？

jdbc是Java程序与数据库交互的一个桥梁，完成通信需要通过六个步骤：

①、加载驱动程序，需要加载适用于特定数据库的驱动程序，本次是使用mysql8.0，所以需要加载mysql-connector-java-8.0.27.jar包。

②、建立连接，通过驱动去建立连接，可以理解为这样就会有一条与数据库服务器交互的管道。实际上就是使用数据库连接URL指定数据库的地址、端口和其他连接参数，通过TCP/IP协议建立与数据库服务器的连接。

③、创建Statement或PreparedStatement对象，这个对象是存储sql语句，可以理解为是一个搭载sql语句的盒子，需要被送到数据库服务器中执行。

④、执行SQL语句，需要将statement对象通过连接通道送到数据库服务器执行sql语句并且返回结果集。

⑤、处理结果，将返回的结果集resultSet进行解析处理。

⑥、关闭资源，使用完Statement、PreparedStatement、ResultSet和连接等资源后，需要调用它们的close()方法来关闭资源。关闭资源可以释放数据库连接和相关的系统资源。

以上这张图简单的画出了jdbc与数据库通信的流程步骤。

2、用代码实现jdbc与数据库通信步骤

接下来就简单使用一个demo来实现以上jdbc与数据的通信步骤，主要是通过驱动管理器DriverManager来注册驱动和建立连接，在建立连接的时候需要传入数据库服务器url和用户名、密码、数据库信息，与navicat的连接是差不多的，只是使用java代码来实现，然后创建statement对象去执行sql语句，并且能获得一个ResultSet对象的结果集，里面有next()方法用来移动游标输出数据，当开始是指向第一行数据之前，next()将游标往下移动一行，接着通过getString(columnLabel)等方法获取每行的列数据。

准备数据

需要准备数据库，这里用一张tb_user的表来做测试，里面就只有id、name、address三个字段。

代码如下

package cn.lyd.jdbc;
import com.mysql.cj.jdbc.Driver;
import java.sql.*;
/**
 * @Author: lyd
 * @Description: Jdbc - statement使用
 * @Date: 2023/7/15
 */
public class JdbcDemo {
    /**
     * DriverManager
     * Connection
     * Statement
     * ResultSet
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws SQLException {
        // 1、注册驱动
        /**
         * 注册驱动，如果是8.0+就使用com.mysql.cj.jdbc.Driver
         */
        DriverManager.registerDriver(new Driver());
        // 2、获取连接
        /**
         * 连接数据库需要填入数据库ip地址，端口号，用户名，密码，连接的数据库名称
         */
        Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/cloud_user", "root", "12356");

        // 3、创建statement
        Statement statement = connection.createStatement();

        // 4、发送sql语句并执行
        String sql = "select * from tb_user;";
        ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);
        // 5、解析结果集
        /**
         * 有没有下行数据
         */
        while (resultSet.next()) { // 最开始指定的是数据的上一行即起始位置，并无数据，.next方法会将游标往下移动一行。
            long id = resultSet.getLong("id");
            String username = resultSet.getString("username");
            String address = resultSet.getString("address");
            System.out.println(id + " - " + username + " - " + address);
        }

        // 6、关闭资源
        resultSet.close();
        statement.close();
        connection.close();
    }
}

执行结果

通过控制台输出获取得到的数据

详细介绍使用核心API - statement

接下来详细介绍以下流程步骤中的一些小问题与小细节。

1、注册驱动

注册驱动，可以通过驱动管理(DriverManager)的DriverManager.registerDriver(new Driver());方法来实现。这样的注册驱动就会出现驱动被注册了两次，我们看一下DriverManager.registerDriver()方法内容

public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)
    throws SQLException {

    registerDriver(driver, null);
}

再看一下new Driver()的时候，在Driver.class里面的静态代码块也是会注册一次驱动。

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
    public Driver() throws SQLException {
    }

    static {
        try {
            DriverManager.registerDriver(new Driver());
        } catch (SQLException var1) {
            throw new RuntimeException("Can't register driver!");
        }
    }
}

对于这个问题，我们只要让Driver的静态代码块执行就行了。这里我们就要先了解以下静态代码块是何时触发的呢？

静态代码块的执行时期：

类的加载机制：在类的加载的时候会执行静态代码块。简单的介绍一下步骤：

1、加载（Loading）：将类的字节码文件加载到内存中。

2、链接（Linking）：链接又分了三个阶段，验证（Verification）：对加载的字节码进行验证，确保其符合Java虚拟机规范，不会造成安全或运行时错误；准备（Preparation）：为类的静态变量分配内存空间，并设置默认初始值；解析（Resolution）：将符号引用（Symbolic References）解析为直接引用（Direct References），即将类、方法、字段等符号引用解析为内存中的实际数据。

3、初始化（Initialization）：对类进行初始化，包括静态变量的赋值和静态代码块的执行。

触发类加载：

1、通过new关键字；2、调用了静态方法；3、调用了静态属性；4、jdk1.8的接口加上了default关键字；5、反射；6、子类触发父类；7、程序的入口main。

驱动重复注册的解决

显然我们就不能直接使用DriverManager.registerDriver(new Driver()); 来直接注册驱动，我们如果想不使它重复注册，可以让他只是执行一次静态代码块直接new Driver() ，当然这样做的也有弊端，如果我们使用的不是mysql我们就要导入对应的包，就显得不太灵活。

换种方式，我们可以使用反射的机制来实现。当使用不同的数据库，就只要更换一下驱动的全类名，这个字符串是可以提出来作为一种可配置的参数，这样就比较灵活了。

1	Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");

2、获取连接

我们可以看到DriverManager.getconnection()重载了三个方法。三个方法的效果是一样的，只是携带的参数写法并不相同。

1)、getConnection(String url, String user, String password)

我们需要将数据库服务器的地址，用户名，密码传入就能建立连接。用户名和密码没什么可说的，就是登录凭证。就是这个url地址，这个地址的组成是：

1
2

jdbc:数据库管理软件名称://ip地址|主机名:port端口号/数据库?key=value&key=value，后面是可选参数。
如果是localhost:3306可以替换成  jdbc:数据库管理软件名称:///数据库

这个方法实现，传进来的用户名密码，最后也是放到了java.util.Properties这个对象之中。

@CallerSensitive
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);
    }

    return (getConnection(url, info, Reflection.getCallerClass()));
}

2)、getConnection(String url, java.util.Properties info)

这个方法与上一个不一样的是，将用户和密码在调用的时候直接放入java.util.Properties这个对象之中，

Properties properties = new Properties();
properties.put("user", "root");
properties.put("password", "root");
DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/cloud_user", properties);

3)、getConnection(String url)

这个方法就是把所有的需要的参数都放在这个url里头了，其组成如下：

1	jdbc:数据库管理软件名称://ip地址\|主机名:port端口号/数据库?user=value&password=value

3、创建Statement对象

通过连接connection去创建，就能够获得一个statement对象。并且需要一条sql语句的字符串。

1	Statement statement = connection.createStatement();

4、发送SQL语句

1
2
3

String sql = "SELECT * FROM tb_user WHERE username = 'lyd';";
int i = statement.executeUpdate(sql);
ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);

当使用的是executeUpdate就会返回一个int数值，使用executeQuery将会返回一个结果集。

我们需要根据不用的SQL类型去使用对应的方法，在statement接口中已经标明了注释。

使用executeQuery：如果发送的sql语句是静态sql SELECT语句，返回的结果就是包含给定查询产生的数据的ResultSet对象，如果是没有数据，那就返回为null。

使用executeUpdate：如果语句是SQL数据操作语言(DML)语句，(INSERT、UPDATE或DELETE)；或者是不返回任何结果的SQL语句，比如DDL语句。返回的结果就是数据操作语言(DML)语句的行数，没有就是返回0。

学习一下SQL主要的分类：

数据定义语言（Data Definition Language，DDL）：DDL用于创建和管理数据库对象，如表、视图、索引等。常见的DDL语句包括CREATE（创建）、ALTER（修改）、DROP（删除）等。

数据操作语言（Data Manipulation Language，DML）：DML用于查询和操作数据库中的数据记录。它包括SELECT（查询）、INSERT（插入）、UPDATE（更新）、DELETE（删除）等语句，用于从数据库中检索、插入、更新和删除数据。

数据控制语言（Data Control Language，DCL）：DCL用于管理数据库的访问权限和安全性。它包括GRANT（授权）和REVOKE（撤销授权）等语句，用于控制用户对数据库对象的访问权限。

事务控制语言（Transaction Control Language，TCL）：TCL用于控制数据库中的事务处理。它包括BEGIN TRANSACTION（开始事务）、COMMIT（提交事务）、ROLLBACK（回滚事务）等语句，用于确保数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性。

除了上述常见的分类，SQL还可以根据具体的数据库系统和实现方式进行进一步分类，如存储过程语言（Stored Procedure Language）、游标语言（Cursor Language）等。每种类型的SQL语句都有其特定的语法和功能，开发人员可以根据需要选择合适的语句来进行数据库操作。

5、解析结果集

当查询找到了所需要的数据，就会将找到的数据封装到ResultSet对象，结果集ResultSet对象维护一个指向其当前数据行的游标。最初，游标位于第一行之前。next方法将光标移动到下一行，因为当ResultSet对象中没有更多的行时，它返回false，所以可以在while循环中使用它来遍历结果集。

我们通过断点可以看到，刚开始结果集指向的当前行是-1，代表是具体数据的上一行。

我们通过while循环去遍历数据，并且使用next将游标移动到下行，如果有数据，此时结果集就指向了数据行。

通过resultSet.getLong(columnIndex|columnLabel)来获取对应类型的数据，这个get属性可以使用两种方式来获取：

①、通过列数据的下标，这个下标是从1开始。

②、通过列标签，这里的列标签可以是列名也可以是别名，当sql语句中使用了AS 给字段取别名时，这就需要使用别名了。

while (resultSet.next()) {
    long aLong = resultSet.getLong(1);
    String username = resultSet.getString("username");

    System.out.println("id: " + aLong + ", username: " + username);
}

6、关闭资源

当使用完之后就需要将资源进行销毁

// 6、关闭资源
resultSet.close();
statement.close();
connection.close();

总结

使用jdbc与数据库进行通信，简单来说就只有6个步骤，首先需要注册驱动，获取连接，接着创建statement对象，用来存放sql语句并且执行，然后将获得到的数据进行解析，最后就是要把资源进行销毁。这里只是基本的使用jdbc，像mybatis、jpa、ibatis等持久层框架，都是对jdbc进行封装，万变不离其宗，想要学习底层知识，就需要把这学基础知识给学好！