Java基础-JDBC

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一、JDBC简介

1.1 什么是JDBC

1.2 JDBC的作用

1.3 JDBC的架构

二、JDBC核心接口与类

2.1 DriverManager

2.2 Connection

2.3 Statement

2.4 PreparedStatement

2.5 ResultSet

三、JDBC操作数据库的基本步骤

四、代码示例

五、深入JDBC的高级特性与性能优化

5.1 批处理（Batch Processing）

5.2 事务管理

5.3 类型安全的查询

5.4 性能优化

5.5 安全性

5.6 监控与日志

一、JDBC简介

1.1 什么是JDBC

JDBC是Java数据库连接（Java Database Connectivity）的缩写，它为Java应用程序提供了一种标准的方法来访问数据库。通过JDBC，Java程序可以发送SQL语句到数据库，并处理来自数据库的响应。JDBC API是Java SE的一部分，它定义了一组用于与数据库交互的类和接口。

1.2 JDBC的作用

连接数据库：JDBC提供了与数据库建立连接的能力。
执行SQL语句：通过JDBC，Java程序可以执行SQL语句来查询、更新、插入或删除数据库中的数据。
处理结果集：JDBC允许Java程序处理数据库查询返回的结果集。

1.3 JDBC的架构

JDBC架构主要由两层组成：JDBC API和JDBC驱动管理器（DriverManager）。

JDBC API：提供了一组用于与数据库交互的接口和类。这些接口和类由Java平台定义，与具体的数据库无关。
JDBC驱动管理器（DriverManager）：负责管理JDBC驱动程序的加载和注册，以及建立与数据库的连接。

二、JDBC核心接口与类

2.1 DriverManager

DriverManager类管理一组JDBC驱动程序的基本服务。它不直接与数据库交互，而是用于建立与数据库的连接。主要方法包括：

getConnection(String url, String user, String password)：尝试建立到给定数据库URL的连接，使用指定的用户名和密码。

2.2 Connection

Connection接口代表与特定数据库的连接。通过Connection对象，可以执行SQL语句、管理事务等。主要方法包括：

createStatement()：创建一个Statement对象，用于执行静态SQL语句并返回它所生成结果的对象。
prepareStatement(String sql)：创建一个PreparedStatement对象，用于执行带参数的SQL语句。
setAutoCommit(boolean autoCommit)：设置此连接是否自动提交事务。

2.3 Statement

Statement接口用于执行静态SQL语句并返回它所生成结果的对象。主要方法包括：

executeQuery(String sql)：执行给定的SQL语句，该语句返回单个ResultSet对象。
executeUpdate(String sql)：执行给定SQL语句，该语句可能为INSERT、UPDATE或DELETE语句，或者不返回任何内容的SQL语句（如SQL DDL语句）。
execute(String sql)：执行给定的SQL语句，该语句可能返回多个结果。

2.4 PreparedStatement

PreparedStatement接口继承自Statement接口，它代表预编译的SQL语句。与Statement相比，PreparedStatement的主要优势在于：

提高性能：预编译的SQL语句可以被数据库缓存和重用。
防止SQL注入：通过参数化查询，可以有效防止SQL注入攻击。

2.5 ResultSet

ResultSet接口表示数据库查询的结果集，可以逐行遍历。主要方法包括：

next()：将光标从当前位置向前移一行。
getString(String columnName)：以String形式获取当前行的指定列的值。
getInt(String columnName)：以int形式获取当前行的指定列的值。

三、JDBC操作数据库的基本步骤

加载并注册JDBC驱动：通过Class.forName()方法加载JDBC驱动，或者使用DriverManager.registerDriver()方法直接注册驱动（不推荐，因为可能导致内存泄漏）。

建立数据库连接：使用DriverManager.getConnection()方法建立与数据库的连接。

创建Statement或PreparedStatement：通过Connection对象创建Statement或PreparedStatement对象，用于执行SQL语句。

执行SQL语句：使用Statement或PreparedStatement对象执行SQL语句，并处理结果。

处理结果集：如果SQL语句是查询语句，则处理返回的ResultSet对象。

关闭连接：关闭ResultSet、Statement和Connection对象，释放数据库资源。

四、代码示例

以下是一个使用JDBC连接MySQL数据库并执行查询操作的简单示例。

import java.sql.Connection;  
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.Connection;  
import java.sql.DriverManager
public class JDBCExample {public static void main(String[] args) {  // 1. 加载并注册JDBC驱动（通常使用Class.forName()自动完成）  try {  Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");  } catch (ClassNotFoundException e) {  e.printStackTrace();  return;  }  // 2. 建立数据库连接  String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/yourdatabase?        useSSL=false&allowPublicKeyRetrieval=true&serverTimezone=UTC";  String user = "yourusername";  String password = "yourpassword";  Connection conn = null;  try {  conn = DriverManager.getConnection(url, user, password);  // 3. 创建Statement对象  Statement stmt = conn.createStatement();  // 4. 执行SQL查询语句  String sql = "SELECT * FROM yourtable";  ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);  // 5. 处理结果集  while (rs.next()) {  // 假设我们查询的表有一个名为"id"和一个名为"name"的列  int id = rs.getInt("id");  String name = rs.getString("name");  System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name);  }  } catch (Exception e) {  e.printStackTrace();  } finally {  // 6. 关闭连接，释放资源  try {  if (conn != null) {  conn.close();  }  } catch (Exception e) {  e.printStackTrace();  }  }  }
}

五、深入JDBC的高级特性与性能优化

5.1 批处理（Batch Processing）

批处理是JDBC中一个非常重要的特性，它允许你将多个SQL语句组合成一个批次，然后一次性发送给数据库执行。这可以显著提高执行大量SQL语句时的性能，尤其是在插入或更新数据时。使用Statement或PreparedStatement的addBatch()和executeBatch()方法可以实现批处理。

PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement("INSERT INTO yourtable (column1, column2) VALUES (?, ?)");  
for (int i = 0; i < 1000; i++) {  pstmt.setString(1, "value1_" + i);  pstmt.setInt(2, i);  pstmt.addBatch();  if (i % 100 == 0) { // 每100条执行一次批处理  pstmt.executeBatch();  pstmt.clearBatch();  }  
}  
if (pstmt.getBatchCount() > 0) {  pstmt.executeBatch();  pstmt.clearBatch();  
}

5.2 事务管理

JDBC提供了事务管理的支持，允许你将多个操作作为一个单一的工作单元来执行。如果事务中的任何操作失败，则整个事务可以被回滚到事务开始之前的状态。使用Connection的setAutoCommit(false)来禁用自动提交，并通过commit()和rollback()方法来控制事务的提交和回滚。

try {  conn.setAutoCommit(false);  // 执行一系列数据库操作  // ...  conn.commit(); // 提交事务  
} catch (Exception e) {  try {  conn.rollback(); // 发生异常时回滚事务  } catch (SQLException se) {  se.printStackTrace();  }  
} finally {  conn.setAutoCommit(true); // 恢复自动提交  
}

5.3 类型安全的查询

虽然ResultSet提供了基于列名或列索引的方法来获取数据，但这些方法都是基于Object类型的，可能需要类型转换。为了提高代码的可读性和减少错误，JDBC 4.0引入了RowSet接口及其实现类，如CachedRowSet，它们提供了类型安全的访问方法。另外，也可以使用第三方库如MyBatis或Hibernate来实现更高级的对象关系映射（ORM）。

5.4 性能优化

使用合适的数据库驱动：确保使用与你的数据库版本和Java版本兼容的最新JDBC驱动。
优化SQL语句：避免在SQL语句中使用SELECT *，只查询需要的列。使用索引来加速查询。
减少网络传输：尽量在数据库端处理数据，减少网络传输的数据量。
合理设置连接池参数：如最大活跃连接数、最大空闲连接数、连接超时时间等，根据应用的实际需求进行调整。
使用数据库缓存：合理利用数据库的查询缓存机制，减少数据库的I/O操作。

5.5 安全性

防止SQL注入：始终使用PreparedStatement来执行带参数的SQL语句，避免将用户输入直接拼接到SQL语句中。
加密敏感信息：在存储和传输敏感信息（如密码、个人身份信息）时，使用加密技术来保护数据的安全性。
访问控制：实施严格的数据库访问控制策略，确保只有授权的用户才能访问数据库。