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Java Web 学习笔记（二） —— JDBC

编程入门 行业动态 更新时间:2024-10-06 01:46:44

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Java Web 学习笔记（二） —— JDBC

目录

  • 1 JDBC 概述
  • 2 JDBC 快速入门
  • 3 JDBC API 详解
    • 3.1 DriverManager
    • 3.2 Connection
    • 3.3 Statement
    • 3.4 ResultSet
    • 3.5 PreparedStatement
      • 3.5.1 代码模拟 SQL 注入
      • 3.5.2 PreparedStatement 的使用
      • 3.5.3 PreparedStatement 原理
  • 4 数据库连接池
    • 4.1 数据库连接池概述
    • 4.2 数据库连接池实现
    • 4.3 Driud使用

1 JDBC 概述


在开发中我们使用的是 Java 语言，那么势必要通过 Java 语言操作数据库中的数据。这就是接下来要学习的JDBC。

JDBC 全称 ( Java DataBase Connectivity ) ，即Java 数据库连接 ，就是使用Java语言操作关系型数据库的一套API

我们开发的同一套 Java 代码是无法操作不同的关系型数据库，因为每一个关系型数据库的底层实现细节都不一样。如果这样，问题就很大了，在公司中可以在开发阶段使用的是MySQL数据库，而上线时公司最终选用oracle数据库，我们就需要对代码进行大批量修改，这显然并不是我们想看到的。我们要做到的是同一套Java代码操作不同的关系型数据库，而此时sun公司就指定了一套标准接口（JDBC），JDBC中定义了所有操作关系型数据库的规则。众所周知接口是无法直接使用的，我们需要使用接口的实现类，而这套实现类（称之为：驱动）就由各自的数据库厂商给出。

JDBC本质

  • 官方（sun公司）定义的一套操作所有关系型数据库的规则，即接口
  • 各个数据库厂商去实现这套接口，提供数据库驱动jar包
  • 我们可以使用这套接口（JDBC）编程，真正执行的代码是驱动 jar 包中的实现类

JDBC好处

  • 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
  • 可随时替换底层数据库，访问数据库的Java代码基本不变

以后编写操作数据库的代码只需要面向JDBC（接口），操作哪儿个关系型数据库就需要导入该数据库的驱动包。

2 JDBC 快速入门


先来看看通过Java操作数据库的流程

第一步：编写Java代码
第二步：Java代码将SQL发送到MySQL服务端
第三步：MySQL服务端接收到SQL语句并执行该SQL语句
第四步：将SQL语句执行的结果返回给Java代码

代码编写步骤

  1. 创建工程，导入 mysql 驱动 jar 包 下载请参考

这里使用当前的最新版 mysql-connector-j-8.2.0.jar

  1. 注册驱动
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
  1. 获取连接
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);

Java代码需要发送SQL给MySQL服务端，就需要先建立连接

  1. 定义SQL语句
String sql =  “update…” ;
  1. 获取执行SQL对象
Statement stmt = conn.createStatement();

执行SQL语句需要SQL执行对象，而这个执行对象就是Statement对象

  1. 执行SQL
stmt.executeUpdate(sql);
  1. 处理返回结果
  2. 释放资源

示例代码

package com.huwei.jdbc;import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.Statement;public class JDBCDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1. 注册驱动Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");// 2. 获取连接String url="jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/mytest";String username="root";String password="123123";Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);// 3. 定义SQL语句String sql="update stu set age=58 where id=1;";// 4. 获取执行sql的对象statementStatement statement = connection.createStatement();// 5. 执行sqlint rows = statement.executeUpdate(sql); // 返回受影响的行数// 6. 处理结果System.out.println(rows);// 7. 释放资源statement.close();connection.close();}
}

3 JDBC API 详解

3.1 DriverManager


DriverManager（驱动管理类）作用：

  • 注册驱动
  • 获取数据库连接
  1. 注册驱动

registerDriver 方法是用于注册驱动的，但是我们之前做的入门案例并不是这样写的。而是如下实现

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

我们查询MySQL提供的Driver类，看它是如何实现的，源码如下：

在该类中的静态代码块中已经执行了 DriverManager 对象的 registerDriver() 方法进行驱动的注册了，那么我们只需要加载 Driver 类，该静态代码块就会执行。而 Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); 就可以加载 Driver 类。

注意：

  • MySQL 5之后的驱动包，可以省略注册驱动的步骤，自动加载 jar 包中META-INF.services/java.sql.Driver 文件中的驱动类
  1. 获取数据库连接

参数说明：

  • url ： 连接路径

    • 语法：jdbc:mysql://ip地址(域名):端口号/数据库名称?参数键值对1&参数键值对2…
    • 如果连接的是本机 mysql 服务器，并且 mysql 服务默认端口是 3306，则 url 可以简写为：jdbc:mysql:///数据库名称?参数键值对
    • 配置 useSSL=false 参数，禁用安全连接方式，解决警告提示

  • user ：用户名

  • poassword ：密码

示例代码

String url="jdbc:mysql:///mytest?useSSL=false";
String username="root";
String password="123123";
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);

3.2 Connection


Connection（数据库连接对象）作用：

  • 获取执行 SQL 的对象
  • 管理事务
  1. 获取执行 SQL 的对象
  • 普通执行SQL对象
Statement createStatement()
  • 预编译SQL的执行SQL对象：防止SQL注入
PreparedStatement  prepareStatement(sql)

通过这种方式获取的 PreparedStatement SQL语句执行对象是我们下面会重点要进行讲解的，它可以防止SQL注入。

  1. 管理事务

先回顾一下MySQL事务管理的操作：

  • 开启事务 ： BEGIN; 或者 START TRANSACTION;
  • 提交事务 ： COMMIT;
  • 回滚事务 ： ROLLBACK;

MySQL 默认是自动提交事务

接下来学习JDBC事务管理的方法。

Connection接口中定义了3个对应的方法：

  • 开启事务
    • setAutoCommit(boolean autoCommit)：将此连接的提交模式设置为给定状态
    • 参数 autoCommit 表示是否自动提交事务，true 表示自动提交事务，false 表示手动提交事务。而开启事务需要将该参数设为为 false。
  • 提交事务
    • commit()
  • 回滚事务
    • rollback()

示例代码

public class JDBCDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1. 注册驱动Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");// 2. 获取连接String url="jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/mytest";String username="root";String password="123123";Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);// 3. 定义SQL语句String sql="update stu set age=58 where id=1;";// 4. 获取执行sql的对象statementStatement statement = connection.createStatement();try {// ============开启事务==========conn.setAutoCommit(false);//5. 执行sqlint count1 = stmt.executeUpdate(sql1);//受影响的行数//6. 处理结果System.out.println(count1);int i = 3/0;//5. 执行sqlint count2 = stmt.executeUpdate(sql2);//受影响的行数//6. 处理结果System.out.println(count2);// ============提交事务==========//程序运行到此处，说明没有出现任何问题，则需求提交事务connmit();} catch (Exception e) {// ============回滚事务==========//程序在出现异常时会执行到这个地方，此时就需要回滚事务conn.rollback();e.printStackTrace();}// 7. 释放资源statement.close();connection.close();}
}

3.3 Statement


Statement对象的作用就是用来执行SQL语句。而针对不同类型的SQL语句使用的方法也不一样。

  • 执行DDL、DML语句

    • int executeUpdate(sql)

      • 对于DML语句来说，执行后其返回值是影响的行数，一般认为大于 0 则执行成功
      • 对于DDL语句来说，执行后其返回值也可能是0

  • 执行DQL语句

    • executeQuery(sql)
    • 执行后，其返回值是 ResultSet 结果集对象

注意： 以后开发很少使用 Java 代码操作DDL语句

3.4 ResultSet


ResultSet（结果集对象）作用：封装了SQL查询语句的结果。而执行了 DQL 语句后就会返回该对象，对应执行DQL语句的方法如下：

ResultSet  executeQuery(sql)

执行DQL 语句，返回 ResultSet 对象

那么我们就需要从 ResultSet 对象中获取我们想要的数据。ResultSet 对象提供了操作查询结果数据的方法，如下：

  • boolean next()

    • 将光标从当前位置向前移动一行
    • 判断当前行是否为有效行
    • 方法返回值说明：
      • true ： 有效航，当前行有数据
      • false ： 无效行，当前行没有数据

  • xxx getXxx(参数)：获取数据

    • xxx : 数据类型；如： int getInt(参数) ；String getString(参数)
    • 参数说明：
      • int类型的参数：列的编号，从1开始
      • String类型的参数： 列的名称

如下图为执行SQL语句后的结果

一开始光标指定于第一行前，如图所示红色箭头指向于表头行。当我们调用了 next() 方法后，光标就下移到第一行数据，并且方法返回true，此时就可以通过 getInt("id") 获取当前行id字段的值，也可以通过 getString("name") 获取当前行name字段的值。如果想获取下一行的数据，继续调用 next() 方法，以此类推。

示例代码

public static void main(String[] args) throws Exception {// 1. 注册驱动Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");// 2. 获取连接
//        String url="jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/mytest";String url="jdbc:mysql:///mytest?useSSL=false";String username="root";String password="123123";Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);// 3. 定义SQL语句String sql="select * from account;";// 4. 获取执行sql的对象statementStatement statement = connection.createStatement();// 5. 执行sqlResultSet rs = statement.executeQuery(sql);// 6.1 光标向下移动一行，并且判断当前行是否有数据while (rs.next()){//6.2 获取数据  getXxx()
//            int id = rs.getInt("id");int id = rs.getInt(1);
//            String name = rs.getString("name");String name = rs.getString(2);
//            double money = rs.getDouble("money");double money = rs.getDouble(3);System.out.println(id);System.out.println(name);System.out.println(money);System.out.println("--------------");}// 7. 释放资源rs.close();statement.close();connection.close();
}

3.5 PreparedStatement


PreparedStatement 继承自Statement，其作用是：预编译SQL语句并执行；预防 SQL注入 问题。

3.5.1 代码模拟 SQL 注入


SQL注入是 通过操作输入来修改事先定义好的SQL语句，用以达到执行代码对服务器进行攻击的方法。

假设系统中数据库中的账号密码仅有如下

zhangsan 123
lisi 123

用户输入以上账号对应的密码即可登录成功，否则失败。但是我可以通过输入一些特殊的字符登陆到首页。

用户名随意写，密码写成 ' or '1' ='1

@Test
public void testLogin() throws  Exception {//2. 获取连接：如果连接的是本机mysql并且端口是默认的 3306 可以简化书写String url = "jdbc:mysql:///db1?useSSL=false";String username = "root";String password = "123123";Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);// 接收用户输入的 任意用户名 和 指定的特殊密码String name = "sjdljfld";String pwd = "' or '1' = '1";String sql = "select * from tb_user where username = '"+name+"' and password = '"+pwd+"'";// 获取stmt对象Statement stmt = conn.createStatement();// 执行sqlResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);// 判断登录是否成功if(rs.next()){System.out.println("登录成功~");}else{System.out.println("登录失败~");}//7. 释放资源rs.close();stmt.close();conn.close();
}

上面代码是将用户名和密码拼接到sql语句中，拼接后的sql语句如下

select * from tb_user where username = 'sjdljfld' and password = ''or '1' = '1'

从上面语句可以看出条件 username = 'sjdljfld' and password = '' 不管是否满足，而 or 后面的 '1' = '1' 是始终满足的，最终条件是成立的，就可以正常的进行登陆了。

这就是SQL注入漏洞，也是很危险的。当然现在市面上的系统都不会存在这种问题了。

3.5.2 PreparedStatement 的使用


PreparedStatement 作用：预编译SQL语句并执行，预防SQL注入问题。

那么如何使用 PreparedStatement 呢？

  1. 获取 PreparedStatement 对象
// SQL语句中的参数值，使用？占位符替代
String sql = "select * from user where username = ? and password = ?";
// 通过Connection对象获取，并传入对应的sql语句
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);
  1. 设置参数值

上面的 sql 语句中参数使用 ? 进行占位，在执行之前肯定要设置这些 ? 的值。

PreparedStatement 对象：setXxx(参数1,参数2)：给 ? 赋值

  • Xxx：数据类型 ； 如 setInt(参数1，参数2)
  • 参数：
    • 参数1： ? 的位置编号，从1 开始
    • 参数2： ? 的值
  1. 执行SQL语句

executeUpdate(); 执行DDL语句和DML语句
executeQuery(); 执行DQL语句

注意：调用这两个方法时不需要传递 SQL 语句，因为获取 SQL 语句执行对象时已经对SQL语句进行预编译了。

使用 PreparedStatement 改进

 @Test
public void testPreparedStatement() throws  Exception {//2. 获取连接：如果连接的是本机mysql并且端口是默认的 3306 可以简化书写String url = "jdbc:mysql:///db1?useSSL=false";String username = "root";String password = "123123";Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);// 接收用户输入 用户名和密码String name = "zhangsan";String pwd = "' or '1' = '1";// 定义sqlString sql = "select * from tb_user where username = ? and password = ?";// 获取pstmt对象PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);// 设置？的值pstmt.setString(1,name);pstmt.setString(2,pwd);// 执行sqlResultSet rs = pstmt.executeQuery();// 判断登录是否成功if(rs.next()){System.out.println("登录成功~");}else{System.out.println("登录失败~");}//7. 释放资源rs.close();pstmt.close();conn.close();
}

执行上面语句就可以发现不会出现SQL注入漏洞问题了。那么 PreparedStatement 又是如何解决的呢？它是将特殊字符进行了转义，转义的SQL如下：

select * from tb_user where username = 'sjdljfld' and password = '\'or \'1\' = \'1'

3.5.3 PreparedStatement 原理


PreparedStatement 的好处

  • 预编译 SQL，性能更高
  • 防止SQL注入：将敏感字符进行转义

前文中已经说明了防止SQL注入的原理，下面重点阐述 其预编译 SQL 的优点


Java代码操作数据库流程如上图所示：

  • 将sql语句发送到MySQL服务器端
  • MySQL服务端会对sql语句进行如下操作
  • 检查SQL语句的语法是否正确。
    • 编译SQL语句。将SQL语句编译成可执行的函数。
    • 检查SQL和编译SQL花费的时间比执行SQL的时间还要长。如果我们只是重新设置参数，那么检查SQL语句和编译SQL语句将不需要重复执行。这样就提高了性能。
    • 执行SQL语句

开启预编译：useServerPrepStmts=true

//2. 获取连接：如果连接的是本机mysql并且端口是默认的 3306 可以简化书写
// useServerPrepStmts=true 参数开启预编译功能
String url = "jdbc:mysql:///db1?useSSL=false&useServerPrepStmts=true";
String username = "root";
String password = "123123";
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);

小结

  • 在获取PreparedStatement对象时，将sql语句发送给mysql服务器进行检查，编译（这些步骤很耗时）
  • 执行时就不用再进行这些步骤了，速度更快
  • 如果 sql 模板一样，则只需要进行一次检查、编译

4 数据库连接池

4.1 数据库连接池概述


数据库连接池

  • 是个容器，负责分配、管理数据库连接(Connection)，
  • 允许应用程序重复使用一个现有的数据库连接，而不是再重新建立一个；
  • 释放空闲时间超过最大空闲时间的数据库连接来避免因为没有释放数据库连接而引起的数据库连接遗漏
  • 好处
    • 资源重用
    • 提升系统响应速度
    • 避免数据库连接遗漏

之前我们代码中使用连接都会创建一个Connection对象，使用完毕就会将其销毁。这样重复创建销毁的过程是特别耗费计算机的性能的及消耗时间的。

而数据库使用了数据库连接池后，就能达到Connection对象的复用，如下图

连接池是在一开始就创建好了一些连接（Connection）对象存储起来。用户需要连接数据库时，不需要自己创建连接，而只需要从连接池中获取一个连接进行使用，使用完毕后再将连接对象归还给连接池；这样就可以起到资源重用，也节省了频繁创建连接销毁连接所花费的时间，从而提升了系统响应的速度。

4.2 数据库连接池实现


官方(SUN) 提供的数据库连接池标准接口：DataSource，由第三方组织实现此接口。该接口提供了获取连接的功能：

Connection getConnection()

那么以后就不需要通过 DriverManager 对象获取 Connection 对象，而是通过连接池（DataSource）获取 Connection 对象。

常见的数据库连接池

  • DBCP
  • C3P0
  • Druid

我们现在使用更多的是 Druid，它的性能比其他两个会好一些。

Druid（德鲁伊）

  • Druid连接池是阿里巴巴开源的数据库连接池项目
  • 功能强大，性能优秀，是 Java 语言最好的数据库连接池之一

4.3 Driud使用


  • 导入 jar 包 druid-1.1.12.jar
  • 定义配置文件
  • 加载配置文件
  • 获取数据库连接池对象
  • 获取连接

现在通过代码实现，首先需要先将 druid 的 jar 包放到项目下的 lib 下并添加为库文件

项目结构如下：

编写配置文件如下：

driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
url=jdbc:mysql:///db1?useSSL=false&useServerPrepStmts=true
username=root
password=1234
# 初始化连接数量
initialSize=5
# 最大连接数
maxActive=10
# 最大等待时间
maxWait=3000

使用 druid 的代码如下：

/*** Druid数据库连接池演示*/
public class DruidDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {//1.导入jar包//2.定义配置文件//3. 加载配置文件Properties prop = new Properties();prop.load(new FileInputStream("jdbc-demo/src/druid.properties"));//4. 获取连接池对象DataSource dataSource = DruidDataSourceFactory.createDataSource(prop);//5. 获取数据库连接 ConnectionConnection connection = dataSource.getConnection();System.out.println(connection); //获取到了连接后就可以继续做其他操作了//System.out.println(System.getProperty("user.dir"));// 获取当前路径，来确定相对路径怎么写}
}

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