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JDBC in Java：深入理解与高效应用

简介

在Java开发中，数据库交互是非常常见的需求。Java Database Connectivity（JDBC）为Java程序员提供了一种标准的、与数据库无关的方式来访问各种关系型数据库。通过JDBC，开发者可以使用相同的Java代码来操作不同的数据库，如MySQL、Oracle、SQL Server等，极大地提高了代码的可移植性和开发效率。本文将详细介绍JDBC的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助读者更好地掌握JDBC在Java中的应用。

目录

  1. JDBC基础概念
    • 什么是JDBC
    • JDBC API 组成部分
    • JDBC驱动类型
  2. JDBC使用方法
    • 加载JDBC驱动
    • 建立数据库连接
    • 创建SQL语句执行对象
    • 执行SQL语句
    • 处理结果集
    • 关闭资源
  3. JDBC常见实践
    • 插入数据
    • 查询数据
    • 更新数据
    • 删除数据
  4. JDBC最佳实践
    • 数据库连接池
    • 使用PreparedStatement防止SQL注入
    • 事务管理
  5. 小结
  6. 参考资料

JDBC基础概念

什么是JDBC

JDBC是Java语言中用于执行SQL语句的API，它提供了一系列的接口和类，用于连接数据库、执行SQL语句并处理结果。JDBC允许Java程序与各种关系型数据库进行交互，而不需要关心底层数据库的具体实现。

JDBC API 组成部分

  • DriverManager：用于管理JDBC驱动程序的加载和数据库连接的建立。
  • Connection：代表与数据库的连接，通过它可以创建SQL语句执行对象。
  • Statement：用于执行静态SQL语句。
  • PreparedStatement：用于执行预编译的SQL语句，能够有效防止SQL注入攻击。
  • CallableStatement：用于执行存储过程。
  • ResultSet：用于存储SQL查询语句的执行结果。

JDBC驱动类型

  • Type 1（JDBC-ODBC桥接驱动）：通过ODBC驱动来访问数据库，需要在客户端安装ODBC驱动，现已较少使用。
  • Type 2（本地API驱动）：使用本地代码来访问数据库，性能较好，但可移植性较差。
  • Type 3（网络协议驱动）：通过网络协议与中间件通信，中间件再与数据库通信，适合分布式应用。
  • Type 4（纯Java驱动）：完全用Java编写，直接与数据库通信，具有良好的可移植性和性能，是目前最常用的驱动类型。

JDBC使用方法

加载JDBC驱动

在使用JDBC之前，需要先加载相应的数据库驱动。不同的数据库有不同的驱动，例如MySQL的驱动是com.mysql.cj.jdbc.Driver。可以通过以下两种方式加载驱动：

方式一：使用Class.forName()

try {
    Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
} catch (ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}

方式二：使用DriverManager

import com.mysql.cj.jdbc.Driver;

try {
    DriverManager.registerDriver(new Driver());
} catch (SQLException e) {
    e.printStackTrace();
}

建立数据库连接

加载驱动后，需要建立与数据库的连接。使用DriverManager.getConnection()方法来获取Connection对象，该方法需要传入数据库的URL、用户名和密码。

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

public class DatabaseConnection {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            System.out.println("数据库连接成功！");
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

创建SQL语句执行对象

建立连接后，需要创建SQL语句执行对象。根据不同的需求，可以创建Statement、PreparedStatement或CallableStatement。

创建Statement

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.Statement;
import java.sql.SQLException;

public class StatementExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            Statement statement = connection.createStatement();
            // 执行SQL语句
            statement.close();
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

创建PreparedStatement

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

public class PreparedStatementExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            String sql = "SELECT * FROM users WHERE age >?";
            PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
            preparedStatement.setInt(1, 30);
            // 执行SQL语句
            preparedStatement.close();
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

执行SQL语句

创建SQL语句执行对象后，可以执行SQL语句。Statement和PreparedStatement都有executeQuery()、executeUpdate()和execute()方法来执行不同类型的SQL语句。

执行查询语句（executeQuery()）

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;
import java.sql.SQLException;

public class QueryExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            Statement statement = connection.createStatement();
            String sql = "SELECT * FROM users";
            ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);
            while (resultSet.next()) {
                int id = resultSet.getInt("id");
                String name = resultSet.getString("name");
                int age = resultSet.getInt("age");
                System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name + ", Age: " + age);
            }
            resultSet.close();
            statement.close();
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

执行更新语句（executeUpdate()）

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

public class UpdateExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            String sql = "UPDATE users SET age =? WHERE id =?";
            PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
            preparedStatement.setInt(1, 35);
            preparedStatement.setInt(2, 1);
            int rowsAffected = preparedStatement.executeUpdate();
            System.out.println("更新的行数: " + rowsAffected);
            preparedStatement.close();
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

处理结果集

执行查询语句后，会返回一个ResultSet对象，用于存储查询结果。可以使用ResultSet的next()方法来遍历结果集，并使用相应的get方法获取每一行的数据。

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;
import java.sql.SQLException;

public class ResultSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            Statement statement = connection.createStatement();
            String sql = "SELECT * FROM users";
            ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);
            while (resultSet.next()) {
                int id = resultSet.getInt("id");
                String name = resultSet.getString("name");
                int age = resultSet.getInt("age");
                System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name + ", Age: " + age);
            }
            resultSet.close();
            statement.close();
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

关闭资源

使用完数据库连接、SQL语句执行对象和结果集后，需要及时关闭它们，以释放资源。关闭资源的顺序应该是：先关闭ResultSet，再关闭Statement或PreparedStatement，最后关闭Connection。

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;
import java.sql.SQLException;

public class CloseResourcesExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        Connection connection = null;
        Statement statement = null;
        ResultSet resultSet = null;

        try {
            connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            statement = connection.createStatement();
            String sql = "SELECT * FROM users";
            resultSet = statement.executeQuery(sql);
            while (resultSet.next()) {
                int id = resultSet.getInt("id");
                String name = resultSet.getString("name");
                int age = resultSet.getInt("age");
                System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name + ", Age: " + age);
            }
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (resultSet != null) {
                    resultSet.close();
                }
                if (statement != null) {
                    statement.close();
                }
                if (connection != null) {
                    connection.close();
                }
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

JDBC常见实践

插入数据

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

public class InsertExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            String sql = "INSERT INTO users (name, age) VALUES (?,?)";
            PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
            preparedStatement.setString(1, "John");
            preparedStatement.setInt(2, 25);
            int rowsAffected = preparedStatement.executeUpdate();
            System.out.println("插入的行数: " + rowsAffected);
            preparedStatement.close();
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

查询数据

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

public class SelectExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            String sql = "SELECT * FROM users WHERE age >?";
            PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
            preparedStatement.setInt(1, 30);
            ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
            while (resultSet.next()) {
                int id = resultSet.getInt("id");
                String name = resultSet.getString("name");
                int age = resultSet.getInt("age");
                System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name + ", Age: " + age);
            }
            resultSet.close();
            preparedStatement.close();
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

更新数据

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

public class UpdateExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            String sql = "UPDATE users SET age =? WHERE id =?";
            PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
            preparedStatement.setInt(1, 35);
            preparedStatement.setInt(2, 1);
            int rowsAffected = preparedStatement.executeUpdate();
            System.out.println("更新的行数: " + rowsAffected);
            preparedStatement.close();
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

删除数据

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

public class DeleteExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            String sql = "DELETE FROM users WHERE id =?";
            PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
            preparedStatement.setInt(1, 1);
            int rowsAffected = preparedStatement.executeUpdate();
            System.out.println("删除的行数: " + rowsAffected);
            preparedStatement.close();
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

JDBC最佳实践

数据库连接池

频繁地创建和销毁数据库连接会消耗大量的系统资源，影响应用程序的性能。使用数据库连接池可以预先创建一定数量的数据库连接，并在需要时从连接池中获取连接，使用完后再将连接放回连接池，从而提高数据库连接的复用率，提升应用程序的性能。常见的数据库连接池有HikariCP、C3P0、DBCP等。

使用HikariCP示例

import com.zaxxer.hikari.HikariConfig;
import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;

import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;

public class ConnectionPoolExample {
    private static HikariDataSource dataSource;

    static {
        HikariConfig config = new HikariConfig();
        config.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb");
        config.setUsername("root");
        config.setPassword("password");
        config.addDataSourceProperty("cachePrepStmts", "true");
        config.addDataSourceProperty("prepStmtCacheSize", "250");
        config.addDataSourceProperty("prepStmtCacheSqlLimit", "2048");

        dataSource = new HikariDataSource(config);
    }

    public static Connection getConnection() throws SQLException {
        return dataSource.getConnection();
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Connection connection = getConnection();
            System.out.println("从连接池获取到连接: " + connection);
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

使用PreparedStatement防止SQL注入

Statement在执行SQL语句时，会将用户输入的内容直接拼接到SQL语句中，如果用户输入恶意的SQL语句，就可能导致SQL注入攻击。而PreparedStatement会先预编译SQL语句，将参数部分用占位符代替，然后再将参数值传入，从而有效防止SQL注入攻击。

```java import java.sql.Connection; import java.sql.DriverManager; import java.sql.PreparedStatement; import java.sql.ResultSet; import java.sql.SQLException;

public class PreventSQLInjectionExample { public static void main(String[] args) { String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb"; String username = "root"; String password = "password"; String input = "admin' OR '