背景
前兩天一個小伙伴面試的時候，被問JDBC底層是如何連接數據庫的？
他頓時一臉懵逼，因為大部分人只知道JDBC的幾個步驟，至于底層到底是怎么連接數據庫的，還真不知道。
由于小伙伴是面試高級開發，問這種問題倒也不能說面試官過分，如果是初級或者中級，那問著問題就確實有些過分了。
但是如果你在初級或者中級的階段，就知道了答案，豈不是爽歪歪么？
估計大部分人都不知道這個問題該怎么回答，稍微發散一下思維，倒是可以猜測一下，今天我們就來搞清楚JDBC底層到底是如何連接數據庫的。往后別再猜了。
反過來，如果面試官問你JDBC的時候，你能知道底層是怎么連接數據庫的，估計，很多相對較水的面試官也會一臉懵逼。
何為 JDBC ?
JDBC（JAVA DataBase Connectivity）是Java和數據庫之間的一個橋梁，是一個「規范」而不是一個實現，能夠執行SQL語句。JDBC由一組用Java語言編寫的類和接口組成。各種不同類型的數據庫都有相應的實現，注意：本文中的代碼都是針對MySQL數據庫實現的。
JDBC 架構
分為雙層架構和三層架構。
雙層
作用：此架構中，Java Applet 或應用直接訪問數據源。
條件：要求 Driver 能與訪問的數據庫交互。
機制：用戶命令傳給數據庫或其他數據源，隨之結果被返回。
部署：數據源可以在另一臺機器上，用戶通過網絡連接，稱為 C/S配置（可以是內聯網或互聯網）。
三層
側架構特殊之處在于，引入中間層服務。
流程：命令和結構都會經過該層。
吸引：可以增加企業數據的訪問控制，以及多種類型的更新；另外，也可簡化應用的部署，并在多數情況下有性能優勢。
歷史趨勢：以往，因性能問題，中間層都用 C 或 C++ 編寫，隨著優化編譯器（將 Java 字節碼 轉為 高效的 特定機器碼）和技術的發展，如EJB，Java 開始用于中間層的開發這也讓 Java 的優勢突顯出現出來，使用 Java 作為服務器代碼語言，JDBC隨之被重視。
入門案例
下面給出一個JDBC入門級案例：
public class JdbcDemo {
public static final String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/mblog";
public static final String USER = "root";
public static final String PASSword = "123456";
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
Statement stmt = conn.createStatement();
ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT id, name, age FROM m_user where id =1");
while(rs.next()){
System.out.println("name: "+rs.getString("name")+" 年齡："+rs.getInt("age"));
}
}
}
JDBC 步驟
數據庫驅動：
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
獲取連接：
Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
創建Statement或者PreparedStatement對象：
Statement stmt = conn.createStatement();
執行sql數據庫查詢：
ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT id, name, age FROM m_user where id =1");
解析結果集：
System.out.println("name: "+rs.getString("name")+" 年齡："+rs.getInt("age"));
最后就是各種資源的關閉。
數據庫驅動
加載MySql的驅動類 :
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
我們安裝好數據庫之后，我們的應用程序也是不能直接使用數據庫的，必須要通過相應的數據庫驅動程序，通過驅動程序去和數據庫打交道。其實也就是數據庫廠商的JDBC接口實現，即對Connection等接口的實現類的jar文件。
Driver接口
java.sql.Driver此接口是提供給數據庫廠商實現的。比如說MySQL的，需要依賴對應的jar包。
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>8.0.16</version>
</dependency>
MySQL數據庫對應的實現驅動實現類：
package com.mysql.cj.jdbc;
import java.sql.SQLException;
public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
static {
try {
//注冊驅動
java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
} catch (SQLException E) {
throw new RuntimeException("Can't register driver!");
}
}
public Driver() throws SQLException {
}
}
DriverManager是rt.jar包下的類，（rt=runtime），把我們需要驅動類注冊進去。
//DriverManager類中的方法
public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver, DriverAction da)
throws SQLException {
/* Register the driver if it has not already been added to our list */
if(driver != null) {
registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da));
} else {
// This is for compatibility with the original DriverManager
throw new NullPointerException();
}
println("registerDriver: " + driver);
}
相應裝載Oracle驅動：
Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
Sql Server驅動：
Class.forName("com.microsoft.jdbc.sqlserver.SQLServerDriver");
獲取鏈接
給我們看起來就這一行代碼：
Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
下面我們進行深入聊聊這行代碼，到底底層是怎么連接數據庫的？
getConnection方法三個參數：鏈接地址，用戶名和密碼。
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()));
}
創建一個Properties對象，Properties是HashTable的子類。
public class Properties extends Hashtable<Object,Object> {
//.....
}
再看getConnection方法：
// Worker method called by the public getConnection() methods.
private static Connection getConnection(
String url, java.util.Properties info, Class<?> caller) throws SQLException {
ClassLoader callerCL = caller != null ? caller.getClassLoader() : null;
SQLException reason = null;
//遍歷氣門注冊的數據庫驅動
for(DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {
try {
//獲取連接
Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
if (con != null) {
// Success!
println("getConnection returning " + aDriver.driver.getClass().getName());
return (con);
}
} catch (SQLException ex) {
if (reason == null) {
reason = ex;
}
}
}
}
這段代碼的關鍵是這一句代碼：
Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
connet()方法是每個數據庫驅動自己的實現的。
package com.mysql.cj.jdbc;
public class NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
@Override
public java.sql.Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException {
//部分無關鍵要的代碼省略
//下面是重點
ConnectionUrl conStr = ConnectionUrl.getConnectionUrlInstance(url, info);
switch (conStr.getType()) {
//SINGLE_CONNECTION("jdbc:mysql:", HostsCardinality.SINGLE), //
case SINGLE_CONNECTION:
return com.mysql.cj.jdbc.ConnectionImpl.getInstance(conStr.getMainHost());
case LOADBALANCE_CONNECTION:
return LoadBalancedConnectionProxy.createProxyInstance((LoadbalanceConnectionUrl) conStr);
case FAILOVER_CONNECTION:
return FailoverConnectionProxy.createProxyInstance(conStr);
case REPLICATION_CONNECTION:
return ReplicationConnectionProxy.createProxyInstance((ReplicationConnectionUrl) conStr);
default:
return null;
}
}
}
ConnectionUrl從這個類名應該能猜到還不到真正連接的，只是創建一個連接Url相關信息封裝。
public abstract class ConnectionUrl implements DatabaseUrlContainer {
private static final String DEFAULT_HOST = "localhost";
private static final int DEFAULT_PORT = 3306;
//...
}
熟悉的身影，MySQL數據庫默認端口。我們繼續看下一行重要的代碼：
ConnectionImpl.getInstance(conStr.getMainHost());
這里就是獲取一個實例，不出意外，連接就在這里面產生的。繼續：
//ConnectionImpl
public static JdbcConnection getInstance(HostInfo hostInfo) throws SQLException {
return new ConnectionImpl(hostInfo);
}
ConnectionImpl構造方法里有調用createNewIO方法：
@Override
public void createNewIO(boolean isForReconnect) {
synchronized (getConnectionMutex()) {
try {
if (!this.autoReconnect.getValue()) {
connectOneTryOnly(isForReconnect);
return;
}
connectWithRetries(isForReconnect);
} catch (SQLException ex) {
}
}
}
private void connectOneTryOnly(boolean isForReconnect) throws SQLException {
Exception connectionNotEstablishedBecause = null;
JdbcConnection c = getProxy();
//又看到熟悉的connet方法，
this.session.connect(this.origHostInfo, this.user, this.password, this.database, DriverManager.getLoginTimeout() * 1000, c);
this.session.setQueryInterceptors(this.queryInterceptors);
}
其中，這里的session是NativeSession。
public void connect(HostInfo hi, String user, String password, String database, int loginTimeout, TransactionEventHandler transactionManager)
throws IOException {
SocketConnection socketConnection = new NativeSocketConnection();
socketConnection.connect(this.hostInfo.getHost(), this.hostInfo.getPort(), this.propertySet, getExceptionInterceptor(), this.log, loginTimeout);
this.protocol.connect(user, password, database); this.protocol.getServerSession().setErrorMessageEncoding(this.protocol.getAuthenticationProvider().getEncodingForHandshake());
}
在這個方法里，我們看到了Socket的命名開頭的類，哈哈，是不是就是使用Socket進行通信的呢？
精彩繼續：
socketConnection.connect(this.hostInfo.getHost(), this.hostInfo.getPort(), ...);
來到NativeSocketConnection類中方法：
//com.mysql.cj.protocol.a.NativeSocketConnection
@Override
public void connect(String hostName, int portNumber, PropertySet propSet, ExceptionInterceptor excInterceptor, Log log, int loginTimeout) {
this.mysqlSocket = this.socketFactory.connect(this.host, this.port, propSet, loginTimeout);
//...
}
這里的socketFactory是StandardSocketFactory。所以也就是調用的是StandardSocketFactory的connect方法：
//StandardSocketFactory
public <T extends Closeable> T connect(String hostname, int portNumber, PropertySet pset, int loginTimeout) throws IOException {
this.rawSocket = createSocket(pset);
this.rawSocket.connect(sockAddr, getRealTimeout(connectTimeout));
}
protected Socket createSocket(PropertySet props) {
return new Socket();
}
這里就算到底了，說白JDBC的底層就是使用「Socket」進行連接數據庫的。
常用方法
方法描述createStatement()創建向數據庫發送sql的statement對象。prepareStatement(sql)創建向數據庫發送預編譯sql的PrepareSatement對象。prepareCall(sql)創建執行存儲過程的callableStatement對象。setAutoCommit(boolean autoCommit)設置事務是否自動提交。commit()在鏈接上提交事務。rollback()在此鏈接上回滾事務。
獲取Statement
三種類型
要執行SQL語句，必須獲得java.sql.Statement實例，Statement實例分為以下3 種類型：
- 執行靜態SQL語句。通常通過Statement實例實現。
- 執行動態SQL語句。通常通過PreparedStatement實例實現。
- 執行數據庫存儲過程。通常通過CallableStatement實例實現。
具體獲取方式
Statement stmt = con.createStatement() ;
PreparedStatement pstmt = con.prepareStatement(sql) ;
CallableStatement cstmt = con.prepareCall("{CALL demoSp(? , ?)}") ;
常用方法
方法含義executeQuery(String sql)用于向數據發送查詢語句。executeUpdate(String sql)用于向數據庫發送insert、update或delete語句execute(String sql)用于向數據庫發送任意sql語句addBatch(String sql)把多條sql語句放到一個批處理中。executeBatch()向數據庫發送一批sql語句執行。
Statement和PreparedStatement的異同及優缺點
同：兩者都是用來執SQL語句的
異：PreparedStatement需要根據SQL語句來創建，它能夠通過設置參數，指定相應的值，不是像Statement那樣使用字符串拼接的方式。
PreparedStatement的優點：
1、其使用參數設置，可讀性好，不易記錯。在statement中使用字符串拼接，可讀性和維護性比較差。
2、其具有預編譯機制，性能比statement更快。
3、其能夠有效防止SQL注入攻擊。
execute和executeUpdate的區別
相同點：二者都能夠執行增加、刪除、修改等操作。
不同點：
1、execute可以執行查詢語句，然后通過getResult把結果取出來。executeUpdate不能執行查詢語句。
2、execute返回Boolean類型，true表示執行的是查詢語句，false表示執行的insert、delete、update等。executeUpdate的返回值是int，表示有多少條數據受到了影響。
