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标题: JavaEE的13种核心技术规范-JDBC(2) [打印本页]

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作者: li745547    时间: 2018-3-25 13:01
标题: JavaEE的13种核心技术规范-JDBC(2)
     JDBC－Transation(事务处理)
一、Transation(事务处理)的概念：
在更新数据库时，默认情况下，更改是永久性写入到数据库。然而这种默认行为可以通过编写程序来关闭。在自动交付关闭的情况下，如果在更新时发生问题，则对数据库的每个更改都能够取消(或者说回退到最初的值)。如果更新成功，那么之后可以将这些更改永久性提交给数据库。这种方式也称为事务管理。
我们需要确保，要么所有的操作都发生，要么所有的操作都不发生。这就是事务管理的原则。

二、在JAVA中使用Transation(事务管理)保证数据库的完整性：
我们使用try-catch-finally块来正确地应对事务管理，首先，记录自动提交的当前状态。然后，在try块中，调用setAutoCommit(false)并执行一系列的查询或更新。如果发生故障，则在catch块中调用rollback；如果事务成功，则在try块的结尾调用commit。不管哪种方式，都在finally块中重置自动提交的状态。例如：

Connection connection = DriverManager.getConnection(url,username,password);
boolean autoCommit = connection.getAutoCommit();
Statement statement;
try{
    connection.setAutoCommit(false);    // 关闭数据库的自动提交
    statement = connection.createStatement();
statement.execute(…);
statement.execute(..);
…
connection.commit();                // 如果所有语句执行成功则提交事务
}
catch(SQLException sqle){
    connection.rollback();                // 如果有异常发生则回滚所有的事务
}
finally{
    if(statement!=null){statement.close();}
connection.setAutoCommit(autoCommit);    // 重置自动提交的状态
}
上面的代码中，从DriverManager获取连接的语句在try/catch块之外。这样除非成功获取连接，否则不会调用rollback。如果把获取连接的语句放在try/catch快之内，一旦在连接成功后发生异常，由于rollback的作用会把已经建立的连接断开。但是getConnection方法也会抛出SQLException异常这个异常要么被外围的方法重新抛出，要么在单独的try/catch块内捕获。

JDBC的常用API

一、Connection接口：
    1.createStatement()：创建数据库连接
    2.prepareStatement(String sql):创建预处理语句
    3.prepareCall(String sql):创建可调用语句

    4.getAutoCommit():获取自动提交的模式
    5.setAutoCommit():设置自动提交的模式
   
    6.commit():提交所执行的SQL语句
    7.rollback():回滚所执行的SQL语句

    8.getMetaData():获取一个DatabaseMetaData对象，该对象包含了有关数据库的基本信息

    9.close():关闭数据库连接
    10.isClose()：判断数据库连接是否超时或被显示关闭

二、Statement接口：
    1.execute(String sql):执行SQL语句，如果返回值是结果集则为true,否则为false
    2.executeQuery(String sql):执行SQL语句，返回值为ResultSet
    3.executeUpdate(String sql):执行SQL语句，返回值为所影响的行数
   
    4.addBatch(String sql):向当前Statement对象的命令列表中添加新的批处理SQL语句
    5.clearBatch():清空当前Statement对象的命令列表
    6.executeBatch()：执行当前Statement对象的批处理语句，返回值为每个语句所影响的函数数组

    7.getConnection():返回创建了该Statement对象的Connection对象

    8.getQueryTimeout():获取等待处理结果的时间
    9.setQueryTimeout():设置等待处理结果的时间
         
三、ResultSet接口：   
    1.first()/beforeFirst():将游标移动到ResultSet中第一条记录(的前面)
    2.last()/afterLast():将游标移动到ResultSet中最后一条记录(的后面)

    3.absolute(int column):将游标移动到相对于第一行的指定行，负数则为相对于最后一条记录
    4.relative(int rows):将游标移动到相对于当前行的第几行,正为向下，负为向上

    5.next():将游标下移一行
    6.previous():将游标上移一行

    7.insertRow():向当前ResultSet和数据库中被插入行处插入一条记录
    8.deleteRow():将当前ResultSet中的当前行和数据库中对应的记录删除
    9.updateRow():用当前ResultSet中已更新的记录更新数据库中对应的记录
    10.cancelUpdate():取消当前对ResultSet和数据库中所做的操作

    11.findColumn(String columnName):返回当前ResultSet中与指定列名对应的索引

    12.getRow():返回ResultSet中的当前行号

    13.refreshRow():更新当前ResultSet中的所有记录

    14.getMetaData():返回描述ResultSet的ResultSetMetaData对象

    15.isAfterLast(): 是否到了结尾
    16.isBeforeFirst(): 是否到了开头
    17.isFirst():是否第一条记录   
    18.isLast(): 是否最后一条记录

    19.wasNull():检查列值是否为NULL值，如果列的类型为基本类型，且数据库中的值为0，那么
这项检查就很重要。由于数据库NULL也返回0，所以0值和数据库的NULL不能区分。如果列的类型为对象，可以简单地将返回值与null比较
   
20.close():关闭当前ResultSet

四、ResultSetMetaData接口：
    1.getColumnCount():返回ResultSet中列的数目
    2.getColumnName():返回列在数据库中的名称
    3.getColumnType():返回列的SQL类型

    4.isReadOnly():表示该数据项是否为只读值
    5.isNullable():表示该列是否可以存储NULL



基于JDBC的数据库连接池技术研究与应用
　　
Java应用程序访问数据库的基本原理

在Java语言中，JDBC（Java DataBase Connection）是应用程序与数据库沟通的桥梁, 即Java语言通过JDBC技术访问数据库。JDBC是一种“开放”的方案，它为数据库应用开发人员、数据库前台工具开发人员提供了一种标准的应用程序设计接口，使开发人员可以用纯Java语言编写完整的数据库应用程序。JDBC提供两种API，分别是面向开发人员的API和面向底层的JDBC驱动程序API，底层主要通过直接的JDBC驱动和JDBC-ODBC桥驱动实现与数据库的连接。

一般来说，Java应用程序访问数据库的过程（如图1所示）是：
　①装载数据库驱动程序；
　②通过JDBC建立数据库连接；
　③访问数据库，执行SQL语句；
　④断开数据库连接。

JDBC作为一种数据库访问技术，具有简单易用的优点。但使用这种模式进行Web应用程序开发，存在很多问题：首先，每一次Web请求都要建立一次数据库连接。建立连接是一个费时的活动，每次都得花费0.05s～1s的时间，而且系统还要分配内存资源。这个时间对于一次或几次数据库操作，或许感觉不出系统有多大的开销。可是对于现在的Web应用，尤其是大型电子商务网站，同时有几百人甚至几千人在线是很正常的事。在这种情况下，频繁的进行数据库连接操作势必占用很多的系统资源，网站的响应速度必定下降，严重的甚至会造成服务器的崩溃。不是危言耸听，这就是制约某些电子商务网站发展的技术瓶颈问题。其次，对于每一次数据库连接，使用完后都得断开。否则，如果程序出现异常而未能关闭，将会导致数据库系统中的内存泄漏，最终将不得不重启数据库。还有，这种开发不能控制被创建的连接对象数，系统资源会被毫无顾及的分配出去，如连接过多，也可能导致内存泄漏，服务器崩溃。

数据库连接池（connection pool）的工作原理

1、基本概念及原理

数据库连接池的基本思想就是为数据库连接建立一个“缓冲池”。预先在缓冲池中放入一定数量的连接，当需要建立数据库连接时，只需从“缓冲池”中取出一个，使用完毕之后再放回去。我们可以通过设定连接池最大连接数来防止系统无尽的与数据库连接。更为重要的是我们可以通过连接池的管理机制监视数据库的连接的数量、使用情况，为系统开发、测试及性能调整提供依据。

2、服务器自带的连接池

JDBC的API中没有提供连接池的方法。一些大型的WEB应用服务器如BEA的WebLogic和IBM的WebSphere等提供了连接池的机制，但是必须有其第三方的专用类方法支持连接池的用法。

连接池关键问题分析

1、并发问题

为了使连接管理服务具有最大的通用性，必须考虑多线程环境，即并发问题。这个问题相对比较好解决，因为Java语言自身提供了对并发管理的支持，使用synchronized关键字即可确保线程是同步的。使用方法为直接在类方法前面加上synchronized关键字，如：
public synchronized Connection getConnection（）  

2、多数据库服务器和多用户

对于大型的企业级应用，常常需要同时连接不同的数据库（如连接Oracle和Sybase）。如何连接不同的数据库呢？我们采用的策略是：设计一个符合单例模式的连接池管理类，在连接池管理类的唯一实例被创建时读取一个资源文件，其中资源文件中存放着多个数据库的url地址（<poolName.url>）、用户名（<poolName.user>）、密码（<poolName.password>）等信息。如tx.url=172.21.15.123：5000/tx_it，tx.user=yang，tx.password=yang321。根据资源文件提供的信息，创建多个连接池类的实例，每一个实例都是一个特定数据库的连接池。连接池管理类实例为每个连接池实例取一个名字，通过不同的名字来管理不同的连接池。

对于同一个数据库有多个用户使用不同的名称和密码访问的情况，也可以通过资源文件处理，即在资源文件中设置多个具有相同url地址，但具有不同用户名和密码的数据库连接信息。

3、事务处理

我们知道，事务具有原子性，此时要求对数据库的操作符合“ALL-ALL-NOTHING”原则,即对于一组SQL语句要么全做，要么全不做。

在Java语言中，Connection类本身提供了对事务的支持，可以通过设置Connection的AutoCommit属性为false,然后显式的调用commit或rollback方法来实现。但要高效的进行Connection复用，就必须提供相应的事务支持机制。可采用每一个事务独占一个连接来实现，这种方法可以大大降低事务管理的复杂性。

4、连接池的分配与释放

连接池的分配与释放，对系统的性能有很大的影响。合理的分配与释放，可以提高连接的复用度，从而降低建立新连接的开销，同时还可以加快用户的访问速度。

对于连接的管理可使用空闲池。即把已经创建但尚未分配出去的连接按创建时间存放到一个空闲池中。每当用户请求一个连接时，系统首先检查空闲池内有没有空闲连接。如果有就把建立时间最长（通过容器的顺序存放实现）的那个连接分配给他（实际是先做连接是否有效的判断，如果可用就分配给用户，如不可用就把这个连接从空闲池删掉，重新检测空闲池是否还有连接）；如果没有则检查当前所开连接池是否达到连接池所允许的最大连接数（maxConn）,如果没有达到，就新建一个连接，如果已经达到，就等待一定的时间（timeout）。如果在等待的时间内有连接被释放出来就可以把这个连接分配给等待的用户，如果等待时间超过预定时间timeout,则返回空值（null）。系统对已经分配出去正在使用的连接只做计数，当使用完后再返还给空闲池。对于空闲连接的状态，可开辟专门的线程定时检测，这样会花费一定的系统开销，但可以保证较快的响应速度。也可采取不开辟专门线程，只是在分配前检测的方法。

5、连接池的配置与维护

连接池中到底应该放置多少连接，才能使系统的性能最佳？系统可采取设置最小连接数（minConn）和最大连接数（maxConn）来控制连接池中的连接。最小连接数是系统启动时连接池所创建的连接数。如果创建过多，则系统启动就慢，但创建后系统的响应速度会很快；如果创建过少，则系统启动的很快，响应起来却慢。
可以在开发时，设置较小的最小连接数，开发起来会快，而在系统实际使用时设置较大的，因为这样对访问客户来说速度会快些。最大连接数是连接池中允许连接的最大数目，具体设置多少，要看系统的访问量，可通过反复测试，找到最佳点。

如何确保连接池中的最小连接数呢？有动态和静态两种策略。动态即每隔一定时间就对连接池进行检测，如果发现连接数量小于最小连接数，则补充相应数量的新连接,以保证连接池的正常运转。静态是发现空闲连接不够时再去检查。

连接池的实现

1、连接池模型

连接池类是对某一数据库所有连接的“缓冲池”，主要实现以下功能：①从连接池获取或创建可用连接；②使用完毕之后，把连接返还给连接池；③在系统关闭前，断开所有连接并释放连接占用的系统资源；④还能够处理无效连接（原来登记为可用的连接，由于某种原因不再可用，如超时，通讯问题），并能够限制连接池中的连接总数不低于某个预定值和不超过某个预定值。

连接池管理类是连接池类的外覆类（wrapper）,符合单例模式，即系统中只能有一个连接池管理类的实例。其主要用于对多个连接池对象的管理，具有以下功能：①装载并注册特定数据库的JDBC驱动程序；②根据属性文件给定的信息，创建连接池对象；③为方便管理多个连接池对象，为每一个连接池对象取一个名字，实现连接池名字与其实例之间的映射；④跟踪客户使用连接情况，以便需要是关闭连接释放资源。连接池管理类的引入主要是为了方便对多个连接池的使用和管理，如系统需要连接不同的数据库，或连接相同的数据库但由于安全性问题，需要不同的用户使用不同的名称和密码。

2、连接池实现

下面给出连接池类和连接池管理类的主要属性及所要实现的基本接口：

public class DBConnectionPool implements TimerListener{

private int checkedOut;//已被分配出去的连接数
private ArrayList freeConnections = new ArrayList();//容器，空闲池，根据创建时间顺序存放已创建
尚未分配出去的连接
private int minConn;//连接池里连接的最小数量
private int maxConn;//连接池里允许存在的最大连接数
private String name;//为这个连接池取个名字，方便管理
private String password;//连接数据库时需要的密码
private String url;//所要创建连接的数据库的地址
private String user;//连接数据库时需要的用户名
public Timer timer;//定时器

public DBConnectionPool(String name, String URL, String user, Stringpassword, int maxConn)
public synchronized void freeConnection(Connection con) //使用完毕之后把连接返还给空闲池
public synchronized Connection getConnection(long timeout)//得到一个连接，timeout是等待时间
public synchronized void release()//断开所有连接，释放占用的系统资源
private Connection newConnection()//新建一个数据库连接
public synchronized void TimerEvent() //定时器事件处理函数
}

public class DBConnectionManager {

static private DBConnectionManager instance;//连接池管理类的唯一实例
static private int clients;//客户数量
private ArrayList drivers = new ArrayList();//容器，存放数据库驱动程序
private HashMap pools = new HashMap ();//以name/value的形式存取连接池对象的名字及连接池对象

private void loadDrivers(Properties props)//装载数据库驱动程序
private void createPools(Properties props)//根据属性文件提供的信息，创建一个或多个连接池

private DBConnectionManager()//私有构造函数,在其中调用初始化函数init()
private void init()//初始化连接池管理类的唯一实例，由私有构造函数调用
static synchronized public DBConnectionManager getInstance()//如果唯一的实例instance已经创建，直接返回这个实例;否则，调用私有构造函数，创建连接池管理类的唯一实例

public Connection getConnection(String name)//从名字为name的连接池对象//中得到一个连接
public Connection getConnection(String name, long time)//从名字为name 的连接池对象中取得一个连接，time是等待时间

public void freeConnection(String name, Connection con)//释放一个连接name是一个连接池对象的名
public synchronized void release()//释放所有资源

}   

3、连接池使用

上面所实现的连接池在程序开发时如何应用到系统中呢？下面以Servlet为例说明连接池的使用。
Servlet的生命周期是：在开始建立servlet时，调用其初始化（init）方法。之后每个用户请求都导致一个调用前面建立的实例的service方法的线程。最后，当服务器决定卸载一个servlet时，它首先调用该servlet的 destroy方法。 根据servlet的特点，我们可以在初始化函数中生成连接池管理类的唯一实例（其中包括创建一个或多个连接池）。如：

public void init() throws ServletException
{
  // getInstance()?DBConnectionManager()?init()
　connMgr = DBConnectionManager.getInstance();  
}   

然后就可以在service方法中通过连接池名称使用连接池，执行数据库操作。最后在destroy方法中释放占用的系统资源，如：  

public void destroy() {  
connMgr.release();
super.destroy();  
}

4 一种简单JDBC连接池的实现

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