40. 【Java教程】数据库编程

本小节我们将学习如何使用 Java 语言结合数据库进行编程。注意，学习本小节需要你有一定的 SQL 基础，了解 MySQL 数据库的 基础 CRUD 操作。

本小节我们将选择开源免费的 MySQL 5.7 作为数据库，可以去官网下载并安装 MySQL。

通过本小节的学习，你将了解到什么是 JDBC，如何连接数据库，如何关闭数据库，JDBC 的新增、查询、更新和删除接口，如何执行批量等内容。

1. JDBC 概述

1.1 什么是 JDBC

JDBC 就是 Java DataBase Connectivity 的缩写，它是 Java 的标准库，定义了客户端访问数据库的 API。

市面上的数据库有很多种类，连接不同的数据库需要加载不同的数据库驱动。数据库驱动是由厂商提供的，需要我们引入。标准库编写了一套访问数据库的代码，因此不需要标准库代码的改动，只需加载不同的驱动，就可以访问不同的数据库。

1.2 JDBC 的作用

在 JDBC 出现之前，数据库驱动程序由不同的数据库厂商提供，程序员想要操作不同的数据库，就不得不学习各类不同驱动的用法，驱动的学习成本和代码的维护成本都非常高。

Sun 公司发现了这个问题，因此定义了一套标准的访问数据库的 API（即 JDBC），不同厂商按照这个 API 提供的统一接口，实现驱动，这保证了数据库操作的统一性。程序员也不需要再去学习不同厂商提供的五花八门的 API，只需要学习 JDBC 标准 API 即可。代码维护的成本也大大降低。

2. 连接数据库

2.1 建库建表

打开 MySQL 客户端，执行如下 sql 语句：

-- 创建数据库并使用
CREATE DATABASE jdbcdemo;
USE jdbcdemo;

-- 创建数据表
CREATE TABLE `user` (
	`id` int(11) PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  `username` varchar(20) NOT NULL comment "用户名",
  `nickname` varchar(20) NOT NULL comment "昵称",
  `password` CHAR(32) NOT NULL comment "密码"
);

-- 插入一些数据
insert into `user` values(null, "Colorful", "Colorful3", "123456");
insert into `user` values(null, "mybj123", "小码", "123456");
insert into `user` values(null, "Lillian", "小李", "123456");

2.2 引入驱动

去 maven 中央仓库找到 mysql-connector-java 驱动。如果你熟悉 Maven，可直接引入 maven 依赖：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/mysql/mysql-connector-java -->
<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <version>5.1.49</version>
</dependency>

如果你还不熟悉 Maven，请跟着我来做如下步骤：

到 maven 中央仓库下载 jar 包，鼠标左键单击 jar：

在工程目录下新建一个 lib 包，并将刚刚下载好的 jar 包复制到其中：

在 jar 包上点击右键，选择 Add as Library：

如果有弹窗，单击确定即可。此时就可以在你的项目中引入驱动里的类了。

2.3 实例

我们下面通过实例代码来演示 JDBC 的简单使用，以下实例代码有这样几个步骤：

  1. 加载数据库驱动；
  2. 建立连接；
  3. 创建 Statement 对象，用于向数据库发送 SQL 语句；
  4. 获取 ResultSet 对象，取出数据，此对象代表结果集；
  5. 释放资源，断开与数据库的连接。

具体实例如下：

package com.mybj.jdbc;

import com.mysql.jdbc.Driver;

import java.sql.*;

public class JDBCDemo1 {

    public static void main(String[] args) throws SQLException {
        // 1. 加载数据库驱动
        DriverManager.registerDriver(new Driver());
        // 2. 建立连接
        final String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/jdbcdemo";  // 数据库 url
        final String user = "root"; // 数据库用户名
        final String password = "123456"; // 数据库密码
        Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);
        // 3. 创建 Statement 对象，用于向数据库发送 SQL 语句
        String sql = "SELECT * FROM `user`";
        Statement statement = connection.createStatement();
        ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);
        // 4. 获取 ResultSet 对象，取出数据，此对象代表结果集
        while (resultSet.next()) {
            int id = resultSet.getInt("id");
            String username = resultSet.getString("username");
            String nickname = resultSet.getString("nickname");
            String pwd = resultSet.getString("password");
            System.out.println("id=" + id + "; username=" + username + "; nickname=" + nickname + "; password=" + pwd + '\r');
        }
        // 5. 释放资源，断开与数据库的连接（调用close()方法）
        // 5.1 释放 ResultSet
        resultSet.close();
        // 5.2 释放 Statement
        statement.close();
        // 5.3 释放 Connection
        connection.close();
    }
}

运行结果：

id=1; username=Colorful; nickname=Colorful3; password=123456
id=2; username=mybj123; nickname=小码; password=123456
id=3; username=Lillian; nickname=小李; password=123456

看了实例代码，你可能有些晕，这写类都是干嘛的呀？别担心，我们下面就来一一讲解。

4. JDBC 几个类的详解

在上面的实例程序中，我们用到了几个 JDBC 的类：DriverManager、Collection、Statement 和 ResultSet，下面我们将详细介绍这几个类。

4.1 DriverManager

DriverManager 是驱动管理类，此类用于注册驱动和获得连接。

在实际开发中，我们不是像实例这样注册驱动的，我们编写这样地代码会导致驱动注册两次：

// 1. 加载数据库驱动
DriverManager.registerDriver(new Driver());

通过查看 com.mysql.jdbc.Driver 源码，我们发现在静态代码块处已经注册过了驱动：

那么如何改写呢，我们可以使用反射机制来注册驱动：

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

加载了 Driver 类，其静态代码块就会执行，因此也就注册了驱动。

除了获得驱动，我们还可以调用 getConnection(url, user, password) 方法来获得连接，其中 url 这个参数不是很好理解：

String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/jdbcdemo";

其中 jdbc 是协议，mysql 是子协议，localhost 是主机名，3306 是端口号，jdbcdemo 是数据库名。/ 这里的协议是固定地写法，连接不同类型地数据库需要不同地协议。

4.2 Connection

Connection 是连接对象，它可以创建执行 SQL 语句的对象，还可以进行事务的管理。

下面列举了 Connection 类的常用实例方法：

  • Statement createStatement()：创建执行 SQL 语句对象，又 SQL 注入风险；
  • PrepareStatement prepareStatement(String sql)：预编译 SQL 语句，解决 SQL 注入的漏洞；
  • CallableStatement prepareCall(String sql)：执行 SQL 中存储过程；
  • setAutoCommit(boolean autoCommit)：设置事务是否自动提交；
  • commit()：事务提交；
  • rollback()：事务回滚。

4.3 Statement

Statement 是执行 SQL 语句的对象，下面列举了 Statement 类的常用实例方法：

  • boolean execute(String sql)：执行 SQL 语句，如果返回的第一个结果为 ResultSet 对象，则返回 true，如果其为更新计数或者不存在任何结果，则返回 false。该方法不常用；
  • ResultSet executeQuery(String sql)：执行 SQL 中的 select 语句；
  • int executeUpdate(String sql)：执行 SQL 中的 insert、update、delete 语句，返回影响的行数。

Statement 还可以执行批量操作，关于批量操作，我们将在下面学习。

4.4 ResultSet

ResultSet 是结果集对象，它是 select 语句查询的结果的封装。下面列举了 ResultSet 类的常用实例方法：

  • boolean next()：将光标从当前位置向前移一行，判断是否有下一行记录；
  • getString(String columnLable)：以 Java 语言中 String 的形式获取此 ResultSet 对象的当前行中指定的值；
  • getInt(String columnLable)：以 Java 语言中 int 的形式获取此 ResultSet 对象的当前行中指定的值；
  • getXXX()：对于不同类型的数据，可以使用 getXXX() 来获取数据（例如 getString()，getInt()），另外还有一个通用的 getObject() 方法，用于获取所有 Object 类型的数据。

4.5 JDBC 资源的释放

JDBC 程序运行完成后，一定要记得释放程序在运行过程中，创建的那些与数据库进行交互的对象，这些对象通常是 ResultSet、Statement 和 Connection 对象。特别是 Connection 对象，它是非常稀有的资源，用完后必须马上释放，如果此对象不能及时、正确的关闭，极易导致系统的宕机。Connection 对象的使用原则是尽量晚创建，尽量早释放。

5. CRUD

5.1 新增数据

在执行新增数据的代码前，user 表中有如下数据：

mysql> select * from user;
+----+--------------+--------------+----------+
| id | username     | nickname     | password |
+----+--------------+--------------+----------+
|  1 | Colorful     | Colorful3    | 123456   |
|  2 | mybj123      | 小码         | 123456   |
|  3 | Lillian      | 小李         | 123456   |
+----+--------------+--------------+----------+
3 rows in set (0.00 sec)

新增数据的实例代码如下：

package com.mybj.jdbc;

import java.sql.*;

public class JDBCDemo2 {

    /**
     * 插入语句
     * @return 受影响的行数
     */
    public static int insert() {
        final String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/jdbcdemo";  // 数据库 url
        final String user = "root"; // 数据库用户名
        final String password = "123456"; // 数据库密码

        Connection connection = null;
        Statement  statement = null;
        int result = 0;

        try {
            // 1. 加载数据库驱动
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            // 2. 建立连接
            connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);
            // 3. 创建 Statement 对象，用于向数据库发送 SQL 语句
            String sql = "INSERT INTO `user` VALUES(null, \"testUsername\", \"testNickname\", \"123456\")";
            statement = connection.createStatement();
            result = statement.executeUpdate(sql);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 4. 释放资源，断开与数据库的连接（调用close()方法）
            if (statement != null) {
                try {
                    statement.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                statement = null;
            }
            if (connection != null) {
                try {
                    connection.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 此处手动设置为 null，有益于垃圾回收机制更早地回收对象
                connection = null;
            }
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int rows = JDBCDemo2.insert();
        System.out.println("受影响的行数为：" + rows);
    }

}

运行结果：

受影响的行数为：1

此时，查询数据库中的记录，可以发现多了 1 条：

mysql> select * from user;
+----+--------------+--------------+----------+
| id | username     | nickname     | password |
+----+--------------+--------------+----------+
|  1 | Colorful     | Colorful3    | 123456   |
|  2 | mybj123      | 小码         | 123456   |
|  3 | Lillian      | 小李         | 123456   |
|  4 | testUsername | testNickname | 123456   |
+----+--------------+--------------+----------+
4 rows in set (0.00 sec)

5.2 读取数据

读取数据的示例如下：

package com.mybj.jdbc;

import java.sql.*;

public class JDBCDemo3 {

    /**
     * 根据 id 查询用户
     * @param id 用户的 id
     */
    public static void selectUserById(int id) {
        final String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/jdbcdemo";  // 数据库 url
        final String user = "root"; // 数据库用户名
        final String password = "123456"; // 数据库密码
        Connection connection = null;
        Statement statement = null;
        ResultSet result = null;
        try {
            // 1. 加载数据库驱动
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            // 2. 建立连接
            connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);
            // 3. 创建 Statement 对象，用于向数据库发送 SQL 语句
            String sql = "SELECT * FROM `user` WHERE id = " + id;
            statement = connection.createStatement();
            // 4. 获取 ResultSet 对象，取出数据
            result = statement.executeQuery(sql);
            while (result.next()) {
                String nickname = result.getString("nickname");
                String username = result.getString("username");
                String pwd = result.getString("password");
                System.out.println("id=" + id + "; username=" + username + "; nickname=" + nickname + "; password=" + pwd + '\r');
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 5. 释放资源，断开与数据库的连接（调用close()方法）
            if (result != null) {
                try {
                    result.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                result = null;
            }
            if (statement != null) {
                try {
                    statement.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                statement = null;
            }
            if (connection != null) {
                try {
                    connection.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 此处手动设置为 null，有益于垃圾回收机制更早地回收对象
                connection = null;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws SQLException {
        JDBCDemo3.selectUserById(4);
    }

}

运行结果：

id=3; username=Lillian; nickname=小李; password=123456

5.3 更新数据

在执行更新数据的代码前，user 表中有如下数据：

mysql> select * from user;
+----+--------------+--------------+----------+
| id | username     | nickname     | password |
+----+--------------+--------------+----------+
|  1 | Colorful     | Colorful3    | 123456   |
|  2 | mybj123      | 小码         | 123456   |
|  3 | Lillian      | 小李         | 123456   |
|  4 | testUsername | testNickname | 123456   |
+----+--------------+--------------+----------+
4 rows in set (0.00 sec)

更新数据的实例代码如下：

package com.mybj.jdbc;

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

public class JDBCDemo4 {

    /**
     * 更新
     * @return 受影响的行数
     */
    public static int updateById(int id) {
        final String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/jdbcdemo";  // 数据库 url
        final String user = "root"; // 数据库用户名
        final String password = "123456"; // 数据库密码
        Connection connection = null;
        Statement  statement = null;
        int result = 0;

        try {
            // 1. 加载数据库驱动
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            // 2. 建立连接
            connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);
            // 3. 创建 Statement 对象，用于向数据库发送 SQL 语句
            String sql = "UPDATE `user` SET `nickname` = '更新后的nickname' WHERE id = " + id;
            statement = connection.createStatement();
            result = statement.executeUpdate(sql);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 4. 释放资源，断开与数据库的连接（调用close()方法）
            if (statement != null) {
                try {
                    statement.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                statement = null;
            }
            if (connection != null) {
                try {
                    connection.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 此处手动设置为 null，有益于垃圾回收机制更早地回收对象
                connection = null;
            }
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int rows = JDBCDemo4.updateById(4);
        System.out.println("受影响的行数为：" + rows);
    }

}

运行结果：

受影响的行数为：1

更新数据代码执行完成后，可以观察到 id 为 4 的记录 nickname 字段发生了改变：

mysql> select * from user;
+----+--------------+----------------------+----------+
| id | username     | nickname             | password |
+----+--------------+----------------------+----------+
|  1 | Colorful     | Colorful3            | 123456   |
|  2 | mybj123      | 小码                 | 123456   |
|  3 | Lillian      | 小李                 | 123456   |
|  4 | testUsername | 更新后的nickname     | 123456   |
+----+--------------+----------------------+----------+
4 rows in set (0.00 sec)

5.4 删除数据

在执行删除数据的代码前，user 表中有如下数据：

mysql> select * from user;
+----+--------------+----------------------+----------+
| id | username     | nickname             | password |
+----+--------------+----------------------+----------+
|  1 | Colorful     | Colorful3            | 123456   |
|  2 | mybj123      | 小码                 | 123456   |
|  3 | Lillian      | 小李                 | 123456   |
|  4 | testUsername | 更新后的nickname     | 123456   |
+----+--------------+----------------------+----------+
4 rows in set (0.00 sec)

删除数据的实例代码如下：

package com.mybj.jdbc;

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

public class JDBCDemo5 {

    /**
     * 删除
     * @return 受影响的行数
     */
    public static int deleteById(int id) {
        final String url = "jdbc:mysql://locahost:3306/jdbcdemo";  // 数据库 url
        final String user = "root"; // 数据库用户名
        final String password = "123456"; // 数据库密码

        Connection connection = null;
        Statement  statement = null;
        int result = 0;

        try {
            // 1. 加载数据库驱动
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            // 2. 建立连接
            connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);
            // 3. 创建 Statement 对象，用于向数据库发送 SQL 语句
            String sql = "DELETE FROM `user` WHERE id = " + id;
            statement = connection.createStatement();
            result = statement.executeUpdate(sql);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 4. 释放资源，断开与数据库的连接（调用close()方法）
            if (statement != null) {
                try {
                    statement.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                statement = null;
            }
            if (connection != null) {
                try {
                    connection.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 此处手动设置为 null，有益于垃圾回收机制更早地回收对象
                connection = null;
            }
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int rows = JDBCDemo5.deleteById(4);
        System.out.println("受影响的行数为：" + rows);
    }

}

运行结果：

受影响的行数为：1

在执行删除数据的代码后，可观察到 id 为 4 的记录被成功删除，数据库只剩下了 3 行记录：

mysql> select * from user;
+----+--------------+----------------------+----------+
| id | username     | nickname             | password |
+----+--------------+----------------------+----------+
|  1 | Colorful     | Colorful3            | 123456   |
|  2 | mybj123      | 小码                 | 123456   |
|  3 | Lillian      | 小李                 | 123456   |
+----+--------------+----------------------+----------+
3 rows in set (0.00 sec)

6. 批量操作

当我们需要向 user 表插入多条数据的时候，可以循环调用我们在上面 JDBCDemo2 实例代码中封装的 insert() 方法，但这样的效率是非常低的。

Statement 对象有如下常用的用于批量操作的方法：

  • void addBatch(String sql)：将给定的 SQL 命令添加到此 Statement 对象的当前命令列表中；
  • int[] executeBatch()：将一批命令提交给数据库来执行，如果全部命令执行成功，则返回更新计数组成的数组；
  • void clearBatch()：清空此 Statement 对象的当前 SQL 命令列表。

7. 小结

通过本小节的学习，我们了解了 JDBC 定义了客户端访问数据库的 API，不同厂商通过实现统一的 JDBC 接口，降低了程序员的学习成本和维护成本。
DriverManager 类用于注册驱动和获得连接；
Connection 是连接对象，它可以创建执行 SQL 语句的对象，还可以进行事务的管理；
Statement 是执行 SQL 语句的对象、ResultSet 是结果集对象，它是 select 语句查询的结果的封装。
为了防止 SQL 注入，推荐使用 PrepareStatement 对象来预编译 SQL 语句，对于内容相同，参数不同的 SQL，推荐使用 JDBC 的 batch 操作，可大大提高执行效率。

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