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JDBC简介

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在介绍JDBC之前,我们先简单介绍一下关系数据库。

程序运行的时候,数据都是在内存中的。当程序终止的时候,通常都需要将数据保存到磁盘上,无论是保存到本地磁盘,还是通过网络保存到服务器上,最终都会将数据写入磁盘文件。

而如何定义数据的存储格式就是一个大问题。如果我们自己来定义存储格式,比如保存一个班级所有学生的成绩单:

名字成绩
Michael99
Bob85
Bart59
Lisa87

你可以用一个文本文件保存,一行保存一个学生,用,隔开:

Michael,99
Bob,85
Bart,59
Lisa,87

你还可以用JSON格式保存,也是文本文件:

[
    {"name":"Michael","score":99},
    {"name":"Bob","score":85},
    {"name":"Bart","score":59},
    {"name":"Lisa","score":87}
]

你还可以定义各种保存格式,但是问题来了:

存储和读取需要自己实现,JSON还是标准,自己定义的格式就各式各样了;

不能做快速查询,只有把数据全部读到内存中才能自己遍历,但有时候数据的大小远远超过了内存(比如蓝光电影,40GB的数据),根本无法全部读入内存。

为了便于程序保存和读取数据,而且,能直接通过条件快速查询到指定的数据,就出现了数据库(Database)这种专门用于集中存储和查询的软件。

数据库软件诞生的历史非常久远,早在1950年数据库就诞生了。经历了网状数据库,层次数据库,我们现在广泛使用的关系数据库是20世纪70年代基于关系模型的基础上诞生的。

关系模型有一套复杂的数学理论,但是从概念上是十分容易理解的。举个学校的例子:

假设某个XX省YY市ZZ县第一实验小学有3个年级,要表示出这3个年级,可以在Excel中用一个表格画出来:

grade

每个年级又有若干个班级,要把所有班级表示出来,可以在Excel中再画一个表格:

class

这两个表格有个映射关系,就是根据Grade_ID可以在班级表中查找到对应的所有班级:

grade-classes

也就是Grade表的每一行对应Class表的多行,在关系数据库中,这种基于表(Table)的一对多的关系就是关系数据库的基础。

根据某个年级的ID就可以查找所有班级的行,这种查询语句在关系数据库中称为SQL语句,可以写成:

SELECT * FROM classes WHERE grade_id = '1';

结果也是一个表:

---------+----------+----------
grade_id | class_id | name
---------+----------+----------
1        | 11       | 一年级一班
---------+----------+----------
1        | 12       | 一年级二班
---------+----------+----------
1        | 13       | 一年级三班
---------+----------+----------

类似的,Class表的一行记录又可以关联到Student表的多行记录:

class-students

由于本教程不涉及到关系数据库的详细内容,如果你想从零学习关系数据库和基本的SQL语句,请参考SQL课程

NoSQL

你也许还听说过NoSQL数据库,很多NoSQL宣传其速度和规模远远超过关系数据库,所以很多同学觉得有了NoSQL是否就不需要SQL了呢?千万不要被他们忽悠了,连SQL都不明白怎么可能搞明白NoSQL呢?

数据库类别

既然我们要使用关系数据库,就必须选择一个关系数据库。目前广泛使用的关系数据库也就这么几种:

付费的商用数据库:

  • Oracle,典型的高富帅;

  • SQL Server,微软自家产品,Windows定制专款;

  • DB2,IBM的产品,听起来挺高端;

  • Sybase,曾经跟微软是好基友,后来关系破裂,现在家境惨淡。

这些数据库都是不开源而且付费的,最大的好处是花了钱出了问题可以找厂家解决,不过在Web的世界里,常常需要部署成千上万的数据库服务器,当然不能把大把大把的银子扔给厂家,所以,无论是Google、Facebook,还是国内的BAT,无一例外都选择了免费的开源数据库:

  • MySQL,大家都在用,一般错不了;

  • PostgreSQL,学术气息有点重,其实挺不错,但知名度没有MySQL高;

  • sqlite,嵌入式数据库,适合桌面和移动应用。

作为一个Java工程师,选择哪个免费数据库呢?当然是MySQL。因为MySQL普及率最高,出了错,可以很容易找到解决方法。而且,围绕MySQL有一大堆监控和运维的工具,安装和使用很方便。

安装MySQL

为了能继续后面的学习,你需要从MySQL官方网站下载并安装MySQL Community Server 5.6,这个版本是免费的,其他高级版本是要收钱的(请放心,收钱的功能我们用不上)。MySQL是跨平台的,选择对应的平台下载安装文件,安装即可。

安装时,MySQL会提示输入root用户的口令,请务必记清楚。如果怕记不住,就把口令设置为password

在Windows上,安装时请选择UTF-8编码,以便正确地处理中文。

在Mac或Linux上,需要编辑MySQL的配置文件,把数据库默认的编码全部改为UTF-8。MySQL的配置文件默认存放在/etc/my.cnf或者/etc/mysql/my.cnf

[client]
default-character-set = utf8

[mysqld]
default-storage-engine = INNODB
character-set-server = utf8
collation-server = utf8_general_ci

重启MySQL后,可以通过MySQL的客户端命令行检查编码:

$ mysql -u root -p
Enter password: 
Welcome to the MySQL monitor...
...

mysql> show variables like '%char%';
+--------------------------+--------------------------------------------------------+
| Variable_name            | Value                                                  |
+--------------------------+--------------------------------------------------------+
| character_set_client     | utf8                                                   |
| character_set_connection | utf8                                                   |
| character_set_database   | utf8                                                   |
| character_set_filesystem | binary                                                 |
| character_set_results    | utf8                                                   |
| character_set_server     | utf8                                                   |
| character_set_system     | utf8                                                   |
| character_sets_dir       | /usr/local/mysql-5.1.65-osx10.6-x86_64/share/charsets/ |
+--------------------------+--------------------------------------------------------+
8 rows in set (0.00 sec)

看到utf8字样就表示编码设置正确。

:如果MySQL的版本≥5.5.3,可以把编码设置为utf8mb4utf8mb4utf8完全兼容,但它支持最新的Unicode标准,可以显示emoji字符。

JDBC

什么是JDBC?JDBC是Java DataBase Connectivity的缩写,它是Java程序访问数据库的标准接口。

使用Java程序访问数据库时,Java代码并不是直接通过TCP连接去访问数据库,而是通过JDBC接口来访问,而JDBC接口则通过JDBC驱动来实现真正对数据库的访问。

例如,我们在Java代码中如果要访问MySQL,那么必须编写代码操作JDBC接口。注意到JDBC接口是Java标准库自带的,所以可以直接编译。而具体的JDBC驱动是由数据库厂商提供的,例如,MySQL的JDBC驱动由Oracle提供。因此,访问某个具体的数据库,我们只需要引入该厂商提供的JDBC驱动,就可以通过JDBC接口来访问,这样保证了Java程序编写的是一套数据库访问代码,却可以访问各种不同的数据库,因为他们都提供了标准的JDBC驱动:

┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐

│  ┌───────────────┐  │
   │   Java App    │
│  └───────────────┘  │
           │
│          ▼          │
   ┌───────────────┐
│  │JDBC Interface │<─┼─── JDK
   └───────────────┘
│          │          │
           ▼
│  ┌───────────────┐  │
   │  JDBC Driver  │<───── Vendor
│  └───────────────┘  │
           │
└ ─ ─ ─ ─ ─│─ ─ ─ ─ ─ ┘
           ▼
   ┌───────────────┐
   │   Database    │
   └───────────────┘

从代码来看,Java标准库自带的JDBC接口其实就是定义了一组接口,而某个具体的JDBC驱动其实就是实现了这些接口的类:

┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐

│  ┌───────────────┐  │
   │   Java App    │
│  └───────────────┘  │
           │
│          ▼          │
   ┌───────────────┐
│  │JDBC Interface │<─┼─── JDK
   └───────────────┘
│          │          │
           ▼
│  ┌───────────────┐  │
   │ MySQL Driver  │<───── Oracle
│  └───────────────┘  │
           │
└ ─ ─ ─ ─ ─│─ ─ ─ ─ ─ ┘
           ▼
   ┌───────────────┐
   │     MySQL     │
   └───────────────┘

实际上,一个MySQL的JDBC的驱动就是一个jar包,它本身也是纯Java编写的。我们自己编写的代码只需要引用Java标准库提供的java.sql包下面的相关接口,由此再间接地通过MySQL驱动的jar包通过网络访问MySQL服务器,所有复杂的网络通讯都被封装到JDBC驱动中,因此,Java程序本身只需要引入一个MySQL驱动的jar包就可以正常访问MySQL服务器:

┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
   ┌───────────────┐
│  │   App.class   │  │
   └───────────────┘
│          │          │
           ▼
│  ┌───────────────┐  │
   │  java.sql.*   │
│  └───────────────┘  │
           │
│          ▼          │
   ┌───────────────┐     TCP    ┌───────────────┐
│  │ mysql-xxx.jar │──┼────────>│     MySQL     │
   └───────────────┘            └───────────────┘
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
          JVM

小结

使用JDBC的好处是:

  • 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;

  • Java程序编译期仅依赖java.sql包,不依赖具体数据库的jar包;

  • 可随时替换底层数据库,访问数据库的Java代码基本不变。


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