Java 数据库连接 (JDBC) 是一个功能强大的 API，它弥补了 Java 应用程序与关系数据库之间的差距。通过利用 JDBC，您可以无缝地与数据库交互以存储、检索和操作数据。但是，要有效使用 JDBC，需要遵循最佳实践，以确保代码的最佳性能、安全性和可维护性。
正如我之前提到的观点，学习一个新事物，首先要掌握其最佳实践，下面让我们来研究一下 JDBC 最佳实践的内容。
JDBC 环境
在与数据库进行交互之前，Java 数据库连接（JDBC）技术依赖于一个关键组件——JDBC 驱动程序。这个驱动程序是特定于每种数据库系统的软件库，例如 MySQL、Oracle 或 PostgreSQL。它的作用是将 Java 应用程序中的代码转换为数据库能够识别和执行的指令。
驱动程序
在软件开发中，选择和查找合适的数据库驱动程序是至关重要的一步。以下是一些查找数据库驱动程序的方法：
- 官方文档和网站：大多数数据库系统（如 MySQL、PostgreSQL、MongoDB 等）都有自己的官方网站和文档。官方文档通常提供了详细的安装指南、配置说明以及驱动程序下载链接。通过官方文档查找数据库驱动程序是最可靠的途径。
- 包管理工具：对于使用现代编程语言的开发者来说，包管理工具是查找和安装数据库驱动程序的便捷途径。例如，Java 的 Maven 和 Gradle，JavaScript 的 npm 和 yarn，Python 的 pip，Go 的 go mod 等，这些工具都有丰富的库和驱动程序供选择。
- 第三方库和框架：一些第三方库和框架（如 Hibernate、Spring Data、Django ORM 等）通常内置或推荐使用特定的数据库驱动程序。使用这些库和框架时，可以直接参考其文档，找到合适的驱动程序。
通过以上方法，可以有效地找到并选择适合项目需求的数据库驱动程序。确保驱动程序的版本与数据库和应用程序的版本兼容，以避免潜在的兼容性问题和性能问题。
连接 URL
有了驱动程序后，就该告诉它在哪里找到数据库了。此信息被打包成一个称为连接 URL的特殊字符串。这就像给聚会发指示：
-
数据库类型： 这告诉驱动程序使用哪个解释器（例如，
jdbc:mysqlMySQL）。 - 主机： 数据库服务器的地址（通常是计算机名称或 IP 地址）。
- 端口： 数据库监听的特定端口。
- 数据库名称： 要连接的特定数据库的名称。
- 可选附加功能： 可以添加用户名和密码以确保安全或数据库其他设置。
以下是 MySQL 数据库的连接 URL 示例：
jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase?user=fred&password=secret
在此示例中：
-
jdbc:mysql：告诉驱动程序我们正在使用 MySQL。 -
localhost：数据库服务器与我们的 Java 应用程序位于同一台机器上。 -
3306：MySQL 的默认端口。 -
mydatabase：我们想要连接的特定数据库。 -
user=fred&password=secret：访问数据库的登录凭据（出于安全原因，这些凭据通常是隐藏的）。
安全、高效使用 JDBC
Java 应用程序中通过电子邮件地址搜索用户。虽然该 Statement 对象似乎是一种快速解决方案，但它可能会带来安全风险和性能瓶颈。
- 语句和 SQL 注入：
String email = userInput;
String sql = "SELECT * FROM users WHERE email = '" + email + "'";
Statement statement = connection.createStatement();
ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);
此代码段使用Statement容易受到 SQL 注入攻击。恶意用户可以输入类似这样的电子邮件，user@example.com' OR '1'='1'从而绕过预期的检查并可能检索所有用户数据。
- 性能
虽然 Statement 看起来比较简单，但对于具有不同值的重复查询，其性能可能会较低。即使结构保持不变，数据库每次都需要重新编译整个查询。
PreparedStatement对象提供了一个强大且安全的替代方案：
- 分离查询和数据：您可以使用占位符（）定义模板查询，
?以供动态用户输入。
String sql = "SELECT * FROM users WHERE email = ?";
- 稍后绑定变量：执行查询时，将实际值（如电子邮件地址）绑定到这些占位符。
PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
preparedStatement.setString(1, email);
ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
PreparedStatement 的好处：
PreparedStatement 相比普通的 Statement 有几个主要优点:
- 性能更好:PreparedStatement 会预编译 SQL 语句,只编译一次就可以多次执行,而普通 Statement 每次执行都要编译。对于需要重复执行的 SQL,PreparedStatement 的性能明显更好。
- 防止 SQL 注入:PreparedStatement 使用参数化查询,可以有效防止 SQL 注入攻击。它会自动转义特殊字符,避免恶意 SQL 被注入。
- 更易于维护:由于使用占位符,SQL 语句和参数是分离的,代码更清晰易读,也更容易修改维护。
- 支持批量处理:PreparedStatement 可以通过 addBatch() 方法一次性发送多条 SQL 语句,提高批量处理的效率。
- 更好的类型处理:PreparedStatement 可以为参数设置具体的数据类型,避免类型转换错误。
- 更好的可读性:使用参数化查询使 SQL 语句结构更清晰,提高了代码的可读性。
- 缓存机制:数据库可能会缓存 PreparedStatement 的执行计划,进一步提升性能。
这些优点使PreparedStatement成为执行 SQL 的首选方式,特别是对于需要重复执行或包含用户输入的SQL语句。
ResultSet
假设我们执行了一个从数据库检索数据的查询。结果存储在一个特殊对象中： ResultSet。要访问此数据，您需要一次迭代（循环）一行：ResultSet。
工作原理如下：
- 检查结果：使用执行查询后
PreparedStatement，使用executeQuery方法获取一个ResultSet对象。此对象保存检索到的数据。 - 循环遍历行：使用
while循环遍历ResultSet。next方法将ResultSet光标移动到下一行数据。 只要还有更多行（next返回true），循环就会继续。 - 访问数据：在循环内部，根据数据库列中存储的数据类型使用适当的
getter方法来访问当前行中的特定值。以下是一些常见的 getter 方法：-
getString(int columnIndex)：从列中检索字符串值。 -
getInt(int columnIndex)：从列中检索整数值。 -
getDouble(int columnIndex)：从列中检索双精度浮点值。 - 对于其他数据类型（如日期、布尔值等）也有类似的方法。
-
下面是一个示例循环，它迭代ResultSet并打印每行的电子邮件和年龄：
while (resultSet.next()) {
String email = resultSet.getString("email");
int age = resultSet.getInt("age");
System.out.println("Email: " + email + ", Age: " + age);
}
正确关闭资源
如果ResultSet从图书馆借来的一本书。阅读完毕（访问数据）后，使用 close 方法关闭它至关重要。这会释放对象所持有的资源ResultSet，让数据库能够有效地处理它们。
这是一个很好的做法：
try (ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery()) {
// 数据遍历和处理
} catch (SQLException e) {
// 异常处理
}
数据类型
从数据库检索数据时，使用 ResultSet 的正确 getter 方法非常重要。根据数据库列中存储的数据类型选择合适的方法。例如，对于存储字符串的 email 列，应该使用 getString 方法来检索值。使用错误的方法（例如对电子邮件字符串使用 getInt）可能会导致意外结果甚至异常。
高效的资源管理
想象一下，您的 Java 应用程序与数据库交互就像访问图书馆一样。您需要借用连接来访问数据，就像借书阅读一样。但是，就像读完书后归还书一样，及时关闭连接对于高效的数据库交互至关重要。
关闭连接
- 为什么要关闭连接？
数据库连接是一种宝贵的资源。不必要地保持它们打开可能会导致：
- 资源耗尽：如果您的数据库保持打开状态，则数据库可能会耗尽其他用户的可用连接。
- 性能下降：打开的连接会消耗数据库服务器上的资源，影响整体性能。
- 结束技巧：
try-with-resources，这是首选方法。即使发生异常，它也会在代码块末尾自动关闭连接（以及其他资源，如 ResultSet）。
try (Connection connection = DriverManager.getConnection(DB_URL, USER, PASSWORD)) {
// 使用连接资源
} catch (SQLException e) {
// 处理异常
}
当然你也可以使用 finally 代码块来手动完成这些工作。
Connection connection = null;
try {
connection = DriverManager.getConnection(DB_URL, USER, PASSWORD);
// 使用连接资源
} catch (SQLException e) {
// 处理异常
} finally {
if (connection != null) {
connection.close();
}
}
事务
MySQL 中的事务是一种重要的数据库功能，用于管理多个 SQL 操作作为一个不可分割的单元。事务确保了数据的完整性和一致性，通常使用以下几个关键字来控制事务操作：
- BEGIN 或 START TRANSACTION: 标志事务的开始。
- COMMIT: 提交事务，将所有已执行的操作永久保存到数据库。
- ROLLBACK: 回滚事务，取消所有已执行的操作，回到事务开始前的状态。
在使用事务时，可以将一系列的 SQL 操作组合在一起，确保它们要么全部成功执行并提交，要么全部失败并回滚，以维护数据的完整性。这在处理复杂的数据库操作或需要原子性的数据更新时特别有用。
连接池
连接池维护一个预先建立的数据库连接池。当应用程序需要连接时，它会从池中借用一个连接，而不是从头开始创建一个新连接。与每次创建连接相比，这可以节省时间和资源。使用 MySQL 连接池有以下几个好处：
- 性能优化: 连接池在应用启动时预先创建了一定数量的数据库连接，并管理这些连接的复用和释放。这样可以避免频繁地创建和销毁连接，从而减少了数据库的负担和响应时间，提高了应用的性能。
- 资源管理: 连接池能够限制同时打开的连接数量，防止应用程序过载数据库服务器。它还可以对连接进行有效的管理，如超时检测、空闲连接的回收等，确保数据库资源得到有效利用。
- 并发处理: 连接池允许多个线程并发地从池中获取连接，执行数据库操作，并在完成后释放连接。这种并发处理能力提高了应用程序的吞吐量和响应速度。
- 连接的复用: 连接池可以重复使用已经建立的连接，避免了频繁地重新建立连接的开销，提高了数据库操作的效率和稳定性。
- 连接的配置和监控: 连接池通常提供了配置参数和监控功能，可以对连接池的行为进行调整和监视，如最大连接数、最小空闲连接数、连接超时等，有助于优化数据库访问的管理和性能调优。
通过使用连接池，可以有效地管理数据库连接，提升应用的性能、稳定性和可扩展性，是开发和部署高效数据库应用的重要手段之一。
错误和异常
与数据库交互的道路很少是一帆风顺的。当出现问题时，会抛出异常来表示潜在问题。在 JDBC 领域，比如 SQLException 是我们的主要敌人。
处理 SQLException
假设 Java 应用程序与数据库交互，但发生了错误（例如查询中的拼写错误或网络问题）。如果不处理 SQLException 抛出的错误，可能导致程序异常，或者进程退出。正确识别处理 SQLException 能带来下面好处：
- 更好的错误诊断：通过正确识别 SQLException，可以准确定位数据库操作中的具体问题，如连接失败、语法错误或约束违反等。
- 增强应用程序稳定性：适当处理 SQLException 可以防止未处理的异常导致应用程序崩溃，提高系统的稳定性和可靠性。
- 改善用户体验：可以根据不同类型的 SQLException 提供更有意义的错误消息给用户，而不是显示通用的数据库错误。
- 支持更好的异常恢复：对不同类型的 SQLException 进行分类处理，可以实现更精细的异常恢复策略，如自动重试或回滚事务。
常见 SQLException
以下是SQLExceptions您可能会遇到的一些常见问题以及处理策略：
- SQLSyntaxErrorException：这表示您的 SQL 查询中存在语法错误。请仔细检查您的查询是否存在拼写错误、缺少分号或语法错误。
- SQLNonTransientException：这表示非瞬时错误，这意味着不太可能通过立即重试操作来解决。这可能是数据库访问问题、未找到表或权限错误。分析特定的错误消息并采取适当的措施，例如修复查询或检查权限。
- SQLTransientException：这表示暂时性错误，这意味着可以通过重试操作来解决。示例包括网络问题、超时或数据库过载。您可以在再次尝试操作之前以合理的延迟实现重试逻辑。
- 数据截断：当您尝试将数据插入超出其定义大小限制的列时，会发生这种情况。检查您的数据并进行调整以适应列的限制。
记录异常
虽然捕获和处理异常至关重要，但记录错误为调试和监控提供了宝贵的工具。以下是记录重要性的原因：
- 详细信息：日志可以捕获比错误消息更详细的信息，例如时间、涉及的用户和导致错误的特定查询。
- 故障排除：日志对于解决开发过程中可能不会立即显现的问题至关重要。
- 监控：日志可以帮助您监控应用程序和数据库交互的整体运行状况，在潜在问题造成重大中断之前发现它们。
在处理 SQLException 时，必须要考虑数据安全性的问题，而且要放在首要的位置。