整合資料庫

Justin Lin
Justin LinTechnology / Community Evangelist at Free lancer
1
整合資料庫
學習目標
• 了解JDBC架構
• 使用JDBC API
• 瞭解交易與隔離層級
• 認識RowSet
2
簡介JDBC
• 資料庫本身是個獨立運行的應用程式
• 撰寫的應用程式是利用網路通訊協定與資料
庫進行指令交換,以進行資料的增刪查找
3
簡介JDBC
• 應用程式會利用一組專門與資料庫進行通訊
協定的程式庫
4
簡介JDBC
• 應用程式如何呼叫這組程式庫?
• 不同的資料庫通常會有不同的通訊協定
• 用以連線不同資料庫的程式庫在API上也會有
所不同
5
簡介JDBC
• JDBC全名Java DataBase Connectivity
• Java連線資料庫的標準規範,定義一組標準
類別與介面:
– 應用程式需要連線資料庫時就呼叫這組標準API,
而標準API中的介面會由資料庫廠商實作,通常
稱之為JDBC驅動程式(Driver)
6
簡介JDBC
• JDBC應用程式開發者介面(Application
Developer Interface)
– 應用程式需要連線資料庫
– 相關API主要是座落於java.sql與javax.sql
• JDBC驅動程式開發者介面(Driver Developer
Interface)
– 資料庫廠商要實作驅動程式時的規範,一般開發
者並不用瞭解
7
簡介JDBC
8
簡介JDBC
• 應用程式會使用JDBC連線資料庫
9
簡介JDBC
• 廠商在實作JDBC驅動程式時,依方式可將驅
動程式分作四種類型
– Type 1:JDBC-ODBC Bridge Driver
– Type 2:Native API Dirver
– Type 3:JDBC-Net Driver
– Type 4:Native Protocol Driver
10
Type 1:JDBC-ODBC Bridge Driver
11
Type 1:JDBC-ODBC Bridge Driver
• 實作這種驅動程式非常簡單
• JDBC與ODBC並非一對一的對應,所以部份
呼叫無法直接轉換,因此有些功能是受限的
• 多層呼叫轉換結果,存取速度也會受到限制
• ODBC本身需在平台上先設定好,彈性不足,
ODBC驅動程式本身也有跨平台的限制
12
Type 2:Native API Dirver
13
Type 2:Native API Dirver
• 驅動程式本身與平台相依,沒有達到JDBC驅
動程式的目標之一:跨平台
• 直接呼叫資料庫原生API,因此在速度上,有
機會成為四種類型中最快的驅動程式
– 速度的優勢是在於獲得資料庫回應資料後,建構
相關 JDBC API 實作物件時
• 使用前必須先在各平台進行驅動程式的安裝
設定(像是安裝資料庫專屬的原生程式庫)
14
Type 3:JDBC-Net Driver
15
Type 3:JDBC-Net Driver
• 可使用純綷的Java技術來實現,可以跨平台
• 架構彈性高,客戶端不受影響
• 經由中介伺服器轉換,速度較慢,獲得架構
上的彈性是使用這類型驅動程式的目的
16
Type 4:Native Protocol Driver
17
Type 4:Native Protocol Driver
• 驅動程式可以使用純綷Java技術來實現,可
以跨平台
• 效能上也能有不錯的表現
• 不需要如Type 3獲得架構上的彈性時,通常
會使用這類型驅動程式
18
簡介JDBC
• 許多資料庫都是採伺服器獨立運行的方式
• 有時因為裝置本身資源限制,或者是實行測
試時方便,應用程式會搭配可執行於記憶體
的資料庫,或者是資料庫本身是個檔案
– HSQLDB(Hyper SQL Database)
– SQLite
19
連接資料庫
• sqlite-jdbc提供了SQLite以及JDBC驅動程式
– bitbucket.org/xerial/sqlite-jdbc/downloads/
• 至今的專案都是採取模組化設計,你撰寫的
類別都是在明確定義模組之中,這樣的模組
稱為顯式模組(Explicit module)
– 無法requires未具名模組,因為未具名模組沒
有名稱
20
連接資料庫
• 可以將未支援模組化設計的JAR檔案放在模
組路徑(使用--module-path指定)
• 這會使得該JAR檔案被視為自動模組(
Automatic module)
• 自動模組也是具名模組的一種,名稱產生有
其規則
21
連接資料庫
• 如果無法自動生成正確模組名稱的話,會導
致執行時產生錯誤訊息
• 基於相容性,自動模組有隱含的模組定義,
可以讀取其他模組
• 其他模組也可存取(與深層反射)自動模組
• 應用程式在遷移至模組化設計的過程中,自
動模組是未具名模組至顯式模組之間的橋樑
22
連接資料庫
• 基本資料庫操作相關的JDBC介面或類別是
位於java.sql套件
• java.sql套件位於java.sql模組之中
• 記得在模組的模組描述檔中加入requires
java.sql
23
連接資料庫
• 基本資料庫操作相關的JDBC介面或類別是位
於java.sql套件中
• 要取得資料庫連線,必須有幾個動作:
– 註冊Driver實作物件
– 取得Connection實作物件
– 關閉Connectiion實作物件
24
連接資料庫
• 以sqlite-jdbc實作的驅動程式為例,
org.sqlite.JDBC類別實作了
java.sql.Driver介面
• 管理Driver實作物件的類別是
java.sql.DriverManager
25
連接資料庫
• 實際上很少自行撰寫程式碼進行這個動作
• 只要想辦法載入Driver介面的實作類
別.class檔案,就會完成註冊
• 可以透過java.lang.Class類別的
forName(),動態載入驅動程式類別
26
連接資料庫
27
連接資料庫
• 使用JDBC時,要求載入.class檔案的方式有四
種:
– 使用Class.forName()
– 自行建立Driver介面實作類別的實例
– 啟動JVM時指定jdbc.drivers屬性
– 設定JAR中 /services/java.sql.Driver 檔案(JDK6)
28
連接資料庫
• 除了「協定」在JDBC URL中總是jdbc開始之
外,JDBC URL格式各家資料庫都不相同,
必須查詢資料庫產品使用手冊
29
取得Connection實作物件
30
連接資料庫
• 在處理JDBC時很常遇到的SQLException
例外物件,為資料庫操作過程發生錯誤時的
代表物件
• 受檢例外(Checked Exception),必須使用
try...catch明確處理,在例外發生時嘗試關閉
相關資源
31
連接資料庫
• 取得Connection物件之後,可以使用
isClosed()方法測試與資料庫的連接是否
關閉
• 若確定不再需要連接,則必須使用close()
來關閉與資料庫的連接
32
連接資料庫
• 從JDK7之後,JDBC的Connection、
Statement、ResultSet等介面,都是
java.lang.AutoClosable子介面
33
連接資料庫
• DriverManager如何進行連線?
34
35
連接資料庫
36
使用Statement、ResultSet
• java.sql.Statement物件是SQL陳述的
代表物件
• 可以使用Connection的
createStatement()來建立
• 可以使用executeUpdate()、
executeQuery()等方法來執行 SQL
37
使用Statement、ResultSet
• executeUpdate()主要是用來執行
CREATE TABLE、INSERT、DROP TABLE、
ALTER TABLE等會改變資料庫內容的SQL
• executeQuery()方法則是用於SELECT等
查詢資料庫的SQL
38
使用Statement、ResultSet
• executeUpdate()會傳回int結果,表示
資料變動的筆數
• executeQuery()會傳回
java.sql.ResultSet物件,代表查詢的
結果
39
使用Statement、ResultSet
40
使用Statement、ResultSet
• Statement的execute()可以用來執行
SQL
– 傳回true的話表示將傳回查詢結果,可以使用
getResultSet()取得ResultSet物件
– 傳回false,表示傳回更新筆數或沒有結果,可
以使用getUpdateCount()取得更新筆數。
41
42
43
使用PreparedStatement
44
• 使用ParparedStatement改寫先前
MessageDAO中add()執行SQL語句的部份
45
使用PreparedStatement
• 安全 ...
46
使用PreparedStatement
• 以下username與password將被視作是SQL
中純綷的字串,而不會當作SQL語法來解釋
47
使用CallableStatement
• 呼叫資料庫的預存程序(Stored Procedure)
• 必須呼叫prepareCall()建立
CallableStatement實例
48
Java型態與SQL型態對應
49
Java型態與SQL型態對應
• 日期時間在JDBC中,並不是使用
java.util.Date
– 年、月、日、時、分、秒、毫秒
• 在JDBC中要表示日期,是使用java.sql.Date
– 年、月、日
• 要表示時間的話則是使用java.sql.Time
– 時、分、秒
• 使用java.sql.Timestamp
– 時、分、秒、微秒
50
Java型態與SQL型態對應
• JDK8新時間日期API
– 對於TimeStamp實例,你可以使用
toInstant()方法將之轉為Instant實例
– 如果有個Instant實例,可以透過TimeStamp
的from()靜態方法,將之轉為TimeStamp實例。
51
使用DataSource取得連線
• 實際應用程式開發時,JDBC URL、使用者
名稱、密碼等資訊是很敏感的資訊,有些開
發人員根本無從得知
• 如果MessageDAO的使用者無法告知這些資
訊,你如何改寫MessageDAO?
52
使用DataSource取得連線
• 可以讓MessageDAO依賴於
javax.sql.DataSource介面 …
53
使用DataSource取得連線
54
使用DataSource取得連線
55
56
57
使用DataSource取得連線
58
使用ResultSet捲動、更新資料
• 從JDBC 2.0開始,ResultSet並不僅可以使
用previous()、first()、last()等方
法前後移動資料游標,還可以呼叫
updateXXX()、updateRow()等方法進行
資料修改
59
使用ResultSet捲動、更新資料
• 建立Statement或PreparedStatement
實例時,可以指定結果集類型與並行方式
• 結果集類型可以指定三種設定:
– ResultSet.TYPE_FORWARD_ONLY(預設)
– ResultSet.TYPE_SCROLL_INSENSITIVE
– ResultSet.TYPE_SCROLL_SENSITIVE
60
使用ResultSet捲動、更新資料
• 更新設定可以有兩種指定:
– ResultSet.CONCUR_READ_ONLY(預設)
– ResultSet.CONCUR_UPDATABLE
61
使用ResultSet捲動、更新資料
• 資料游標移動...
62
使用ResultSet捲動、更新資料
• 使用ResultSet進行資料修改
– 必須選取單一表格
– 必須選取主鍵
– 必須選取所有NOT NULL的值
• 更新資料...
63
使用ResultSet捲動、更新資料
• 新增資料 ...
64
使用ResultSet捲動、更新資料
• 刪除資料 ...
65
批次更新
• 以下每一次執行executeUpdate(),其實
都會向資料庫發送一次SQL
66
批次更新
• 可以使用addBatch()方法來收集SQL
• 使用executeBatch()方法將所收集的SQL
傳送出去
67
批次更新
• 使用executeBatch()時,SQL的執行順序,就是
addBatch()時的順序
• executeBatch()會傳回int[],代表每筆SQL造成
的資料異動列數
• 先前已開啟的ResultSet會被關閉,執行過後收集
SQL用的List會被清空
• 任何的SQL錯誤,會丟出BatchUpdateException
• 可以使用這個物件的getUpdateCounts()取得
int[],代表先前執行成功的SQL所造成的異動筆數
68
批次更新
• PreparedStatement使用批次更新
69
Blob與Clob
• BLOB全名Binary Large Object,用於儲存大
量的二進位資料,像是圖檔、影音檔等
• CLOB全名Character Large Object,用於儲存
大量的文字資料
• java.sql.Blob與java.sql.Clob兩個
類別分別代表BLOB與CLOB資料
70
Blob與Clob
• Blob擁有getBinaryStream()、
getBytes()等方法,可以取得代表欄位來
源的InputStream或欄位的byte[]資料
• Clob擁有getCharacterStream()、
getAsciiStream()等方法,可以取得
Reader或InputStream等資料
71
Blob與Clob
• 也可以把BLOG欄位對應byte[]或輸入/輸出串流
• 使用PreparedStatement的setBytes()來設定
要存入的byte[]資料,使用setBinaryStream()
來設定代表輸入來源的InputStream
• 使用ResultSet的getBytes()以byte[]取得欄
位中儲存的資料,或以getBinaryStream()取得
代表欄位來源的InputStream
72
Blob與Clob
73
簡介交易
• 原子性(Atomicity)
• 一致性(Consistency)
• 隔離行為(Isolation behavior)
• 持續性(Durability)
74
75
76
77
隔離行為
• 可以透過Connection的
getTransactionIsolation()取得資料
庫目前的隔離行為設定
• 透過setTransactionIsolation()可提
示資料庫設定指定的隔離行為
78
隔離行為
• 可設定常數是定義在Connection上
– TRANSACTION_NONE
– TRANSACTION_UNCOMMITTED
– TRANSACTION_COMMITTED
– TRANSACTION_REPEATABLE_READ
– TRANSACTION_SERIALIZABLE
79
更新遺失(Lost update)
80
Read uncommited
81
髒讀(Dirty read)
82
Read commited
83
無法重複的讀取(Unrepeatable read)
84
Repeatable read
85
幻讀(Phantom read)
• 同一交易期間,讀取到的資料筆數不一致。例如交
易A第一次讀取得到五筆資料,此時交易B新增了一
筆資料,導致交易B再次讀取得到六筆資料
• 如果隔離行為設定為可重複讀取,但發生幻讀現象,
可以設定隔離層級為「可循序」(Serializable),
也就是在有交易時若有資料不一致的疑慮,交易必
須可以照順序逐一進行
86
隔離行為與可預防之問題
87
隔離行為
• 得知是否支援某個隔離行為
88
簡介metadata
• 詮讀資料的資料(Data about data )
• 可以透過Connection的getMetaData()
方法取得DatabaseMetaData物件
• 可以透過ResultSet的getMetaData()方
法,取得ResultSetMetaData物件
89
90
簡介RowSet
• javax.sql.RowSet代表資料的列集合
– 這邊的資料並不一定是資料庫中的資料,可以是
試算表資料、XML資料或任何具有列集合概念的
資料來源
• 是ResultSet的子介面,新增了一些行為,
像是透過setCommand()設定查詢指令、透
過execute()執行查詢指令以填充資料等
91
簡介RowSet
連線式 離線式
92
簡介RowSet
• JdbcRowSet是連線式的RowSet
– 操作JdbcRowSet期間,會保持與資料庫的連線,
可視為取得、操作ResultSet行為封裝,可簡
化JDBC程式的撰寫,或作為JavaBean使用
• CachedRowSet為離線式的RowSet
– 查詢並充填完資料後,就會斷開與資料來源的連
線,而不用佔據相關連線資源,必要也可以再與
資料來源連線進行資料同步
93
簡介RowSet
• 若使用Oracle/Sun JDK附帶的JdbcRowSetImpl,
在JDK6之前,可以如下建立JdbcRowSet實例:
• 在JDK7之後,新增了
javax.sql.rowset.RowSetFactory介面與
javax.sql.rowset.RowSetProvider類別
94
簡介RowSet
• 如果使用Oracle/Sun JDK,以上程式片段會取
得JdbcRowSetImpl實例
• 可以在啟動JVM時,利用系統屬性
"javax.sql.rowset.RowSetFactory"指定其它廠
商實作
95
簡介RowSet
• 使用RowSet查詢資料
96
97
98
簡介RowSet
• 在查詢之後,想要離線進行操作,則可以使
用CachedRowSet或其子介面實作物件
• 使用close()關閉CachedRowSet,若在相
關更新操作之後,想與再與資料來源進行同
步,則可以呼叫acceptChanges()方法
99
簡介RowSet
• WebRowSet是CachedRowSet的子介面,
其不僅具備離線操作,還能進行XML讀寫
100
簡介RowSet
101
簡介RowSet
• FilteredRowSet可以對列集合進行過濾,
實現類似SQL中WHERE等條件式的功能
• JoinRowSet則可以讓你結合兩個RowSet
物件,實現類似SQL中JOIN的功能
• docs.oracle.com/javase/tutorial/jdbc/basics/getti
ngstarted.html
102
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