15.7 用JDBC连接数据库
15.7 用 JDBC 连接数据库
据估算，将近一半的软件开发都要涉及客户（机）／服务器方面的操作。Java 为自己保证的一项出色能力就是构建与平台无关的客户机／服务器数据库应用。在 Java 1.1 中，这一保证通过 Java 数据库连接（JDBC）实现了。
数据库最主要的一个问题就是各家公司之间的规格大战。确实存在一种“标准”数据库语言，即“结构查询语言”（SQL-92），但通常都必须确切知道自己要和哪家数据库公司打交道，否则极易出问题，尽管存在所谓的“标准”。JDBC 是面向“与平台无关”设计的，所以在编程的时候不必关心自己要使用的是什么数据库产品。然而，从 JDBC 里仍有可能发出对某些数据库公司专用功能的调用，所以仍然不可任性妄为。
和 Java 中的许多 API 一样，JDBC 也做到了尽量的简化。我们发出的方法调用对应于从数据库收集数据时想当然的做法：同数据库连接，创建一个语句并执行查询，然后处理结果集。
为实现这一“与平台无关”的特点，JDBC 为我们提供了一个“驱动程序管理器”，它能动态维护数据库查询所需的所有驱动程序对象。所以假如要连接由三家公司开发的不同种类的数据库，就需要三个单独的驱动程序对象。驱动程序对象会在装载时由“驱动程序管理器”自动注册，并可用 Class.forName()强行装载。
为打开一个数据库，必须创建一个“数据库 URL”，它要指定下述三方面的内容：
(1) 用“jdbc”指出要使用 JDBC。
(2) “子协议”：驱动程序的名字或者一种数据库连接机制的名称。由于 JDBC 的设计从 ODBC 吸收了许多灵感，所以可以选用的第一种子协议就是“jdbc-odbc 桥”，它用“odbc”关键字即可指定。
(3) 数据库标识符：随使用的数据库驱动程序的不同而变化，但一般都提供了一个比较符合逻辑的名称，由数据库管理软件映射（对应）到保存了数据表的一个物理目录。为使自己的数据库标识符具有任何含义，必须用自己的数据库管理软件为自己喜欢的名字注册（注册的具体过程又随运行平台的不同而变化）。
所有这些信息都统一编译到一个字串里，即“数据库 URL”。举个例子来说，若想通过 ODBC 子协议同一个标识为“people”的数据库连接，相应的数据库 URL 可设为：
String dbUrl = "jdbc:odbc:people"
如果通过一个网络连接，数据库 URL 也需要包含对远程机器进行标识的信息。
准备好同数据库连接后，可调用静态方法 DriverManager.getConnection()，将数据库的 URL 以及进入那个数据库所需的用户名密码传递给它。得到的返回结果是一个 Connection 对象，利用它即可查询和操纵数据库。
下面这个例子将打开一个联络信息数据库，并根据命令行提供的参数查询一个人的姓（Last Name）。它只选择那些有 E-mail 地址的人的名字，然后列印出符合查询条件的所有人：
//: Lookup.java
// Looks up email addresses in a
// local database using JDBC
import java.sql.*;
public class Lookup {
public static void main(String[] args) {
String dbUrl = "jdbc:odbc:people";
String user = "";
String password = "";
try {
// Load the driver (registers itself)
Class.forName(
"sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
Connection c = DriverManager.getConnection(
dbUrl, user, password);
Statement s = c.createStatement();
// SQL code:
ResultSet r =
s.executeQuery(
"SELECT FIRST, LAST, EMAIL " +
"FROM people.csv people " +
"WHERE " +
"(LAST='" + args[0] + "') " +
" AND (EMAIL Is Not Null) " +
"ORDER BY FIRST");
while(r.next()) {
// Capitalization doesn't matter:
System.out.println(
r.getString("Last") + ", "
+ r.getString("fIRST")
+ ": " + r.getString("EMAIL") );
}
s.close(); // Also closes ResultSet
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
} ///:~
可以看到，数据库 URL 的创建过程与我们前面讲述的完全一样。在该例中，数据库未设密码保护，所以用户名和密码都是空串。 用 DriverManager.getConnection()建好连接后，接下来可根据结果 Connection 对象创建一个 Statement（语句）对象，这是用 createStatement()方法实现的。根据结果 Statement，我们可调用 executeQuery()，向其传递包含了 SQL-92 标准 SQL 语句的一个字串（不久就会看到如何自动创建这类语句，所以没必要在这里知道关于 SQL 更多的东西）。
executeQuery()方法会返回一个 ResultSet（结果集）对象，它与迭代器非常相似：next()方法将迭代器移至语句中的下一条记录；如果已抵达结果集的末尾，则返回 null。我们肯定能从 executeQuery()返回一个 ResultSet 对象，即使查询结果是个空集（也就是说，不会产生一个异常）。注意在试图读取任何记录数据之前，都必须调用一次 next()。若结果集为空，那么对 next()的这个首次调用就会返回 false。对于结果集中的每条记录，都可将字段名作为字串使用（当然还有其他方法），从而选择不同的字段。另外要注意的是字段名的大小写是无关紧要的——SQL 数据库不在乎这个问题。为决定返回的类型，可调用 getString()，getFloat()等等。到这个时候，我们已经用 Java 的原始格式得到了自己的数据库数据，接下去可用 Java 代码做自己想做的任何事情了。
15.7.1 让示例运行起来
就 JDBC 来说，代码本身是很容易理解的。最令人迷惑的部分是如何使它在自己特定的系统上运行起来。之所以会感到迷惑，是由于它要求我们掌握如何才能使 JDBC 驱动程序正确装载，以及如何用我们的数据库管理软件来设置一个数据库。 当然，具体的操作过程在不同的机器上也会有所区别。但这儿提供的在 32 位 Windows 环境下操作过程可有效帮助大家理解在其他平台上的操作。
- 步骤 1：寻找 JDBC 驱动程序
上述程序包含了下面这条语句：
Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
这似乎暗示着一个目录结构，但大家不要被它蒙骗了。在我手上这个 JDK 1.1 安装版本中，根本不存在叫作 JdbcOdbcDriver.class 的一个文件。所以假如在看了这个例子后去寻找它，那么必然会徒劳而返。另一些人提供的例子使用的是一个假名字，如“myDriver.ClassName”，但人们从字面上得不到任何帮助。事实上，上述用于装载 jdbc-odbc 驱动程序（实际是与 JDK 1.1 配套提供的唯一驱动）的语句在联机文档的多处地方均有出现（特别是在一个标记为“JDBC-ODBC Bridge Driver”的页内）。若上面的装载语句不能工作，那么它的名字可能已随着 Java 新版本的发布而改变了；此时应到联机文档里寻找新的表述方式。
若装载语句出错，会在这个时候得到一个异常。为了检验驱动程序装载语句是不是能正常工作，请将该语句后面直到 catch 从句之间的代码暂时设为注释。如果程序运行时未出现异常，表明驱动程序的装载是正确的。
- 步骤 2：配置数据库
同样地，我们只限于在 32 位 Windows 环境中工作；您可能需要研究一下自己的操作系统，找出适合自己平台的配置方法。
首先打开控制面板。其中可能有两个图标都含有“ODBC”字样，必须选择那个“32 位 ODBC”，因为另一个是为了保持与 16 位软件的向后兼容而设置的，和 JDBC 混用没有任何结果。双击“32 位 ODBC”图标后，看到的应该是一个卡片式对话框，上面一排有多个卡片标签，其中包括“用户 DSN”、“系统 DSN”、“文件 DSN”等等。其中，“DSN”代表“数据源名称”（Data Source Name）。它们都与 JDBC-ODBC 桥有关，但设置数据库时唯一重要的地方“系统 DSN”。尽管如此，由于需要测试自己的配置以及创建查询，所以也需要在“文件 DSN”中设置自己的数据库。这样便可让 Microsoft Query 工具（与 Microsoft Office 配套提供）正确地找到数据库。注意一些软件公司也设计了自己的查询工具。
最有趣的数据库是我们已经使用过的一个。标准 ODBC 支持多种文件格式，其中包括由不同公司专用的一些格式，如 dBASE。然而，它也包括了简单的“逗号分隔 ASCII”格式，它几乎是每种数据工具都能够生成的。就目前的例子来说，我只选择自己的“people”数据库。这是我多年来一直在维护的一个数据库，中间使用了各种联络管理工具。我把它导出成为一个逗号分隔的 ASCII 文件（一般有个.csv 扩展名，用 Outlook Express 导出通信簿时亦可选用同样的文件格式）。在“文件 DSN”区域，我按下“添加”按钮，选择用于控制逗号分隔 ASCII 文件的文本驱动程序（Microsoft Text Driver），然后撤消对“使用当前目录”的选择，以便导出数据文件时可以自行指定目录。
大家会注意到在进行这些工作的时候，并没有实际指定一个文件，只是一个目录。那是因为数据库通常是由某个目录下的一系列文件构成的（尽管也可能采用其他形式）。每个文件一般都包含了单个“数据表”，而且 SQL 语句可以产生从数据库中多个表摘取出来的结果（这叫作“联合”，或者 join）只包含了单张表的数据库（就象目前这个）通常叫作“平面文件数据库”。对于大多数问题，如果已经超过了简单的数据存储与获取力所能及的范围，那么必须使用多个数据表。通过“联合”，从而获得希望的结果。我们把这些叫作“关系型”数据库。
- 步骤 3：测试配置
为了对配置进行测试，需用一种方式核实数据库是否可由查询它的一个程序“见到”。当然，可以简单地运行上述的 JDBC 示范程序，并加入下述语句：
Connection c = DriverManager.getConnection(
dbUrl, user, password);
若掷出一个异常，表明你的配置有误。
然而，此时很有必要使用一个自动化的查询生成工具。我使用的是与 Microsoft Office 配套提供的 Microsoft Query，但你完全可以自行选择一个。查询工具必须知道数据库在什么地方，而 Microsoft Query 要求我进入 ODBC Administrator 的“文件 DSN”卡片，并在那里新添一个条目。同样指定文本驱动程序以及保存数据库的目录。虽然可将这个条目命名为自己喜欢的任何东西，但最好还是使用与“系统 DSN”中相同的名字。
做完这些工作后，再用查询工具创建一个新查询时，便会发现自己的数据库可以使用了。
- 步骤 4：建立自己的 SQL 查询
我用 Microsoft Query 创建的查询不仅指出目标数据库存在且次序良好，也会自动生成 SQL 代码，以便将其插入我自己的 Java 程序。我希望这个查询能够检查记录中是否存在与启动 Java 程序时在命令行键入的相同的“姓”（Last Name）。所以作为一个起点，我搜索自己的姓“Eckel”。另外，我希望只显示出有对应 E-mail 地址的那些名字。创建这个查询的步骤如下：
(1) 启动一个新查询，并使用查询向导（Query Wizard）。选择“people”数据库（等价于用适应的数据库 URL 打开数据库连接）。
(2) 选择数据库中的“people”表。从这张数据表中，选择 FIRST，LAST 和 EMAIL 列。
(3) 在“Filter Data”（过滤器数据库）下，选择 LAST，并选择“equals”（等于），加上参数 Eckel。点选“And”单选钮。
(4) 选择 EMAIL，并选中“Is not Null”（不为空）。
(5) 在“Sort By”下，选择 FIRST。
查询结果会向我们展示出是否能得到自己希望的东西。 现在可以按下 SQL 按钮。不需要我们任何方面的介入，正确的 SQL 代码会立即弹现出来，以便我们粘贴和复制。对于这个查询，相应的 SQL 代码如下：
SELECT people.FIRST, people.LAST, people.EMAIL
FROM people.csv people
WHERE (people.LAST='Eckel') AND
(people.EMAIL Is Not Null)
ORDER BY people.FIRST
若查询比较复杂，手工编码极易出错。但利用一个查询工具，就可以交互式地测试自己的查询，并自动获得正确的代码。事实上，亲手为这些事情编码是难以让人接受的。
- 步骤 5：在自己的查询中修改和粘贴
我们注意到上述代码与程序中使用的代码是有所区别的。那是由于查询工具对所有名字都进行了限定，即便涉及的仅有一个数据表（若真的涉及多个数据表，这种限定可避免来自不同表的同名数据列发生冲突）。由于这个查询只需要用到一个数据表，所以可考虑从大多数名字中删除“people”限定符，就象下面这样：
SELECT FIRST, LAST, EMAIL
FROM people.csv people
WHERE (LAST='Eckel') AND
(EMAIL Is Not Null)
ORDER BY FIRST
此外，我们不希望“硬编码”这个程序，从而只能查找一个特定的名字。相反，它应该能查找我们在命令行动态提供的一个名字。所以还要进行必要的修改，并将 SQL 语句转换成一个动态生成的字串。如下所示：
"SELECT FIRST, LAST, EMAIL " +
"FROM people.csv people " +
"WHERE " +
"(LAST='" + args[0] + "') " +
" AND (EMAIL Is Not Null) " +
"ORDER BY FIRST");
SQL 还有一种方式可将名字插入一个查询，名为“程序”（Procedures），它的速度非常快。但对于我们的大多数实验性数据库操作，以及一些初级应用，用 Java 构建查询字串已经很不错了。
从这个例子可以看出，利用目前找得到的工具——特别是查询构建工具——涉及 SQL 及 JDBC 的数据库编程是非常简单和直观的。
15.7.2 查找程序的 GUI 版本
最好的方法是让查找程序一直保持运行，要查找什么东西时只需简单地切换到它，并键入要查找的名字即可。下面这个程序将查找程序作为一个“application/applet”创建，且添加了名字自动填写功能，所以不必键入完整的姓，即可看到数据：
//: VLookup.java
// GUI version of Lookup.java
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.applet.*;
import java.sql.*;
public class VLookup extends Applet {
String dbUrl = "jdbc:odbc:people";
String user = "";
String password = "";
Statement s;
TextField searchFor = new TextField(20);
Label completion =
new Label(" ");
TextArea results = new TextArea(40, 20);
public void init() {
searchFor.addTextListener(new SearchForL());
Panel p = new Panel();
p.add(new Label("Last name to search for:"));
p.add(searchFor);
p.add(completion);
setLayout(new BorderLayout());
add(p, BorderLayout.NORTH);
add(results, BorderLayout.CENTER);
try {
// Load the driver (registers itself)
Class.forName(
"sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
Connection c = DriverManager.getConnection(
dbUrl, user, password);
s = c.createStatement();
} catch(Exception e) {
results.setText(e.getMessage());
}
}
class SearchForL implements TextListener {
public void textValueChanged(TextEvent te) {
ResultSet r;
if(searchFor.getText().length() == 0) {
completion.setText("");
results.setText("");
return;
}
try {
// Name completion:
r = s.executeQuery(
"SELECT LAST FROM people.csv people " +
"WHERE (LAST Like '" +
searchFor.getText() +
"%') ORDER BY LAST");
if(r.next())
completion.setText(
r.getString("last"));
r = s.executeQuery(
"SELECT FIRST, LAST, EMAIL " +
"FROM people.csv people " +
"WHERE (LAST='" +
completion.getText() +
"') AND (EMAIL Is Not Null) " +
"ORDER BY FIRST");
} catch(Exception e) {
results.setText(
searchFor.getText() + "\n");
results.append(e.getMessage());
return;
}
results.setText("");
try {
while(r.next()) {
results.append(
r.getString("Last") + ", "
+ r.getString("fIRST") +
": " + r.getString("EMAIL") + "\n");
}
} catch(Exception e) {
results.setText(e.getMessage());
}
}
}
public static void main(String[] args) {
VLookup applet = new VLookup();
Frame aFrame = new Frame("Email lookup");
aFrame.addWindowListener(
new WindowAdapter() {
public void windowClosing(WindowEvent e) {
System.exit(0);
}
});
aFrame.add(applet, BorderLayout.CENTER);
aFrame.setSize(500,200);
applet.init();
applet.start();
aFrame.setVisible(true);
}
} ///:~
数据库的许多逻辑都是相同的，但大家可看到这里添加了一个 TextListener，用于监视在 TextField（文本字段）的输入。所以只要键入一个新字符，它首先就会试着查找数据库中的“姓”，并显示出与当前输入相符的第一条记录（将其置入 completion Label，并用它作为要查找的文本）。因此，只要我们键入了足够的字符，使程序能找到与之相符的唯一一条记录，就可以停手了。
15.7.3 JDBC API 为何如何复杂
阅览 JDBC 的联机帮助文档时，我们往往会产生畏难情绪。特别是 DatabaseMetaData 接口——与 Java 中看到的大多数接口相反，它的体积显得非常庞大——存在着数量众多的方法，比如 dataDefinitionCausesTransactionCommit()，getMaxColumnNameLength()，getMaxStatementLength()，storesMixedCaseQuotedIdentifiers()，supportsANSI92IntermediateSQL()，supportsLimitedOuterJoins()等等。它们有这儿有什么意义吗？
正如早先指出的那样，数据库起初一直处于一种混乱状态。这主要是由于各种数据库应用提出的要求造成的，所以数据库工具显得非常“强大”——换言之，“庞大”。只是近几年才涌现出了 SQL 的通用语言（常用的还有其他许多数据库语言）。但即便象 SQL 这样的“标准”，也存在无数的变种，所以 JDBC 必须提供一个巨大的 DatabaseMetaData 接口，使我们的代码能真正利用当前要连接的一种“标准”SQL 数据库的能力。简言之，我们可编写出简单的、能移植的 SQL。但如果想优化代码的执行速度，那么为了适应不同数据库类型的特点，我们的编写代码的麻烦就大了。
当然，这并不是 Java 的缺陷。数据库产品之间的差异是我们和 JDBC 都要面对的一个现实。但是，如果能编写通用的查询，而不必太关心性能，那么事情就要简单得多。即使必须对性能作一番调整，只要知道最终面向的平台，也不必针对每一种情况都编写不同的优化代码。
在 Sun 发布的 Java 1.1 产品中，配套提供了一系列电子文档，其中有对 JDBC 更全面的介绍。此外，在由 Hamilton Cattel 和 Fisher 编著、Addison-Wesley 于 1997 年出版的《JDBC Database Access with Java》中，也提供了有关这一主题的许多有用资料。同时，书店里也经常出现一些有关 JDBC 的新书。