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在Java生态系统中,与数据库进行交互是一项基础且核心的任务，JDBC（Java Database Connectivity，Java数据库连接）正是为此而设计的一套标准的API（应用程序编程接口），它提供了一组统一的接口和类，使得Java程序能够执行SQL语句，与各种关系型数据库（如MySQL, PostgreSQL, Oracle, SQL Server等）进行通信，理解JDBC的工作原理，是掌握Java后端开发的必经之路，本文将系统性地阐述如何通过JDBC访问数据库，从核心步骤到代码实践，深入浅出地解析这一过程。

JDBC访问数据库的核心步骤

使用JDBC连接并操作数据库,通常遵循一个固定且逻辑清晰的流程，可以概括为以下六个核心步骤。

第一步：加载并注册数据库驱动

这是JDBC与特定数据库“握手”的第一步，每个数据库厂商都会提供实现JDBC接口的驱动程序（通常是一个JAR包），加载驱动的目的是告诉Java虚拟机（JVM）我们即将使用的是哪种数据库。

在早期的JDBC版本中,我们通常使用Class.forName()方法显式地加载驱动类，加载MySQL驱动：

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

这行代码会触发驱动类的静态代码块,从而向DriverManager注册一个驱动实例，自JDBC 4.0起，引入了自动注册机制，只要驱动的JAR包在项目的类路径（classpath）中，应用程序启动时，服务提供者接口（SPI）会自动扫描并加载驱动，无需再手动调用Class.forName()，尽管如此，了解这一历史机制对于理解JDBC的演进和维护旧项目依然有帮助。

第二步：建立数据库连接

驱动注册成功后,就可以通过DriverManager类来获取与数据库的物理连接了。DriverManager是JDBC的管理层，负责处理驱动程序的加载和建立连接，核心方法是getConnection()，它需要三个关键参数：

1. 数据库URL：一个字符串，用于唯一标识一个数据库，其标准格式为 jdbc:子协议:子名称。

   • jdbc：协议，这是固定的。
   • 子协议：数据库的名称，如mysql, postgresql, oracle。
   • 子名称：数据库的地址、端口和数据库名称。//localhost:3306/mydatabase。

   一个完整的MySQL URL示例：jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase?useSSL=false&serverTimezone=UTC

2. 用户名：访问数据库的合法用户名。

3. 密码：对应用户名的密码。

示例代码如下：

String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase";
String user = "root";
String password = "your_password";
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);

如果所有参数正确,此方法将返回一个Connection对象，它代表了与数据库的一个会话连接。

第三步：创建Statement对象

获取到Connection对象后，我们需要通过它来创建一个Statement对象。Statement是执行SQL语句的载体，JDBC提供了三种类型的Statement：

• Statement：用于执行静态的SQL语句，它在每次执行时都会将SQL语句发送给数据库进行编译，简单易用，但存在SQL注入的风险，且执行效率相对较低。
• PreparedStatement：预编译的SQL语句，它是Statement的子接口，性能更好，最重要的是能够有效防止SQL注入攻击。在实际开发中，强烈推荐使用PreparedStatement，SQL语句中的参数值用问号作为占位符。
• CallableStatement：用于执行数据库存储过程。

创建PreparedStatement的示例：

String sql = "SELECT id, name, email FROM users WHERE id = ?";
PreparedStatement pstmt = connection.prepareStatement(sql);

第四步：执行SQL语句

通过Statement或PreparedStatement对象，我们可以执行SQL语句，根据SQL类型的不同，调用不同的方法：

• ResultSet executeQuery(String sql)：用于执行SELECT查询语句，返回一个ResultSet对象，其中包含了查询结果集。
• int executeUpdate(String sql)：用于执行INSERT, UPDATE, DELETE等修改数据的语句，以及DDL语句（如CREATE TABLE），返回一个整数，表示受影响的行数。
• boolean execute(String sql)：可以执行任何类型的SQL语句，如果执行后第一个结果是ResultSet，则返回true；否则返回false。

对于PreparedStatement，执行时无需再传入SQL字符串，只需设置参数后调用相应方法即可：

pstmt.setInt(1, 101); // 设置第一个占位符(?)的值为101
ResultSet rs = pstmt.executeQuery();

第五步：处理结果集

如果执行的是查询操作,executeQuery()会返回一个ResultSet对象，这个对象就像一个指向查询结果行的游标，初始位置在第一行之前，我们可以使用while(rs.next())循环来遍历结果集。rs.next()方法会将游标移动到下一行，如果存在下一行则返回true。

在循环内部,可以通过getXXX()方法（如getString(), getInt(), getDate()等）来获取当前行中指定列的数据，可以通过列名（推荐，更易维护）或列索引（从1开始）来获取。

while (rs.next()) {
    int id = rs.getInt("id");
    String name = rs.getString("name");
    String email = rs.getString("email");
    System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name + ", Email: " + email);
}

第六步：释放资源

资源释放是至关重要的一步,但常常被初学者忽略，JDBC对象（Connection, Statement, ResultSet）都占用了数据库和系统的宝贵资源，必须在使用完毕后显式关闭，关闭的顺序与创建的顺序相反：先关闭ResultSet，再关闭Statement（或PreparedStatement），最后关闭Connection。

为了确保资源在任何情况下（包括发生异常时）都能被释放，最佳实践是将关闭操作放在finally块中，从Java 7开始，更推荐使用try-with-resources语句，它能自动管理资源的关闭，代码更简洁、安全。

// 使用 try-with-resources 自动关闭资源
try (Connection conn = DriverManager.getConnection(url, user, password);
     PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
    pstmt.setInt(1, 101);
    try (ResultSet rs = pstmt.executeQuery()) {
        while (rs.next()) {
            // ...处理结果集
        }
    }
} catch (SQLException e) {
    e.printStackTrace();
}

核心接口小编总结

为了更直观地理解JDBC的核心组件,下表小编总结了几个关键接口及其作用：

JDBC作为Java数据库编程的基石,虽然其原生API使用起来略显繁琐，但它提供了一套强大而灵活的底层机制，掌握了上述六个步骤，就意味着掌握了与任何关系型数据库交互的基本能力，在现代Java开发中，虽然我们更多地使用MyBatis、Hibernate、JPA等框架，它们极大地简化了数据库操作，但这些框架本质上都是对JDBC的封装和优化，深刻理解JDBC的工作原理，不仅能帮助我们更好地使用这些高级框架，还能在遇到复杂问题或需要进行性能调优时，追溯到问题的根源，从而游刃有余地解决挑战。

相关问答FAQs

问1：JDBC和数据库连接池（如HikariCP, Druid）有什么区别和联系？

答： JDBC是一套API规范，它定义了Java程序如何与数据库交互的接口和类，是“做什么”的标准，而数据库连接池是一种基于JDBC API实现的技术模式，它关注的是“如何做得更好”。

它们的联系在于：连接池内部管理着多个数据库连接（这些连接就是通过JDBC的DriverManager.getConnection()创建的Connection对象），当应用程序需要连接时，连接池会直接“借”出一个已创建好的空闲连接，而不是让应用程序每次都去物理创建一个新的连接，当应用程序使用完毕，连接池会将连接“收回”，而不是将其物理关闭。

区别在于目的和效果：

• JDBC：提供了建立连接和执行SQL的能力，但每次创建和销毁连接的开销很大。
• 连接池：通过复用连接，显著减少了创建和销毁连接带来的性能损耗和系统资源消耗，从而提高了应用的响应速度和吞吐量，可以说，连接池是JDBC在生产环境中高性能应用的必备优化技术。

问2：为什么在实际开发中强烈推荐使用PreparedStatement而不是Statement？

答： 推荐使用PreparedStatement主要基于两个核心优势：安全性和性能。

1. 安全性（防止SQL注入）：Statement通过简单的字符串拼接来构建SQL，如果用户输入的数据中包含恶意的SQL片段，就可能被拼接并执行，导致SQL注入攻击。"SELECT * FROM users WHERE name = '" + userName + "'"，如果userName被输入为' OR '1'='1，SQL就会变成SELECT * FROM users WHERE name = '' OR '1'='1'，从而绕过验证，而PreparedStatement使用预编译和参数占位符，它会先将SQL语句结构发送给数据库进行编译，然后再将用户输入的参数作为纯数据填入，这样，即使用户输入了恶意代码，数据库也只会将其视为普通字符串，而不会作为SQL命令执行，从而从根本上杜绝了SQL注入的风险。

2. 性能（预编译）：数据库对于SQL语句的执行，包括了解析、编译、优化等步骤，这些是比较耗时的。Statement每次执行时，数据库都需要重新处理完整的SQL语句，而PreparedStatement的SQL语句在创建时（或首次执行时）就会被预编译，后续再执行相同的SQL语句（只是参数不同），数据库可以直接复用已编译的执行计划，只需替换参数即可，大大提高了执行效率，尤其是在需要批量执行或重复执行相似SQL的场景下，性能优势尤为明显。