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
Michael	99
Bob	85
Bart	59
Lisa	87

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：

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：

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：

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：

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，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。

注 ：如果 MySQL 的版本≥5.5.3，可以把编码设置为utf8mb4，utf8mb4 和utf8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。