Lesson: JDBC Basics
In this lesson you will learn the basics of the JDBC API.
- Getting Started sets up a basic database development environment and shows you how to compile and run the JDBC tutorial samples.
- Processing SQL Statements with JDBC outlines the steps required to process any SQL statement. The pages that follow describe these steps in more detail:
- Establishing a Connection connects you to your database.
- Connecting with DataSource Objects shows you how to connect to your database with DataSource objects, the preferred way of getting a connection to a data source.
- Handling SQLExceptions shows you how to handle exceptions caused by database errors.
- Setting Up Tables describes all the database tables used in the JDBC tutorial samples and how to create and populate tables with JDBC API and SQL scripts.
- Retrieving and Modifying Values from Result Sets develop the process of configuring your database, sending queries, and retrieving data from your database.
- Using Prepared Statements describes a more flexible way to create database queries.
- Using Transactions shows you how to control when a database query is actually executed.
- Using JdbcRowSet Objects
- Using CachedRowSetObjets
- Using JoinRowSet Objects
- Using FilteredRowSet Objects
- Using WebRowSet Objects
- Using Large Objects
- Using SQLXML Objects
- Using Array Objects
- Using DISTINCT Data Type
- Using Structured Objects
- Using Customized Type Mappings
- Using Datalink Objects
- Using RowId Objects
Lesson: JDBC Introduction
The JDBC API is a Java API that can access any kind of tabular data, especially data stored in a relational database.
JDBC helps you to write Java applications that manage these three programming activities:
- Connect to a data source, like a database
- Send queries and update statements to the database
- Retrieve and process the results received from the database in answer to your query
The following simple code fragment gives a simple example of these three steps:
public void connectToAndQueryDatabase(String username, String password) < Connection con = DriverManager.getConnection( "jdbc:myDriver:myDatabase", username, password); Statement stmt = con.createStatement(); ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT a, b, c FROM Table1"); while (rs.next()) < int x = rs.getInt("a"); String s = rs.getString("b"); float f = rs.getFloat("c"); >>
This short code fragment instantiates a DriverManager object to connect to a database driver and log into the database, instantiates a Statement object that carries your SQL language query to the database; instantiates a ResultSet object that retrieves the results of your query, and executes a simple while loop, which retrieves and displays those results. It’s that simple.
JDBC Product Components
JDBC includes four components:
- The JDBC API — The JDBC™ API provides programmatic access to relational data from the Java™ programming language. Using the JDBC API, applications can execute SQL statements, retrieve results, and propagate changes back to an underlying data source. The JDBC API can also interact with multiple data sources in a distributed, heterogeneous environment. The JDBC API is part of the Java platform, which includes the Java™ Standard Edition (Java™ SE ) and the Java™ Enterprise Edition (Java™ EE). The JDBC 4.0 API is divided into two packages: java.sql and javax.sql. Both packages are included in the Java SE and Java EE platforms.
- JDBC Driver Manager — The JDBC DriverManager class defines objects which can connect Java applications to a JDBC driver. DriverManager has traditionally been the backbone of the JDBC architecture. It is quite small and simple. The Standard Extension packages javax.naming and javax.sql let you use a DataSource object registered with a Java Naming and Directory Interface™ (JNDI) naming service to establish a connection with a data source. You can use either connecting mechanism, but using a DataSource object is recommended whenever possible.
- JDBC Test Suite — The JDBC driver test suite helps you to determine that JDBC drivers will run your program. These tests are not comprehensive or exhaustive, but they do exercise many of the important features in the JDBC API.
- JDBC-ODBC Bridge — The Java Software bridge provides JDBC access via ODBC drivers. Note that you need to load ODBC binary code onto each client machine that uses this driver. As a result, the ODBC driver is most appropriate on a corporate network where client installations are not a major problem, or for application server code written in Java in a three-tier architecture.
This Trail uses the first two of these four JDBC components to connect to a database and then build a java program that uses SQL commands to communicate with a test relational database. The last two components are used in specialized environments to test web applications, or to communicate with ODBC-aware DBMSs.
Часть 1. Введение в SQL
Эта статья открывает небольшой цикл, посвященный азам взаимодействия с базами данных (БД) в Java и введению в SQL. Многие программы заняты обработкой и модификацией информации, её поддержкой в актуальном состоянии. Поскольку данные — весьма важная часть логики программ, то под них зачастую выделяют отдельное хранилище. Информация в нём структурирована и подчинена специальным правилам, чтобы обеспечить правильность обработки и хранения. Доступ к данным и их изменение осуществляется с помощью специального языка запросов — SQL (Structured Query Language).
Система управления базами данных — это ПО, которое обеспечивает взаимодействие разных внешних программ с данными и дополнительные службы (журналирование, восстановление, резервное копирование и тому подобное), в том числе посредством SQL. То есть программная прослойка между данными и внешними программами с ними работающими. В этой части ответим на вопросы что такое SQL, что такое SQL сервер и создадим первую программу для взаимодействия с СУБД.
Виды СУБД
- Иерархические. Данные организованы в виде древовидной структуры. Пример — файловая система, которая начинается с корня диска и далее прирастает ветвями файлов разных типов и папок разной степени вложенности.
- Сетевые. Видоизменение иерархической, у каждого узла может быть больше одного родителя.
- Объектно-ориентированные. Данные организованы в виде классов/объектов c их атрибутами и принципами взаимодействия согласно ООП.
- Реляционные. Данные этого вида СУБД организованы в таблицах. Таблицы могут быть связаны друг с другом, информация в них структурирована.
SQL
- Что такое SQL-Сервер и как он работает? Взаимодействие с СУБД происходит по клиент-серверному принципу. Некая внешняя программа посылает запрос в виде операторов и команд на языке SQL, СУБД его обрабатывает и высылает ответ. Для упрощения примем, что SQL Сервер = СУБД.
- Data Definition Language (DDL) – определения данных. Создание структуры БД и её объектов;
- Data Manipulation Language(DML) – собственно взаимодействие с данными: вставка, удаление, изменение и чтение;
- Transaction Control Language (TCL) – управление транзакциями;
- Data Control Language(DCL) – управление правами доступа к данным и структурам БД.
JDBC
В 80-е годы прошлого века персональные компьютеры типа PC XT/AT завоевали рынок. Во многом это произошло благодаря модульности их конструкции. Это означает, что пользователь мог довольно просто менять ту или иную составную часть своего компьютера (процессор, видеокарту, диски и тому подобное). Это замечательное свойство сохранилось и поныне: мы меняем видеокарту и обновляем драйвер (иногда он и вовсе обновляется сам, в автоматическом режиме). Чаще всего при таких манипуляциях ничего плохого не происходит, и существующие программы продолжат работать с обновившейся системой без переустановки. Аналогично и для работы в Java с СУБД. Для стандартизации работы с SQL-серверами взаимодействие с ней можно выполнять через единую точку — JDBC (Java DataBase Connectivity). Она представляет собой реализацию пакета java.sql для работы с СУБД. Производители всех популярных SQL-серверов выпускают для них драйверы JDBC. Рассмотрим схему ниже. Приложение использует экземпляры классов из java.sql. Затем мы передаем необходимые команды для получения/модификации данных. Далее java.sql через jdbc-драйвер взаимодействует с СУБД и возвращает нам готовый результат. Для перехода на СУБД другого производителя часто достаточно сменить JDBC и выполнить базовые настройки. Остальные части программы при этом не меняются.
Первая программа
Приступим к практической части. Создадим Java-проект с помощью IDE JetBrains IntelliJ IDEA. Заметим, что редакция Ultimate Edition содержит в своём составе замечательный инструмент для работы с SQL и БД — Data Grip. Однако она платная для большинства пользователей. Так что нам для учебных целей остается использовать общедоступную IntelliJ IDEA Community Edition. Итак:
- Запускаем IDE и создадём новый проект:
- Выбираем Java-проект, указываем версию SDK (в примере JDK8, однако это не критично):
- На следующем шаге выбираем в качестве типа консольное приложение:
- Указываем имя проекта, пакет и его размещение на диске (я создал специально для этого отдельную директорию):
- Отложим на минуту IDE и загрузим c www.h2database.com необходимый JDBC-файл для работы c СУБД H2 (download platform independent ZIP):
- Заходим внутрь скачанного файла (нас интересует jar-файл по пути h2\bin, который нам далее понадобится, скопируем его):
- Возвращаемся в IDE и создаём в корне проекта директории: db, где будут размещены файлы с данными СУБД; lib – здесь JAR-библиотека JDBC:
- Переносим в директорию lib jar-файл из шага 6, и добавим его в проект как библиотеку:
- Переименуем java-файл в src/sql/demo на StockExchange.java (если забыли, мы собираемся эмулировать простую «биржу»), поменяем его содержимое и запустим:
Теперь мы умеем подключаться к СУБД и отключаться от неё. Каждый шаг отражается в консоли. При первом подключении к СУБД создаётся файл базы данных stockExchange.mv.db.
Разбор кода
package sql.demo; import java.sql.*; public class StockExchangeDB < // Блок объявления констант public static final String DB_URL = "jdbc:h2:/c:/JavaPrj/SQLDemo/db/stockExchange"; public static final String DB_Driver = "org.h2.Driver"; public static void main(String[] args) < try < Class.forName(DB_Driver); //Проверяем наличие JDBC драйвера для работы с БД Connection connection = DriverManager.getConnection(DB_URL);//соединениесБД System.out.println("Соединение с СУБД выполнено."); connection.close(); // отключение от БД System.out.println("Отключение от СУБД выполнено."); >catch (ClassNotFoundException e) < e.printStackTrace(); // обработка ошибки Class.forName System.out.println("JDBC драйвер для СУБД не найден!"); >catch (SQLException e) < e.printStackTrace(); // обработка ошибок DriverManager.getConnection System.out.println("Ошибка SQL !"); >> >
Блок констант:
- DB_Driver: Здесь мы определили имя драйвера, которое можно узнать, например, кликнув мышкой на подключенную библиотеку и развернув её структуру в директории lib текущего проекта.
- DB_URL: Адрес нашей базы данных. Состоит из данных, разделённых двоеточием:
- Протокол=jdbc
- Вендор (производитель/наименование) СУБД=h2
- Расположение СУБД, в нашем случае путь до файла (c:/JavaPrj/SQLDemo/db/stockExchange). Для сетевых СУБД тут дополнительно указываются имена или IP адреса удалённых серверов, TCP/UDP номера портов и так далее.
Обработка ошибок:
Вызов методов нашего кода может вернуть ошибки, на которые следует обратить внимание. На данном этапе мы просто информируем о них в консоли. Заметим, что ошибки при работе с СУБД — это чаще всего SQLException.
Логика работы:
- Class.forName(DB_Driver) – убеждаемся в наличии соответствующего JDBC-драйвера (который мы ранее загрузили и установили).
- DriverManager.getConnection(DB_URL) – устанавливаем соединение СУБД. По переданному адресу, JDBC сама определит тип и местоположение нашей СУБД и вернёт Connection, который мы можем использовать для связи с БД.
- connection.close() – закрываем соединение с СУБД и завершаем работу с программой.