深入浅出 JDBC 与数据库连接池

在Java开发中，与数据库进行交互是几乎每个项目都离不开的功能。JDBC（Java DataBase Connectivity）作为Java操作数据库的标准规范，为开发者提供了底层的数据库访问支持。而数据库连接池则是提高数据库操作效率和性能的重要工具。本文将结合实际代码示例，带你深入浅出地了解JDBC和数据库连接池的知识与应用。

一、JDBC 基础入门

（一）JDBC 简介

JDBC 是一组 Java API，它允许 Java 程序与各种关系型数据库进行交互。通过 JDBC，我们可以连接到数据库、执行 SQL 语句、处理查询结果等操作。JDBC 的核心类和接口主要集中在 java.sql 和 javax.sql 包中。

（二）JDBC 开发步骤

注册驱动 ：告知程序要使用的数据库驱动。
- 早期做法为使用 DriverManager.registerDriver(new DriverImpl())，但这种方式可能会导致驱动被注册两次。
- 推荐做法是使用 Class.forName("数据库驱动类名")，例如 Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")，这种方式会自动加载驱动。
获取数据库连接 ：通过 DriverManager.getConnection(url, username, password) 方法获取连接。其中，url 指定数据库的连接地址，如 jdbc:mysql://localhost:3306/数据库名。
创建 Statement 对象 ：使用 Connection.createStatement() 方法创建，用于执行 SQL 语句。
执行 SQL 语句 ：
- 查询操作：调用 Statement.executeQuery(sql) 方法执行查询，返回 ResultSet 对象，其中包含查询结果。
- 增删改操作：调用 Statement.executeUpdate(sql) 方法执行，返回受影响的行数。
处理结果集（针对查询操作） ：通过 ResultSet 对象提供的方法（如 next()、getInt()、getString() 等）遍历查询结果并获取数据。
释放资源 ：按照 resultSet → statement → connection 的顺序依次关闭，避免资源泄漏。通常在 finally 块中进行关闭操作。

（三）代码示例：JDBC 查询操作

import java.sql.*;

public class JdbcDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Connection connection = null;
        Statement statement = null;
        ResultSet resultSet = null;
        try {
            // 注册驱动
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            // 获取连接
            connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql:///spring_db", "root", "2020");
            // 创建 Statement
            statement = connection.createStatement();
            // 执行查询
            String sql = "select * from account";
            resultSet = statement.executeQuery(sql);
            // 处理结果集
            while (resultSet.next()) {
                int id = resultSet.getInt("id");
                String name = resultSet.getString("name");
                double money = resultSet.getDouble("money");
                System.out.println("id: " + id + ", name: " + name + ", money: " + money);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 释放资源
            try {
                if (resultSet != null)
                    resultSet.close();
                if (statement != null)
                    statement.close();
                if (connection != null)
                    connection.close();
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

二、JDBC 工具类与配置文件

（一）工具类的作用

为了简化 JDBC 操作代码，提高代码的可维护性和复用性，通常会编写 JDBC 工具类。工具类可以封装注册驱动、获取连接、关闭资源等公共操作。

（二）基于配置文件的工具类

将数据库连接的相关信息（如驱动类名、url、用户名、密码等）配置在 properties 文件中，工具类通过读取配置文件来获取这些信息，使代码更具灵活性，便于后期修改。

1. 配置文件（db.properties）

driverclass=com.mysql.jdbc.Driver
url=jdbc:mysql:///spring_db
username=root
password=2020

2. 工具类代码（JdbcUtils2.java）

import java.io.*;
import java.sql.*;
import java.util.Properties;

public class JdbcUtils2 {
    private static final String driverclass;
    private static final String url;
    private static final String username;
    private static final String password;

    static {
        Properties properties = new Properties();
        InputStream inputStream = JdbcUtils2.class.getResourceAsStream("/db.properties");
        try {
            properties.load(inputStream);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        driverclass = properties.getProperty("driverclass");
        url = properties.getProperty("url");
        username = properties.getProperty("username");
        password = properties.getProperty("password");
    }

    public static void createDriver() {
        try {
            Class.forName(driverclass);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static Connection getConnection() {
        Connection connection = null;
        createDriver();
        try {
            connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return connection;
    }

    public static void close(Connection connection, ResultSet resultSet, Statement statement) throws SQLException {
        if (resultSet != null)
            resultSet.close();
        if (statement != null)
            statement.close();
        if (connection != null)
            connection.close();
    }

    public static void close(Connection connection, Statement statement) throws SQLException {
        if (statement != null)
            statement.close();
        if (connection != null)
            connection.close();
    }
}

三、JDBC 事务管理

（一）事务的概念

事务是数据库中一系列操作的集合，这些操作要么全部成功，要么全部失败回滚。事务具有 ACID 特性：

原子性（Atomicity） ：事务中的操作不可分割，要么全部执行，要么全部不执行。
一致性（Consistency） ：事务执行前后，数据库始终处于一致的状态，符合业务规则和完整性约束。
隔离性（Isolation） ：多个事务并发执行时，相互之间不会产生干扰，一个事务的执行不能被其他事务干扰。
持久性（Durability） ：一旦事务提交，其对数据库的修改将永久保存，即使系统发生故障也不会丢失。

（二）JDBC 中操作事务

在 JDBC 中，通过 Connection 对象来管理事务。

开启事务 ：调用 connection.setAutoCommit(false) 方法，将自动提交模式设置为 false，从而开启事务。
提交事务 ：调用 connection.commit() 方法提交事务，使事务中的所有操作永久生效。
回滚事务 ：调用 connection.rollback() 方法回滚事务，撤销事务中的所有操作，使数据库回到事务开始前的状态。

（三）事务的隔离级别

不同的事务隔离级别可以解决不同的并发问题：

读未提交（Read Uncommitted） ：最低的隔离级别，事务可以读取其他事务未提交的数据，可能导致脏读、不可重复读和幻读问题。
读已提交（Read Committed） ：事务只能读取其他事务已经提交的数据，避免了脏读，但可能仍然存在不可重复读和幻读问题。
可重复读（Repeatable Read） ：保证事务在多次读取同一数据时，结果一致，避免了脏读和不可重复读，但可能出现幻读问题。这是 MySQL 的默认隔离级别。
串行化（Serializable） ：最高的隔离级别，通过强制事务串行执行，避免了脏读、不可重复读和幻读问题，但性能开销较大。

在 JDBC 中，可以通过 connection.setTransactionIsolation(level) 方法设置事务的隔离级别，其中 level 是上述隔离级别的对应常量。

四、数据库连接池

（一）连接池的概念

数据库连接池是应用程序与数据库之间的一组数据库连接的缓存。它预先创建并维护一定数量的数据库连接，当应用程序需要执行数据库操作时，可以从连接池中获取空闲连接，使用完毕后将连接归还到连接池中，而不是直接关闭连接。这样可以避免频繁地创建和销毁数据库连接所带来的性能开销，提高数据库操作的效率。

（二）常见的开源连接池

DBCP（Database Connection Pool） ：Apache 提供的开源连接池，配置简单，但在高并发场景下性能表现一般。
C3P0 ：另一个开源连接池，提供了自动回收空闲连接等功能，配置较为灵活。
Druid ：阿里巴巴开源的数据库连接池，功能强大、性能优秀，还提供了监控和分析数据库访问性能的能力。

（三）使用 Druid 连接池

1. 配置文件（druid.properties）

driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
url=jdbc:mysql:///spring_db
username=root
password=2020
initialSize=5
maxActive=10
maxWait=3000
maxIdle=6
minIdle=3

2. 工具类代码（JdbUtils3.java）

import com.alibaba.druid.pool.DruidDataSourceFactory;
import java.io.*;
import java.sql.*;
import java.util.Properties;

public class JdbUtils3 {
    private static DataSource dataSource;

    static {
        Properties properties = new Properties();
        InputStream inputStream = JdbcUtils2.class.getResourceAsStream("/druid.properties");
        try {
            properties.load(inputStream);
            dataSource = DruidDataSourceFactory.createDataSource(properties);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static Connection getConnection() {
        Connection connection = null;
        try {
            connection = dataSource.getConnection();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return connection;
    }

    public static void close(Connection connection, ResultSet resultSet, Statement statement) throws SQLException {
        if (resultSet != null)
            resultSet.close();
        if (statement != null)
            statement.close();
        if (connection != null)
            connection.close();
    }

    public static void close(Connection connection, Statement statement) throws SQLException {
        if (statement != null)
            statement.close();
        if (connection != null)
            connection.close();
    }
}