JDBC分析驱动加载全过程

最新推荐文章于 2025-01-23 12:22:18 发布

iteye_10223

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分类专栏： java 文章标签： JDBC SQL 应用服务器 OO JNI

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/iteye_10223/article/details/81933303

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本文深入解析JDBC框架的Driver接口和DriverManager类，探讨热插拔特性、驱动加载顺序及连接建立过程。通过实例展示了如何注册数据库驱动并建立连接。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

首先介绍一下，JDBC框架做到了热插拔。

一.Driver接口

//Driver.java

package java.sql;

public interface Driver {

Connection connect(String url, java.util.Properties info) throws SQLException;

boolean acceptsURL(String url) throws SQLException;

DriverPropertyInfo[] getPropertyInfo(String url, java.util.Properties info) throws SQLException;

int getMajorVersion(); // 返回驱动的主版本号

int getMinorVersion(); // 返回驱动的次版本号

boolean jdbcCompliant(); // 是否兼容于 JDBC 标准

这个就是java的Driver接口，非常简单，任何一个数据库驱动提供商都需要实现该接口，而DriverManager等类中使用Driver时都是直接使用Driver接口，这样就做到了实现与逻辑相分离。也就是OO中提到的依赖反转，实现与逻辑可以由不同的专业人员去实现。

JDBC Framework 中允许加载多个数据库的驱动！相应地，一般建议数据库提供商的驱动必须小一点，从而保证在加载多个驱动后不会占用太多的内存。

二.DriverManager类

DriverManager可以建立数据库连接，我们把它按功能分为3部：1. 初始化； 2. 驱动的注册、查询、取消注册； 3. 建立连接； 4. 日志相关。

先看其中代码，有一个类

// DriverInfo is a package-private support class.
class DriverInfo {
    Driver         driver;
    Class          driverClass;
    String         driverClassName;

    public String toString() {
    return ("driver[className=" + driverClassName + "," + driver + "]");
    }
}

他包含了Driver的相关信息，是一个辅助类。

再看DriverManager的构造

/* Prevent the DriverManager class from being instantiated. */
private DriverManager(){}

是一个私有的构造，说明它不能被实例，只能用静态方法，是一个工具类，创建连接的工具类。

1.初始化

private static boolean initialized = false; // 是否初始化的标记，默认当然是否了

static void initialize() {
        if (initialized) {
            return;                                                     //初始化过就直接return
        }
        initialized = true;                                         //没初始化就改成已初始化标记
        loadInitialDrivers();                                     //加载驱动集
        println("JDBC DriverManager initialized");
    }

private static boolean initialized = false; // 是否初始化的标记，默认当然是否了

// 真正的初始化方法

static void initialize() {

if (initialized) { return; } // 已经初始化就返回！（初始化了就算了）

initialized = true; // 设置此标识符，表示已经完成初始化工作

loadInitialDrivers(); // 初始化工作主要是完成所有驱动的加载

println("JDBC DriverManager initialized");

}

// 初始化方法中完成加载所有系统提供的驱动的方法

private static void loadInitialDrivers() {

String drivers;

try {

drivers = (String) java.security.AccessController.doPrivileged(

new sun.security.action.GetPropertyAction("jdbc.drivers"));

// 得到系统属性 "jdbc.drivers" 对应的驱动的驱动名（这可是需要许可的哦！）。

} catch (Exception ex) {

drivers = null;

}

Iterator ps = Service.providers(java.sql.Driver.class); // 从系统服务中加载驱动

while (ps.hasNext()) { // 加载这些驱动，从而实例化它们

ps.next();

}

println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);

if (drivers == null) { return; } // 系统属性未指定驱动则返回

while (drivers.length() != 0) { // 循环过程，讲解见下面

int x = drivers.indexOf(':');

String driver;

if (x < 0) {

driver = drivers;

drivers = "";

} else {

driver = drivers.substring(0, x);

drivers = drivers.substring(x+1);

}

if (driver.length() == 0) { continue; }

try {

println("DriverManager.Initialize: loading " + driver);

Class.forName(driver, true, ClassLoader.getSystemClassLoader());

// 加载这些驱动，下篇会讲解其细节

} catch (Exception ex) {

println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);

}

}//end of while

// 系统属性 "jdbc.drivers" 可能有多个数据库驱动，这些驱动的名字是以“ : ”分隔开的，

// 上面的过程就是将此以“ : ”分隔的驱动，依次遍列，然后调用 Class.forName 依次加载

}

2.驱动的注册，查询，取消注册

   public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)
    throws SQLException {
    if (!initialized) {
        initialize();                                   //未初始化先初始化
    }

    DriverInfo di = new DriverInfo();

    di.driver = driver;
    di.driverClass = driver.getClass();
    di.driverClassName = di.driverClass.getName();

    // Not Required -- drivers.addElement(di);

    writeDrivers.addElement(di);
    println("registerDriver: " + di);

    /* update the read copy of drivers vector */
    readDrivers = (java.util.Vector) writeDrivers.clone();

    }

public static synchronized Driver getDriver(String url) throws SQLException {

println("DriverManager.getDriver( "" + url + " ")");

if (!initialized) { initialize(); } // 同样必须先初始化

// 本地方法，得到调用此方法的类加载器

ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();

// 遍列所有的驱动信息，返回能理解此 URL 的驱动

for (int i = 0; i < drivers.size(); i++) { // 遍列驱动信息的聚集

DriverInfo di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i);

// 调用者在没有权限加载此驱动时会忽略此驱动

if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {

println(" skipping: " + di);

continue;

}

try {

println(" trying " + di);

if (di.driver.acceptsURL(url)) { // 驱动能理解此 URL 时，返回此驱动

println("getDriver returning " + di);

return (di.driver);

}

} catch (SQLException ex) {

// Drop through and try the next driver.

}

println("getDriver: no suitable driver");

throw new SQLException("No suitable driver", "08001");

}

// 从 DriverManager 中取消注册某个驱动。 Applet 仅仅能够取消注册从它的类加载器加载的驱动

public static synchronized void deregisterDriver(Driver driver) throws SQLException {

ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();

println("DriverManager.deregisterDriver: " + driver);

int i;

DriverInfo di = null;

for (i = 0; i < drivers.size(); i++) {

di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i);

if (di.driver == driver) { break; } // 找到了某个驱动则返回，同时返回 i 值

}

if (i >= drivers.size()) { // 全部遍列完，度没有找到驱动则返回

println(" couldn't find driver to unload");

return;

}

// 找到此驱动，但调用者不能加载此驱动，则抛出异常

if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {

throw new SecurityException();

}

// 在以上所有操作后，可以删除此驱动了

drivers.removeElementAt(i);

}

// 得到当前所有加载的 JDBC 驱动的枚举 **

public static synchronized java.util.Enumeration getDrivers() {

java.util.Vector result = new java.util.Vector();

if (!initialized) { initialize(); } // 该类没有初始化时，必须完成初始化工作

// 详情请阅读初始化部分

ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader(); // 得到当前类的类加载器

for (int i = 0; i < drivers.size(); i++) { // 遍列所有的驱动

DriverInfo di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i); // 得到某个具体的驱动

// 假如调用者没有许可加载此驱动时，忽略该驱动

if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {

println(" skipping: " + di);

continue;

}

result.addElement(di.driver); // 将可以加载的驱动加入要返回的结果集

}

return (result.elements()); // 返回结果集

}

private static native ClassLoader getCallerClassLoader();

// 获得当前调用者的类装载器的本地方法（关于本地方法 JNI 请关注本博客后续文章）

// 返回类对象。我们使用 DriverManager 的本地方法 getCallerClassLoader() 得到调用者的类加载器

private static Class getCallerClass(ClassLoader callerClassLoader, String driverClassName) {

// callerClassLoader 为类加载器， driverClassName 为驱动的名称

Class callerC = null;

try {

callerC = Class.forName(driverClassName, true, callerClassLoader);

// 使用指定的类装载器定位、加载指定的驱动类，

//true 代表该驱动类在没有被初始化时会被初始化，返回此类

}catch (Exception ex) {

callerC = null; // being very careful

}

return callerC;

}

3.建立连接

在 JDBC 程序中一般使用 DriverManager.getConnection 方法返回一个连接。该方法有多个变体，它们都使用了具体驱动类的 connect 方法实现连接。下面是连接的核心方法。

private static Connection getConnection(String url, java.util.Properties info, ClassLoader callerCL)

throws SQLException {

// 当类加载器为 null 时，必须检查应用程序的类加载器

// 其它在 rt.jar 之外的 JDBC 驱动类可以从此加载驱动 /*

synchronized(DriverManager.class) { // 同步当前 DriverManger 的类

if(callerCL == null) { callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); }

// 得到当前线程的类加载器（此句的真正含义请关注后续线程相关的文章）

}

if(url == null) { throw new SQLException("The url cannot be null", "08001"); }

println("DriverManager.getConnection( "" + url + " ")");

if (!initialized) { initialize(); } // 必须初始化，将默认的驱动加入

// 遍列当前的所有驱动，并试图建立连接

SQLException reason = null;

for (int i = 0; i < drivers.size(); i++) {

DriverInfo di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i);

// 假如调用者没有许可加载该类，忽略它

if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {

// 当驱动不是被当前调用者的类加载器加载时忽略此驱动

println(" skipping: " + di);

continue;

}

try {

println(" trying " + di);

Connection result = di.driver.connect(url, info); // 调用某个驱动的连接方法建立连接

if (result != null) { // 在建立连接后打印连接信息且返回连接

println("getConnection returning " + di);

return (result);

}

} catch (SQLException ex) {

if (reason == null) { reason = ex; } // 第一个错误哦

}

// 以上过程要么返回连接，要么抛出异常，当抛出异常会给出异常原因，即给 reason 赋值

// 在所有驱动都不能建立连接后，若有错误则打印错误且抛出该异常

if (reason != null) {

println("getConnection failed: " + reason);

throw reason;

}

// 若根本没有返回连接也没有异常，否则打印没有适当连接，且抛出异常

println("getConnection: no suitable driver");

throw new SQLException("No suitable driver", "08001");

}

// 以下三个方法是上面的连接方法的变体，都调用了上面的连接方法

public static Connection getConnection(String url, java.util.Properties info) throws SQLException {

ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();

// 没有类加载器时就是该调用者的类加载器

return (getConnection(url, info, callerCL));

}

public static Connection getConnection(String url, String user, String password) throws SQLException {

java.util.Properties info = new java.util.Properties();

ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();

if (user != null) { info.put("user", user); }

if (password != null) { info.put("password", password); }

return (getConnection(url, info, callerCL));

}

public static Connection getConnection(String url) throws SQLException {

java.util.Properties info = new java.util.Properties();

ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();

return (getConnection(url, info, callerCL));

}

4.几个开源数据库的驱动类

以下第一个是 smallsql 中驱动类 SSDriver 的源代码：

package smallsql.database;

import java.sql.*;

import java.util.Properties;

public class SSDriver implements Driver {

static SSDriver drv;

static {

try{

drv = new SSDriver();

java.sql.DriverManager.registerDriver(drv);

}catch(Throwable e){}

}

public Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException {

if(!acceptsURL(url)) return null;

……

return new SSConnection( (idx > 0) ? url.substring(idx+1) : null);

}

……

}

从上面红色的部分可以看到：这是一个静态语句块（ static block ），这意味着该语句是在类构造完成前完成的（关于语句块的加载请阅读《 Think in java 》）。即调用 class.forName(“smallsql.database.SSDriver”) 语句时，会首先创建一个 SSDriver 的实例，并且将其向驱动管理器 (DriverManager) 注册。这样就完成驱动的注册了。

从上面的蓝色的代码可以看出：驱动的连接方法返回的是一个具体的 SSConnection 对象。而在前面研究的 Driver 接口中返回的是 Connection 接口，这是不茅盾的， SSConnection 对象实现了 Connection 接口。其实其他数据库驱动也是一样，首先用一个static在类加载时注册驱动，然后实现Driver的connect方法，方法中实际返回一个实现Connection的子类对象，这个子类也是由我们重新实现的。