40、Java数据库操作：从基础到实践

Java数据库操作：JDBC从基础到实践
于 2025-08-04 15:55:54 发布
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分类专栏： 21天精通Java编程：从零基础到专业级 文章标签： Java JDBC 数据库操作
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Java数据库操作：从基础到实践

1. 知识回顾与练习

在学习Java数据库操作之前，有一个关于 NameDirectory 类的问题。该类需要能够存储20个不同的名称，要使类正常运行，应选择合适的语句来替换 // answer goes here 。选项如下：
- a. names[nameCount] = newName;
- b. names[nameCount] == newName;
- c. names[nameCount++] = newName;
- d. names[++nameCount] = newName;
答案可在相关网站查询。

为了拓展知识，还可以尝试以下练习：
- 从JARS JavaBean资源部分下载一个bean，并在BeanBox中使用它。
- 向Juggler项目中添加一个TickTock bean，该bean能按设定的时间间隔触发事件，尝试让它每30秒重启juggling bean。

2. Java数据库连接（JDBC）概述

几乎所有的Java程序都会以某种方式处理数据。随着程序复杂度的增加，原始类型、对象、数组等数据结构可能不再是最佳选择。Java Database Connectivity（JDBC）是一个类库，它可以将Java程序与多种关系型数据库（如Microsoft、Sybase、Oracle、Informix等）连接起来。通过使用驱动程序作为桥梁，我们可以直接从Java中存储和检索数据。

JDBC相关的学习内容包括：
- 使用JDBC驱动程序与不同的关系型数据库进行交互。
- 使用结构化查询语言（SQL）访问数据库。
- 设置JDBC数据源。
- 使用SQL和JDBC从数据库中读取记录。
- 使用SQL和JDBC向数据库中添加记录。

3. JDBC基础

JDBC是一组用于使用Java开发客户端/服务器数据库应用程序的类。客户端/服务器软件将信息用户与信息提供者连接起来，是最常见的编程形式之一，比如我们日常上网浏览网页就是这种模式。

数据库程序员面临的一个主要障碍是数据库格式的多样性，每种格式都有自己专有的数据访问方法。为了简化关系型数据库程序的使用，引入了标准语言SQL。使用SQL，我们可以向数据库发送复杂的查询，并按指定的顺序获取所需的记录。

例如，在学生贷款公司，数据库程序员可以使用SQL查询所有最后还款时间超过180天且欠款金额大于0的记录，并按社保号码、收款人姓名、欠款金额等字段排序。

虽然很多数据库格式都支持SQL，但在通过SQL访问特定数据库格式时，可能仍需要了解一些特殊的使用方法。

4. JDBC类库与数据库驱动

JDBC类库支持SQL，使开发人员能够使用各种数据库格式，而无需了解底层数据库的具体细节。JDBC还支持特定于数据库格式的查询。

JDBC库包含了与数据库使用相关的常用任务的类，这些类都位于Java 2的 java.sql 包中：
- 建立与数据库的连接。
- 使用SQL创建语句。
- 在数据库中执行SQL查询。
- 查看查询结果记录。

Java程序使用JDBC类时，可以遵循熟悉的编程模型，即发出SQL语句并处理结果数据，而无需考虑数据库的格式和平台。这种平台和数据库的独立性是通过驱动程序管理器实现的。对于不同的数据库格式，需要使用不同的驱动程序，有时同一格式的不同版本也可能需要不同的驱动程序。

JDBC数据库驱动程序可以完全用Java编写，也可以使用本地方法将Java应用程序与现有的数据库访问库连接起来。此外，JDBC还包含一个将JDBC与另一个数据库连接标准ODBC桥接的驱动程序。

5. JDBC - ODBC桥接

ODBC是Microsoft用于访问SQL数据库的通用接口，在Windows系统上由ODBC数据源管理器管理。可以通过以下步骤打开：
- 大多数Windows版本：点击“开始” - “设置” - “控制面板” - “ODBC数据源”。
- Windows XP：选择“开始” - “控制面板” - “性能和维护” - “管理工具” - “数据源（ODBC）”。

ODBC数据源管理器用于添加ODBC驱动程序、配置驱动程序以与特定数据库文件配合使用，并记录SQL使用情况。

使用JDBC - ODBC桥接需要以下三个条件：
- Java 2中包含的JDBC - ODBC桥接驱动程序： sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver 。
- 一个ODBC驱动程序。
- 一个已使用ODBC数据源管理器等软件与驱动程序关联的ODBC数据源。

ODBC数据源必须有简短的描述性名称，该名称将在Java程序中用于连接数据源所指向的数据库。

6. 连接到ODBC数据源

以下是使用JDBC - ODBC桥接连接到Microsoft Access文件的步骤：
1. 准备数据库文件 ：项目使用的Access文件是 world20.mdb ，这是一个由美国能源信息管理局发布的世界能源统计数据库，其中的 Coal 表包含 Country 、 Year 和 Anthracite Production 三个字段。
2. 安装ODBC驱动程序 ：确保系统上有支持Microsoft Access文件的ODBC驱动程序。
3. 创建ODBC数据源 ：使用ODBC数据源管理器创建一个与 world20.mdb 关联的新ODBC数据源。具体操作如下：
- 打开ODBC数据源管理器，点击“用户DSN”选项卡，查看可用的数据源列表。
- 点击“添加”按钮，选择一个ODBC驱动程序，然后点击“完成”按钮。
- 在弹出的设置窗口中，提供数据库的名称、简短描述等信息，点击“选择”按钮找到并选择数据库文件。
4. 加载驱动程序 ：在Java程序中使用 Class.forName(String) 方法加载驱动程序。对于使用ODBC数据源的程序，需要加载 sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver ，代码如下： 

Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
  1. 建立连接 ：使用 DriverManager 类的 getConnection(String, String, String) 方法建立与数据源的连接。该方法返回一个表示活动数据连接的 Connection 对象。三个参数分别是：
    • 标识数据源和所使用的数据库连接类型的名称。
    • 用户名。
    • 密码。
      如果数据源没有设置用户名和密码，后两个参数可以为空字符串。使用JDBC - ODBC桥接时，数据源名称前需要加上 jdbc:odbc: ，例如： 
Connection payday = DriverManager.getConnection(
    "jdbc:odbc:Payroll", "Doc", "1rover1");
7. 使用SQL从数据库中检索数据

在Java中，SQL语句由 Statement 对象表示。 Statement 是一个接口，不能直接实例化，但可以通过 Connection 对象的 createStatement() 方法返回，示例如下： 

Statement lookSee = payday.createStatement();

获取 Statement 对象后，可以调用其 executeQuery(String) 方法执行SQL查询。例如，对 world20.mdb 数据库的 Coal 表执行以下查询： 

ResultSet set = lookSee.executeQuery(
    "SELECT Country, Year, 'Anthracite Production' FROM Coal "
    + "WHERE (Country Is Not Null) ORDER BY Year");

如果SQL查询语法正确， executeQuery() 方法将返回一个 ResultSet 对象，其中包含从数据源检索到的所有记录。

ResultSet 对象提供了一系列方法来获取当前记录的信息，例如：
- getDate(String) ：返回指定字段名称存储的日期值。
- getDouble(String) ：返回指定字段名称存储的双精度浮点值。
- getFloat(String) ：返回指定字段名称存储的单精度浮点值。
- getInt(String) ：返回指定字段名称存储的整数值。
- getLong(String) ：返回指定字段名称存储的长整数值。
- getString(String) ：返回指定字段名称存储的字符串值。

也可以使用整数作为参数，例如 getString(5) 表示获取第5个字段的值。

当需要移动到下一条记录时，可以调用 ResultSet 对象的 next() 方法。该方法在尝试移动到结果集末尾之后时返回 false 。还可以使用其他方法在结果集中移动，如 afterLast() 、 beforeFirst() 、 first() 、 last() 和 previous() 。

以下是一个完整的示例代码 CoalTotals.java ： 

import java.sql.*;

public class CoalTotals {
    public static void main(String[] arguments) {
        String data = "jdbc:odbc:WorldEnergy";
        try {
            Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
            Connection conn = DriverManager.getConnection(
                data, "", "");
            Statement st = conn.createStatement();
            ResultSet rec = st.executeQuery(
                "SELECT * " +
                "FROM Coal " +
                "WHERE " +
                "(Country='" + arguments[0] + "') " +
                "ORDER BY Year");
            System.out.println("FIPS\tCOUNTRY\t\tYEAR\t" +
                "ANTHRACITE PRODUCTION");
            while(rec.next()) {
                System.out.println(rec.getString(1) +  "\t"
                    + rec.getString(2) + "\t\t"
                    + rec.getString(3) + "\t"
                    + rec.getString(4));
            }
            st.close();
        } catch (SQLException s) {
            System.out.println("SQL Error: " + s.toString() + " "
                + s.getErrorCode() + " " + s.getSQLState());
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Error: " + e.toString()
                + e.getMessage());
        }
    }
}

该程序需要传入一个国家名称作为参数，用于从数据库中检索该国家的相关记录。

8. 使用SQL向数据库中写入数据

除了使用普通的SQL语句， java.sql 包还支持另一种创建SQL语句的方式：预编译语句（ PreparedStatement ）。预编译语句在执行前会进行编译，能够更快地返回数据，并且在同一程序中重复执行SQL语句时是更好的选择。

在Windows系统上，使用 PreparedStatement 还可以向Microsoft Access数据库写入数据。

创建预编译语句的步骤如下：
1. 调用 Connection 对象的 prepareStatement(String) 方法，传入一个表示SQL语句结构的字符串。在该字符串中，参数用问号表示，例如： 

PreparedStatement ps = cc.prepareStatement(
    "SELECT * FROM Coal WHERE (Country='?') ORDER BY YEAR");
  1. 在执行语句之前，需要使用 PreparedStatement 类的方法为每个占位符填入数据。例如，将字符串“Swaziland”填入第一个占位符： 
ps.setString(1, "Swaziland");

PreparedStatement 类提供了多种方法来设置不同类型的数据，例如：
- setAsciiStream(int, InputStream, int) ：在指定位置插入一个表示ASCII字符流的输入流。
- setBinaryStream(int, InputStream, int) ：在指定位置插入一个表示字节流的输入流。
- setCharacterStream(int, Reader, int) ：在指定位置插入一个表示字符流的读取器。
- setBoolean(int, boolean) ：在指定位置插入一个布尔值。
- setByte(int, byte) ：在指定位置插入一个字节值。
- setBytes(int, byte[]) ：在指定位置插入一个字节数组。
- setDate(int, Date) ：在指定位置插入一个 java.sql 包中的 Date 对象。
- setDouble(int, double) ：在指定位置插入一个双精度浮点值。
- setFloat(int, float) ：在指定位置插入一个单精度浮点值。
- setInt(int, int) ：在指定位置插入一个整数值。
- setLong(int, long) ：在指定位置插入一个长整数值。
- setShort(int, short) ：在指定位置插入一个短整数值。
- setString(int, String) ：在指定位置插入一个字符串值。
- setNull(int, int) ：在指定位置存储SQL的空值，第二个参数应是 java.sql 包中 Types 类的类变量，用于指示该位置应存储的SQL值类型。

以下是一个使用预编译语句向数据库中添加股票报价数据的示例 QuoteData.java ： 

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

public class QuoteData {
    private String ticker;

    public QuoteData(String inTicker) {
        ticker = inTicker;
    }

    private String retrieveQuote() {
        StringBuffer buf = new StringBuffer();
        try {
            URL page = new URL("http://quote.yahoo.com/d/quotes.csv?s=" +
                ticker
                + "&f=sl1d1t1c1ohgv&e=.csv");
            String line;
            URLConnection conn = page.openConnection();
            conn.connect();
            InputStreamReader in = new InputStreamReader(
                conn.getInputStream());
            BufferedReader data = new BufferedReader(in);
            while ((line = data.readLine()) != null) {
                buf.append(line + "\n");
            }
        } catch (MalformedURLException mue) {
            System.out.println("Bad URL: " + mue.getMessage());
        } catch (IOException ioe) {
            System.out.println("IO Error:" + ioe.getMessage());
        }
        return buf.toString();
    }

    private void storeQuote(String data) {
        StringTokenizer tokens = new StringTokenizer(data, ",");
        String[] fields = new String[9];
        for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
            fields[i] = stripQuotes(tokens.nextToken());
        }
        String datasource = "jdbc:odbc:QuoteData";
        try {
            Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
            Connection conn = DriverManager.getConnection(
                datasource, "", "");
            PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(
                "INSERT INTO Stocks VALUES(?, ?, ?, ?, ?, ?, ?, ?)");
            pstmt.setString(1, fields[0]);
            pstmt.setString(2, fields[1]);
            pstmt.setString(3, fields[2]);
            pstmt.setString(4, fields[4]);
            pstmt.setString(5, fields[5]);
            pstmt.setString(6, fields[6]);
            pstmt.setString(7, fields[7]);
            pstmt.setString(8, fields[8]);
            pstmt.executeUpdate();
            conn.close();
        } catch (SQLException sqe) {
            System.out.println("SQL Error: " + sqe.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException cnfe) {
            System.out.println(cnfe.getMessage());
        }
    }

    private String stripQuotes(String input) {
        StringBuffer output = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < input.length(); i++) {
            if (input.charAt(i) != '\"') {
                output.append(input.charAt(i));
            }
        }
        return output.toString();
    }

    public static void main(String[] arguments) {
        if (arguments.length < 1) {
            System.out.println("Usage: java QuoteData tickerSymbol");
            System.exit(0);
        }
        QuoteData qd = new QuoteData(arguments[0]);
        String data = qd.retrieveQuote();
        qd.storeQuote(data);
    }
}

该程序从Yahoo!网站下载股票报价数据，并使用预编译语句将数据添加到数据库中。

9. 使用其他JDBC驱动程序

创建使用JDBC驱动程序的Java程序与使用JDBC - ODBC桥接的程序类似。首先需要获取并安装JDBC驱动程序，Sun没有在Java 2中包含JDBC驱动程序，但有多家公司出售或随商业产品提供驱动程序。可以在Sun的JDBC网站上找到可用的JDBC驱动程序列表。

例如，NetDirect的JDataConnect Server可以用于试验项目，可从http://www.j-netdirect.com/ 下载试用。另外，MySQL在2002年8月开始分发免费的开源JDBC驱动程序MySQL Connector/J，可从http://www.mysql.com/downloads/api-jdbc.html 下载。

设置JDBC数据源的步骤与JDBC - ODBC桥接类似：
1. 创建数据库。
2. 将数据库与JDBC驱动程序关联。
3. 建立数据源，可能需要选择数据库格式、数据库服务器、用户名和密码。

以下是一个使用JDataConnect JDBC驱动程序访问 People.mdb 数据库的示例 Presidents.java ： 

import java.sql.*;

public class Presidents {
    public static void main(String[] arguments) {
        String data = "jdbc:JDataConnect://127.0.0.1/Presidents";
        try {
            Class.forName("JData2_0.sql.$Driver");
            Connection conn = DriverManager.getConnection(
                data, "", "");
            Statement st = conn.createStatement();
            ResultSet rec = st.executeQuery(
                "SELECT * FROM Contacts ORDER BY NAME");
            while(rec.next()) {
                System.out.println(rec.getString("NAME") +  "\n"
                    + rec.getString("ADDRESS1") + "\n"
                    + rec.getString("ADDRESS2") + "\n"
                    + rec.getString("PHONE") + "\n"
                    + rec.getString("E-MAIL") + "\n");
            }
            st.close();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Error -- " + e.toString());
        }
    }
}

在运行该程序之前，需要确保JDataConnect Server已启动。该程序将从数据库中检索联系人信息并输出。

通过以上内容，我们学习了如何使用JDBC进行数据库的连接、数据的检索和写入，以及如何使用不同的驱动程序。这些知识将帮助我们在Java开发中更好地处理数据库操作。

Java数据库操作：从基础到实践

10. 操作流程总结

为了更清晰地展示使用JDBC进行数据库操作的流程，下面通过mermaid流程图和表格进行总结。 

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px;
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px;

    A([开始]):::startend --> B(选择驱动方式):::process
    B --> C{JDBC - ODBC桥接?}:::decision
    C -->|是| D(安装ODBC驱动):::process
    C -->|否| E(获取并安装JDBC驱动):::process
    D --> F(创建ODBC数据源):::process
    E --> G(关联数据库与驱动):::process
    F --> H(加载驱动类):::process
    G --> H
    H --> I(建立数据库连接):::process
    I --> J{操作类型?}:::decision
    J -->|查询| K(创建Statement或PreparedStatement):::process
    J -->|写入| K
    K --> L(执行SQL语句):::process
    L --> M(处理结果):::process
    M --> N(关闭连接):::process
    N --> O([结束]):::startend
步骤 操作内容 代码示例
1 选择驱动方式 -
2 安装驱动 JDBC - ODBC桥接：确保系统有ODBC驱动；其他JDBC驱动：从相应网站获取并安装
3 创建数据源 JDBC - ODBC桥接：使用ODBC数据源管理器创建；其他JDBC驱动：按驱动文档关联数据库与驱动
4 加载驱动类 Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver"); （JDBC - ODBC桥接）
Class.forName("JData2_0.sql.$Driver"); （JDataConnect Server）
5 建立连接 Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:odbc:数据源名", "用户名", "密码");
6 创建语句对象 Statement st = conn.createStatement();
PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("SQL语句");
7 执行SQL语句 ResultSet rs = st.executeQuery("SELECT ...");
ps.executeUpdate();
8 处理结果 while(rs.next()) { ... }
9 关闭连接 conn.close();
11. 常见问题与注意事项

在使用JDBC进行数据库操作时，可能会遇到一些常见问题，以下是一些解决方法和注意事项：

  • 驱动加载问题 ：
    • 问题描述 ：使用 Class.forName() 方法加载驱动时，可能会抛出 ClassNotFoundException 异常。
    • 解决方法 ：确保驱动类名正确，并且驱动类所在的JAR文件已添加到项目的类路径中。
    • 示例代码 ： 
try {
    Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
} catch (ClassNotFoundException e) {
    System.out.println("驱动类未找到: " + e.getMessage());
}
  • SQL语法错误 ：
    • 问题描述 ：执行SQL语句时，可能会因为语法错误导致 SQLException 异常。
    • 解决方法 ：仔细检查SQL语句的语法，确保符合数据库的要求。可以在数据库管理工具中先测试SQL语句。
    • 示例代码 ： 
try {
    Statement st = conn.createStatement();
    ResultSet rs = st.executeQuery("SELECT * FROM 表名 WHERE 条件");
} catch (SQLException e) {
    System.out.println("SQL执行错误: " + e.getMessage());
}
  • 数据类型不匹配 ：
    • 问题描述 ：在使用 PreparedStatement 设置参数时，可能会因为数据类型不匹配导致异常。
    • 解决方法 ：确保使用正确的 setXxx() 方法设置参数，并且数据类型与数据库字段类型一致。
    • 示例代码 ： 
PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("INSERT INTO 表名 (字段1, 字段2) VALUES (?, ?)");
ps.setString(1, "字符串值");
ps.setInt(2, 123);
  • 资源未关闭 ：
    • 问题描述 ：使用完 Connection 、 Statement 和 ResultSet 等资源后，如果没有及时关闭，可能会导致资源泄漏。
    • 解决方法 ：在使用完资源后，调用相应的 close() 方法关闭资源。可以使用 try-with-resources 语句自动关闭资源。
    • 示例代码 ： 
try (Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:odbc:数据源名", "用户名", "密码");
     Statement st = conn.createStatement();
     ResultSet rs = st.executeQuery("SELECT * FROM 表名")) {
    while (rs.next()) {
        // 处理结果
    }
} catch (SQLException e) {
    System.out.println("数据库操作错误: " + e.getMessage());
}
12. 总结与展望

通过本文的学习，我们全面了解了使用JDBC进行数据库操作的方法，包括使用JDBC - ODBC桥接和其他JDBC驱动程序，以及如何进行数据的检索和写入。掌握这些知识可以让我们在Java开发中更高效地处理数据库相关的任务。

随着技术的不断发展，数据库领域也在不断创新。未来，我们可以关注以下几个方面的发展：

  • 新的数据库技术 ：如NoSQL数据库（MongoDB、Redis等），它们在处理大规模数据和高并发场景下具有独特的优势。
  • 数据库连接池技术 ：可以提高数据库连接的性能和效率，减少频繁创建和销毁连接的开销。
  • 分布式数据库 ：能够实现数据的分布式存储和处理，提高系统的可扩展性和容错性。

希望本文能够帮助你更好地掌握Java数据库操作，在实际开发中取得更好的效果。

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