【JavaWeb的从0到1构建知识体系（三）】JDBC和Lombok的使用

于 2022-11-04 11:13:42 发布
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分类专栏： JavaWeb 文章标签： java 数据库
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初始JDBC

通过Java如何去使用数据库来帮助我们存储数据呢，这将是本章节讨论的重点。

JDBC是什么？JDBC英文名为：Java Data Base Connectivity(Java数据库连接)，官方解释它是Java编程语言和广泛的数据库之间独立于数据库的连接标准的Java API，根本上说JDBC是一种规范，它提供的接口，一套完整的，允许便捷式访问底层数据库（不止Mysql）。可以用JAVA来写不同类型的可执行文件：JAVA应用程序、JAVA Applets、Java Servlet、JSP等，不同的可执行文件都能通过JDBC访问数据库，又兼备存储的优势。简单说它就是Java与数据库的连接的桥梁或者插件，用Java代码就能操作数据库的增删改查、存储过程、事务等。

我们可以发现，JDK自带了一个java.sql包，而这里面就定义了大量的接口，不同类型的数据库，都可以通过实现此接口，编写适用于自己数据库的实现类。而不同的数据库厂商实现的这套标准，我们称为数据库驱动。

准备工作

那么我们首先来进行一些准备工作，以便开始JDBC的学习：

  • 将idea连接到我们的数据库，以便以后调试。
  • 将mysql驱动jar依赖导入到项目中（推荐6.0版本以上，这里用到是jdk8.0）

一个Java程序并不是一个人的战斗，我们可以在别人开发的基础上继续向上开发，其他的开发者可以将自己编写的Java代码打包为jar，我们只需要导入这个jar作为依赖，即可直接使用别人的代码，就像我们直接去使用JDK提供的类一样。

使用JDBC连接数据库

注意：6.0版本以上，不用手动加载驱动，我们直接使用即可！（使用Class.forName（“引入的jar包里的Driver”））

//1. 通过DriverManager来获得数据库连接
try (Connection connection = DriverManager.getConnection("连接URL","用户名","密码");
     //2. 创建一个用于执行SQL的Statement对象
     Statement statement = connection.createStatement()){   //注意前两步都放在try()中，因为在最后需要释放资源！
    //3. 执行SQL语句，并得到结果集
    ResultSet set = statement.executeQuery("select * from 表名");
    //4. 查看结果
    while (set.next()){
        ...
    }
}catch (SQLException e){
    e.printStackTrace();
}
//5. 释放资源，try-with-resource语法会自动帮助我们close

其中，连接的URL如果记不住格式，我们可以打开idea的数据库连接配置，复制一份即可。（其实idea本质也是使用的JDBC，整个idea程序都是由Java编写的，实际上idea就是一个Java程序）

了解DriverManager

我们首先来了解一下DriverManager是什么东西，它其实就是管理我们的数据库驱动的：

public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver,
        DriverAction da)
    throws SQLException {

    /* Register the driver if it has not already been added to our list */
    if(driver != null) {
        registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da));    //在刚启动时，mysql实现的驱动会被加载，我们可以断点调试一下。
    } else {
        // This is for compatibility with the original DriverManager
        throw new NullPointerException();
    }

    println("registerDriver: " + driver);

}

我们可以通过调用getConnection()来进行数据库的链接：

@CallerSensitive
public static Connection getConnection(String url,
    String user, String password) throws SQLException {
    java.util.Properties info = new java.util.Properties();

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

    return (getConnection(url, info, Reflection.getCallerClass()));   //内部有实现
}

我们可以手动为驱动管理器添加一个日志打印：

static {
    DriverManager.setLogWriter(new PrintWriter(System.out));   //这里直接设定为控制台输出
}

现在我们执行的数据库操作日志会在控制台实时打印。

了解Connection

Connection是数据库的连接对象，可以通过连接对象来创建一个Statement用于执行SQL语句：

Statement createStatement() throws SQLException;

我们发现除了普通的Statement，还存在PreparedStatement：

PreparedStatement prepareStatement(String sql)
    throws SQLException;

在后面我们会详细介绍PreparedStatement的使用，它能够有效地预防SQL注入式攻击。
它还支持事务的处理，也放到后面来详细进行讲解。

了解Statement

我们发现，我们之前使用了executeQuery()方法来执行select语句，此方法返回给我们一个ResultSet对象，查询得到的数据，就存放在ResultSet中！

Statement除了执行这样的DQL语句外，我们还可以使用executeUpdate()方法来执行一个DML或是DDL语句，它会返回一个int类型，表示执行后受影响的行数，可以通过它来判断DML语句是否执行成功。

也可以通过excute()来执行任意的SQL语句，它会返回一个boolean来表示执行结果是一个ResultSet还是一个int，我们可以通过使用getResultSet()或是getUpdateCount()来获取。

到这里基本的JDBC概念就清晰了，至于它的使用并不需要深究，因为做项目不可能用原生的JDBC去做，后面会有大量的封装的很好的框架，之所以写这个是因为要知道框架产生的源头是什么，比如：MyBatis就是对JDBC的封装。

将查询结果映射为对象

既然我们现在可以从数据库中获取数据了，那么现在就可以将这些数据转换为一个类来进行操作，首先定义我们的实体类：

public class Student {
    Integer sid;
    String name;
    String sex;

    public Student(Integer sid, String name, String sex) {
        this.sid = sid;
        this.name = name;
        this.sex = sex;
    }

    public void say(){
        System.out.println("我叫："+name+"，学号为："+sid+"，我的性别是："+sex);
    }
}

现在我们来进行一个转换：

while (set.next()){
    Student student = new Student(set.getInt(1), set.getString(2), set.getString(3));
    student.say();
}

注意：列的下标是从1开始的。

我们也可以利用反射机制来将查询结果映射为对象，使用反射的好处是，无论什么类型都可以通过我们的方法来进行实体类型映射，这就是提高了代码的复用性，没有把代码写死。所以框架的源码就会出现大量的反射机制。

private static <T> T convert(ResultSet set, Class<T> clazz){
    try {
        Constructor<T> constructor = clazz.getConstructor(clazz.getConstructors()[0].getParameterTypes());   //默认获取第一个构造方法
        Class<?>[] param = constructor.getParameterTypes();  //获取参数列表
        Object[] object = new Object[param.length];  //存放参数
        for (int i = 0; i < param.length; i++) {   //是从1开始的
            object[i] = set.getObject(i+1);
            if(object[i].getClass() != param[i])
                throw new SQLException("错误的类型转换："+object[i].getClass()+" -> "+param[i]);
        }
        return constructor.newInstance(object);
    } catch (ReflectiveOperationException | SQLException e) {
        e.printStackTrace();
        return null;
    }
}

现在我们就可以通过我们的方法来将查询结果转换为一个对象了：

while (set.next()){
    Student student = convert(set, Student.class);
    if(student != null) student.say();
}

实际上，在后面我们会学习Mybatis框架，它对JDBC进行了深层次的封装，而它就进行类似上面反射的操作来便于我们对数据库数据与实体类的转换。

实现登录与SQL注入攻击

在使用之前，我们先来看看如果我们想模拟登陆一个用户，我们该怎么去写：

try (Connection connection = DriverManager.getConnection("URL","用户名","密码");
     Statement statement = connection.createStatement();
     Scanner scanner = new Scanner(System.in)){
    ResultSet res = statement.executeQuery("select * from user where username='"+scanner.nextLine()+"'and pwd='"+scanner.nextLine()+"';");
    while (res.next()){
        String username = res.getString(1);
        System.out.println(username+" 登陆成功！");
    }
}catch (SQLException e){
    e.printStackTrace();
}

用户可以通过自己输入用户名和密码来登陆，乍一看好像没啥问题，那如果我输入的是以下内容呢：

Test
1111' or 1=1; -- 
# Test 登陆成功！

1=1一定是true，那么我们原本的SQL语句会变为：

select * from user where username='Test' and pwd='1111' or 1=1; -- '

我们发现，如果允许这样的数据插入，那么我们原有的SQL语句结构就遭到了破坏，使得用户能够随意登陆别人的账号。因此我们可能需要限制用户的输入来防止用户输入一些SQL语句关键字，但是关键字非常多，这并不是解决问题的最好办法。

使用PreparedStatement

我们发现，如果单纯地使用Statement来执行SQL命令，会存在严重的SQL注入攻击漏洞！而这种问题，我们可以使用PreparedStatement来解决：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    try (Connection connection = DriverManager.getConnection("URL","用户名","密码");
         PreparedStatement statement = connection.prepareStatement("select * from user where username= ? and pwd=?;");
         Scanner scanner = new Scanner(System.in)){

        statement.setString(1, scanner.nextLine());
        statement.setString(2, scanner.nextLine());
        System.out.println(statement);    //打印查看一下最终执行的
        ResultSet res = statement.executeQuery();
        while (res.next()){
            String username = res.getString(1);
            System.out.println(username+" 登陆成功！");
        }
    }catch (SQLException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

我们发现，我们需要提前给到PreparedStatement一个SQL语句，并且使用?作为占位符，它会预编译一个SQL语句，通过直接将我们的内容进行替换的方式来填写数据。使用这种方式，我们之前的例子就失效了！我们来看看实际执行的SQL语句是什么：

com.mysql.cj.jdbc.ClientPreparedStatement: select * from user where username= 'Test' and pwd='123456'' or 1=1; -- ';

我们发现，我们输入的参数一旦出现'时，会被变为转义形式\'，而最外层有一个真正的'来将我们输入的内容进行包裹，因此它能够有效地防止SQL注入攻击！

管理事务

JDBC默认的事务处理行为是自动提交，所以前面我们执行一个SQL语句就会被直接提交（相当于没有启动事务），所以JDBC需要进行事务管理时，首先要通过Connection对象调用setAutoCommit(false) 方法, 将SQL语句的提交（commit）由驱动程序转交给应用程序负责。

con.setAutoCommit(false);   //关闭自动提交后相当于开启事务。
// SQL语句
// SQL语句
// SQL语句
con.commit();或 con.rollback();

一旦关闭自动提交，那么现在执行所有的操作如果在最后不进行commit()来提交事务的话，那么所有的操作都会丢失，只有提交之后，所有的操作才会被保存！也可以使用rollback()来手动回滚之前的全部操作！

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    try (Connection connection = DriverManager.getConnection("URL","用户名","密码");
         Statement statement = connection.createStatement()){

        connection.setAutoCommit(false);  //关闭自动提交，现在将变为我们手动提交
        statement.executeUpdate("insert into user values ('a', 1234)");
        statement.executeUpdate("insert into user values ('b', 1234)");
        statement.executeUpdate("insert into user values ('c', 1234)");

        connection.commit();   //如果前面任何操作出现异常，将不会执行commit()，之前的操作也就不会生效
    }catch (SQLException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

我们来接着尝试一下使用回滚操作：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    try (Connection connection = DriverManager.getConnection("URL","用户名","密码");
         Statement statement = connection.createStatement()){

        connection.setAutoCommit(false);  //关闭自动提交，现在将变为我们手动提交
        statement.executeUpdate("insert into user values ('a', 1234)");
        statement.executeUpdate("insert into user values ('b', 1234)");

        connection.rollback();   //回滚，撤销前面全部操作

        statement.executeUpdate("insert into user values ('c', 1234)");

        connection.commit();   //提交事务（注意，回滚之前的内容都没了）

    }catch (SQLException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

同样的，我们也可以去创建一个回滚点来实现定点回滚：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    try (Connection connection = DriverManager.getConnection("URL","用户名","密码");
         Statement statement = connection.createStatement()){

        connection.setAutoCommit(false);  //关闭自动提交，现在将变为我们手动提交
        statement.executeUpdate("insert into user values ('a', 1234)");
        
        Savepoint savepoint = connection.setSavepoint();   //创建回滚点
        statement.executeUpdate("insert into user values ('b', 1234)");

        connection.rollback(savepoint);   //回滚到回滚点，撤销前面全部操作

        statement.executeUpdate("insert into user values ('c', 1234)");

        connection.commit();   //提交事务（注意，回滚操作到回滚点的内容都没了）

    }catch (SQLException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

通过开启事务，我们就可以更加谨慎地进行一些操作了，如果我们想从事务模式切换为原有的自动提交模式，我们可以直接将其设置回去：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    try (Connection connection = DriverManager.getConnection("URL","用户名","密码");
         Statement statement = connection.createStatement()){

        connection.setAutoCommit(false);  //关闭自动提交，现在将变为我们手动提交
        statement.executeUpdate("insert into user values ('a', 1234)");
        connection.setAutoCommit(true);   //重新开启自动提交，开启时把之前的事务模式下的内容给提交了
        statement.executeUpdate("insert into user values ('d', 1234)");
        //没有commit也成功了！
    }catch (SQLException e){
        e.printStackTrace();
    }

通过学习JDBC，我们现在就可以通过Java来访问和操作我们的数据库了！为了更好地衔接，我们还会接着讲解主流持久层框架——Mybatis，加深JDBC的记忆。

使用Lombok

我们发现，在以往编写项目时，尤其是在类进行类内部成员字段封装时，需要编写大量的get/set方法，这不仅使得我们类定义中充满了get和set方法，同时如果字段名称发生改变，又要挨个进行修改，甚至当字段变得很多时，构造方法的编写会非常麻烦！

通过使用Lombok（小辣椒）就可以解决这样的问题！

img

我们来看看，使用原生方式和小辣椒方式编写类的区别，首先是传统方式：

public class Student {
    private Integer sid;
    private String name;
    private String sex;

    public Student(Integer sid, String name, String sex) {
        this.sid = sid;
        this.name = name;
        this.sex = sex;
    }

    public Integer getSid() {             //长！
        return sid;
    }

    public void setSid(Integer sid) {     //到！
        this.sid = sid;
    }

    public String getName() {             //爆！
        return name;
    }

    public void setName(String name) {    //炸！
        this.name = name;
    }

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }
}

而使用Lombok之后：

@Getter
@Setter
@AllArgsConstructor
public class Student {
    private Integer sid;
    private String name;
    private String sex;
}

我们发现，使用Lombok之后，只需要添加几个注解，就能够解决掉我们之前长长的一串代码！

配置Lombok

  • 首先我们需要导入Lombok的jar依赖，和jdbc依赖是一样的，放在项目目录下直接导入就行了。可以在这里进行下载：https://projectlombok.org/download
  • 然后我们要安装一下Lombok插件，由于IDEA默认都安装了Lombok的插件，因此直接导入依赖后就可以使用了。
  • 重启IDEA

Lombok是一种插件化注解API，是通过添加注解来实现的，然后在javac进行编译的时候，进行处理。

Java的编译过程可以分成三个阶段：

img

  1. 所有源文件会被解析成语法树。
  2. 调用注解处理器。如果注解处理器产生了新的源文件，新文件也要进行编译。
  3. 最后，语法树会被分析并转化成类文件。

实际上在上述的第二阶段，会执行*lombok.core.AnnotationProcessor*，它所做的工作就是我们上面所说的，修改语法树。

使用Lombok

我们通过实战来演示一下Lombok的实用注解：
下面这些在用的时候慢慢形成记忆，而不是死记硬背。

  • 我们通过添加@Getter和@Setter来为当前类的所有字段生成get/set方法，他们可以添加到类或是字段上，注意静态字段不会生成，final字段无法生成set方法。
    • 我们还可以使用@Accessors来控制生成Getter和Setter的样式。
  • 我们通过添加@ToString来为当前类生成预设的toString方法。
  • 我们可以通过添加@EqualsAndHashCode来快速生成比较和哈希值方法。
  • 我们可以通过添加@AllArgsConstructor和@NoArgsConstructor来快速生成全参构造和无参构造。
  • 我们可以添加@RequiredArgsConstructor来快速生成参数只包含final或被标记为@NonNull的成员字段。
  • 使用@Data能代表@Setter、@Getter、@RequiredArgsConstructor、@ToString、@EqualsAndHashCode全部注解。
    • 一旦使用@Data就不建议此类有继承关系，因为equal方法可能不符合预期结果（尤其是仅比较子类属性）。
  • 使用@Value与@Data类似，但是并不会生成setter并且成员属性都是final的。
  • 使用@SneakyThrows来自动生成try-catch代码块。
  • 使用@Cleanup作用与局部变量，在最后自动调用其close()方法（可以自由更换）
  • 使用@Builder来快速生成建造者模式。
    • 通过使用@Builder.Default来指定默认值。
    • 通过使用@Builder.ObtainVia来指定默认值的获取方式。
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