Java使用JDBC对数据进行CRUD操作-查询

前面我们讲了Java程序要通过JDBC接口来查询数据库。JDBC是一套接口规范，它在哪呢？就在Java的标准库java.sql里放着，不过这里面大部分都是接口。接口并不能直接实例化，而是必须实例化对应的实现类，然后通过接口引用这个实例。那么问题来了：JDBC接口的实现类在哪？

因为JDBC接口并不知道我们要使用哪个数据库，所以，用哪个数据库，我们就去使用哪个数据库的“实现类”，我们把某个数据库实现了JDBC接口的jar包称为JDBC驱动。

因为我们选择了MySQL 5.x作为数据库，所以我们首先得找一个MySQL的JDBC驱动。所谓JDBC驱动，其实就是一个第三方jar包，我们直接添加一个Maven依赖就可以了：

<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <version>5.1.47</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

注意到这里添加依赖的scope是runtime，因为编译Java程序并不需要MySQL的这个jar包，只有在运行期才需要使用。如果把runtime改成compile，虽然也能正常编译，但是在IDE里写程序的时候，会多出来一大堆类似com.mysql.jdbc.Connection这样的类，非常容易与Java标准库的JDBC接口混淆，所以坚决不要设置为compile。

有了驱动，我们还要确保MySQL在本机正常运行，并且还需要准备一点数据。这里我们用一个脚本创建数据库和表，然后插入一些数据：

-- 创建数据库learjdbc:
DROP DATABASE IF EXISTS learnjdbc;
CREATE DATABASE learnjdbc;

-- 创建登录用户learn/口令learnpassword
CREATE USER IF NOT EXISTS learn@'%' IDENTIFIED BY 'learnpassword';
GRANT ALL PRIVILEGES ON learnjdbc.* TO learn@'%' WITH GRANT OPTION;
FLUSH PRIVILEGES;

-- 创建表students:
USE learnjdbc;
CREATE TABLE students (
  id BIGINT AUTO_INCREMENT NOT NULL,
  name VARCHAR(50) NOT NULL,
  gender TINYINT(1) NOT NULL,
  grade INT NOT NULL,
  score INT NOT NULL,
  PRIMARY KEY(id)
) Engine=INNODB DEFAULT CHARSET=UTF8;

-- 插入初始数据:
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小明', 1, 1, 88);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小红', 1, 1, 95);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小军', 0, 1, 93);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小白', 0, 1, 100);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小牛', 1, 2, 96);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小兵', 1, 2, 99);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小强', 0, 2, 86);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小乔', 0, 2, 79);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小青', 1, 3, 85);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小王', 1, 3, 90);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小林', 0, 3, 91);
INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES ('小贝', 0, 3, 77);

在控制台输入mysql -u root -p，输入root口令后以root身份，把上述SQL贴到控制台执行一遍就行。如果你运行的是最新版MySQL 8.x，需要调整一下CREATE USER语句。

JDBC连接

使用JDBC时，我们先了解什么是Connection。Connection代表一个JDBC连接，它相当于Java程序到数据库的连接（通常是TCP连接）。打开一个Connection时，需要准备URL、用户名和口令，才能成功连接到数据库。

URL是由数据库厂商指定的格式，例如，MySQL的URL是：

jdbc:mysql://<hostname>:<port>/<db>?key1=value1&key2=value2

假设数据库运行在本机localhost，端口使用标准的3306，数据库名称是learnjdbc，那么URL如下：

jdbc:mysql://localhost:3306/learnjdbc?useSSL=false&characterEncoding=utf8

后面的两个参数表示不使用SSL加密，使用UTF-8作为字符编码（注意MySQL的UTF-8是utf8）。

要获取数据库连接，使用如下代码：

// JDBC连接的URL, 不同数据库有不同的格式:
String JDBC_URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";
String JDBC_USER = "root";
String JDBC_PASSWORD = "password";
// 获取连接:
Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD);
// TODO: 访问数据库...
// 关闭连接:
conn.close();

核心代码是DriverManager提供的静态方法getConnection()。DriverManager会自动扫描classpath，找到所有的JDBC驱动，然后根据我们传入的URL自动挑选一个合适的驱动。

因为JDBC连接是一种昂贵的资源，所以使用后要及时释放。使用try (resource)来自动释放JDBC连接是一个好方法：

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD)) {
    ...
}

JDBC查询

获取到JDBC连接后，下一步我们就可以查询数据库了。查询数据库分以下几步：

第一步，通过Connection提供的createStatement()方法创建一个Statement对象，用于执行一个查询；

第二步，执行Statement对象提供的executeQuery("SELECT * FROM students")并传入SQL语句，执行查询并获得返回的结果集，使用ResultSet来引用这个结果集；

第三步，反复调用ResultSet的next()方法并读取每一行结果。

完整查询代码如下：

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD)) {
    try (Statement stmt = conn.createStatement()) {
        try (ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT id, grade, name, gender FROM students WHERE gender=1")) {
            while (rs.next()) {
                long id = rs.getLong(1); // 注意：索引从1开始
                long grade = rs.getLong(2);
                String name = rs.getString(3);
                int gender = rs.getInt(4);
            }
        }
    }
}

注意要点：

Statement和ResultSet都是需要关闭的资源，因此嵌套使用try (resource)确保及时关闭；

rs.next()用于判断是否有下一行记录，如果有，将自动把当前行移动到下一行（一开始获得ResultSet时当前行不是第一行）；

ResultSet获取列时，索引从1开始而不是0；

必须根据SELECT的列的对应位置来调用getLong(1)，getString(2)这些方法，否则对应位置的数据类型不对，将报错。

SQL注入

使用Statement拼字符串非常容易引发SQL注入的问题，这是因为SQL参数往往是从方法参数传入的。

我们来看一个例子：假设用户登录的验证方法如下：

User login(String name, String pass) {
    ...
    stmt.executeQuery("SELECT * FROM user WHERE login='" + name + "' AND pass='" + pass + "'");
    ...
}

其中，参数name和pass通常都是Web页面输入后由程序接收到的。

如果用户的输入是程序期待的值，就可以拼出正确的SQL。例如：name = "bob"，pass = "1234"：

SELECT * FROM user WHERE login='bob' AND pass='1234'

但是，如果用户的输入是一个精心构造的字符串，就可以拼出意想不到的SQL，这个SQL也是正确的，但它查询的条件不是程序设计的意图。例如：name = "bob' OR pass=", pass = " OR pass='"：

SELECT * FROM user WHERE login='bob' OR pass=' AND pass=' OR pass=''

这个SQL语句执行的时候，根本不用判断口令是否正确，这样一来，登录就形同虚设。

要避免SQL注入攻击，一个办法是针对所有字符串参数进行转义，但是转义很麻烦，而且需要在任何使用SQL的地方增加转义代码。

还有一个办法就是使用PreparedStatement。使用PreparedStatement可以完全避免SQL注入的问题，因为PreparedStatement始终使用?作为占位符，并且把数据连同SQL本身传给数据库，这样可以保证每次传给数据库的SQL语句是相同的，只是占位符的数据不同，还能高效利用数据库本身对查询的缓存。上述登录SQL如果用PreparedStatement可以改写如下：

User login(String name, String pass) {
    ...
    String sql = "SELECT * FROM user WHERE login=? AND pass=?";
    PreparedStatement ps = conn.prepareStatement(sql);
    ps.setObject(1, name);
    ps.setObject(2, pass);
    ...
}

所以，PreparedStatement比Statement更安全，而且更快。

我们把上面使用Statement的代码改为使用PreparedStatement：

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, JDBC_USER, JDBC_PASSWORD)) {
    try (PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("SELECT id, grade, name, gender FROM students WHERE gender=? AND grade=?")) {
        ps.setObject(1, "M"); // 注意：索引从1开始
        ps.setObject(2, 3);
        try (ResultSet rs = ps.executeQuery()) {
            while (rs.next()) {
                long id = rs.getLong("id");
                long grade = rs.getLong("grade");
                String name = rs.getString("name");
                String gender = rs.getString("gender");
            }
        }
    }
}

使用PreparedStatement和Statement稍有不同，必须首先调用setObject()设置每个占位符?的值，最后获取的仍然是ResultSet对象。

另外注意到从结果集读取列时，使用String类型的列名比索引要易读，而且不易出错。

注意到JDBC查询的返回值总是ResultSet，即使我们写这样的聚合查询SELECT SUM(score) FROM ...，也需要按结果集读取：

ResultSet rs = ...
if (rs.next()) {
    double sum = rs.getDouble(1);
}

数据类型

有的童鞋可能注意到了，使用JDBC的时候，我们需要在Java数据类型和SQL数据类型之间进行转换。JDBC在java.sql.Types定义了一组常量来表示如何映射SQL数据类型，但是平时我们使用的类型通常也就以下几种：

注意：只有最新的JDBC驱动才支持LocalDate和LocalTime。

练习

使用JDBC查询数据库。

小结

JDBC接口的Connection代表一个JDBC连接；

使用JDBC查询时，总是使用PreparedStatement进行查询而不是Statement；

查询结果总是ResultSet，即使使用聚合查询也不例外。