【JDBC】数据库连接的艺术：深入解析数据库连接池、Apache-DBUtils与BasicDAO

🙋‍♂️ 作者：@whisperrr.🙋‍♂️

👀 专栏：JDBC 👀

🎉 其他专栏：零基础学Mysql 🎉

💥 标题：探索JDBC：Java数据库连接的艺术与魅力💥

❣️ 寄语：比较是偷走幸福的小偷❣️

前言

在当今信息时代的浪潮中，数据库作为信息存储和处理的核心，其重要性不言而喻。作为一名普通的软件开发者，我在数据库连接与操作的道路上摸索前行，积累了一些实践经验。在此，与大家分享关于数据库连接池、Apache-DBUtils和BasicDAO这三个技术的一些心得和体会。本文旨在抛砖引玉，希望能够为同行们在优化数据库操作、提高系统性能的征途上提供一点参考和帮助。让我们一起学习，共同进步。

🌍 一.连接池

在学习一个新技术的时候,我们先来看看传统的方式有哪些问题,新技术又能解决什么样的问题,通过什么方式解决问题.

❄️1. 传统获取Conntion问题分析

1. 传统的JDBC数据库连接使用DriverManager来获取,每次向数据库建立连接的时候都要将 Connection 加载的内存中,再验证 IP 地址,用户名和密码,频繁的进行数据库的连接将要占用很多的系统资源,任意造成服务器崩溃.
2. 每一次数据库连接,都要及时断开,如果程序出现异常而未能及时关闭,将导致数据库内存泄漏,最终将导致重启数据库
3. 传统的获取连接的方式,不能控制连接的数量,如果连接过多,也可能导致数据库的内存泄漏

感情的自然流露，我们引出数据库连接池。

❄️2. 数据库连接池

数据库连接池（Database Connection Pool）是一种用于提高数据库操作性能和资源管理效率的技术。可以很好的解决上面的传统方式带来的问题.

2.1 数据库连接池的基本原理如下：

1. 初始化： 在系统启动时，创建一定数量的数据库连接，并将这些连接放入连接池中。
2. 使用： 当用户请求一个数据库连接时，连接池会提供一个空闲的连接。如果连接池中没有空闲连接，则会根据最大连接数限制决定是否创建新的连接。
3. 释放： 当用户完成数据库操作后，不会直接关闭数据库连接，而是将连接返回给连接池，以便其他请求复用。
4. 管理： 连接池负责维护连接的状态，如定期检查连接的有效性，根据需要创建或销毁连接，保证连接池中的连接数量在一个合理的范围内。

2.2 数据库连接池的优点包括：

• 提高性能： 通过复用连接减少建立和关闭连接的次数，显著提高系统性能。
• 资源利用： 有效管理数据库连接，避免连接泄漏，节省系统资源。
• 响应速度： 减少等待建立连接的时间，提高系统的响应速度。
• 可配置性： 可以根据系统负载动态调整连接池的大小，适应不同的应用场景。

2.3 数据库连接池的技术包括：JDBC的数据库连接池使用javax.sql.DataSource来表示，DataSource只是一个接口，该接口通常由第三方提供实现[提供.jar]

• C3PO数据库连接池，速度相对较慢，稳定性不错(hibernate,spring)
• DBCP数据库连接池，速度相对c3p0较快，但不稳定
• Proxool数据库连接池，有监控连接池状态的功能，稳定性较c3p0差一点
• BoneCP数据库连接池，速度快
• Druid(德鲁伊)是阿里提供的数据库连接池，集DBCP、C3PO、Proxool优点于一身的数据库连接池

❄️3.连接池之C3P0技术

c3p0 是一个 Java 编程语言中的数据库连接池库，它实现了数据源和 JNDI 适配器，用于提高数据库操作的效率和性能。c3p0 旨在提供一个高效、可靠的解决方案，用于管理数据库连接，减少创建和销毁连接的开销。
以下是 c3p0 的一些关键特性和配置选项：

🍁3.1关键特性

1. 自动连接池管理： c3p0 能够自动管理数据库连接池，无需手动干预。
2. 配置灵活： 提供了丰富的配置选项，可以通过 XML 文件、属性文件或直接在代码中进行配置。
3. 支持多种数据库： c3p0 支持多种关系型数据库，如 MySQL、PostgreSQL、Oracle、SQL Server 等。
4. 数据源和 JNDI 支持： c3p0 可以配置为数据源，并且可以与 JNDI 一起使用，便于在应用服务器环境中集成。
5. 扩展性： c3p0 设计上考虑了扩展性，允许开发者根据需要定制连接池的行为。

🍁3.2配置选项

以下是一些常用的 c3p0 配置参数：

• initialPoolSize： 初始化时创建的连接数。
• maxPoolSize： 连接池中保留的最大连接数。
• minPoolSize： 连接池中保留的最小连接数。
• maxIdleTime： 连接的最大空闲时间，超过这个时间未使用的连接将被关闭。
• acquireIncrement： 当连接池中的连接耗尽时，一次性创建的连接数。
• idleConnectionTestPeriod： 空闲连接测试周期，用于验证空闲连接是否仍然有效。
• checkoutTimeout： 当没有可用连接时，从连接池中获取连接的最大等待时间。
• maxStatements： 缓存的最大 SQL 语句数。
• maxStatementsPerConnection： 每个连接可以缓存的最大 SQL 语句数。

🍁3.3使用示例

以下是一个简单的 c3p0 配置和使用示例：

import com.mchange.v2.c3p0.ComboPooledDataSource;
import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
public class C3P0Example {private static DataSource dataSource;static {ComboPooledDataSource cpds = new ComboPooledDataSource();cpds.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb");cpds.setUser("username");cpds.setPassword("password");cpds.setInitialPoolSize(5);cpds.setMaxPoolSize(20);// 其他配置...dataSource = cpds;}public static Connection getConnection() throws SQLException {return dataSource.getConnection();}public static void main(String[] args) {try (Connection conn = getConnection()) {// 使用连接进行数据库操作} catch (SQLException e) {e.printStackTrace();}}
}

在使用 c3p0 时，建议仔细阅读官方文档，并根据实际应用场景调整配置参数，以达到最佳性能。随着技术的发展，新的连接池技术（如 HikariCP）提供了更好的性能和更简单的配置，因此在选择连接池时，可以考虑比较不同库的性能和特性。

❄️4. 连接池之Druid技术

Druid 是一个用于数据库连接池和SQL监控的Java开源库，由阿里巴巴开源。它不仅提供了数据库连接池的功能，还包含了许多其他特性，如数据库加密、SQL执行日志、PSCache、慢SQL记录、SQL注入攻击防护等。Druid 广泛应用于各种需要数据库操作的Java应用程序中，特别是在大数据和高并发的场景下。
以下是 Druid 的一些主要特性和优势：

🍁 4.1主要特性

1. 强大的连接池管理： Druid 提供了高效的连接池管理，支持多种数据库，并且能够处理大量并发连接。
2. 监控功能： Druid 能够监控数据库访问性能，包括执行时间、并发数、慢查询等，有助于优化数据库性能。
3. SQL防火墙： Druid 可以防止SQL注入攻击，确保数据库的安全性。
4. 数据库加密： 支持对数据库密码进行加密，提高安全性。
5. 多种配置方式： Druid 支持多种配置方式，包括XML、properties文件、编程方式等。
6. 扩展性： Druid 设计灵活，可以通过编写插件来扩展其功能。

🍁 4.2 配置选项

Druid 的配置选项非常丰富，以下是一些常用的配置参数：

• initialSize： 初始化时建立物理连接的个数。
• minIdle： 最小连接池数量。
• maxActive： 最大连接池数量。
• maxWait： 获取连接时最大等待时间，单位毫秒。
• timeBetweenEvictionRunsMillis： 间隔多久进行一次检测，检测需要关闭的空闲连接。
• minEvictableIdleTimeMillis： 连接在池中最小生存的时间。
• validationQuery： 用来检测连接是否有效的SQL语句。
• testWhileIdle： 建议配置为true，不影响性能，并且保证安全性。
• estOnBorrow： 申请连接时执行validationQuery检测连接是否有效。
• testOnReturn： 归还连接时执行validationQuery检测连接是否有效。

🍁 4.3 使用示例

以下是一个简单的 Druid 配置和使用示例：

import com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource;
import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
public class DruidExample {private static DataSource dataSource;static {DruidDataSource dds = new DruidDataSource();dds.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb");dds.setUsername("username");dds.setPassword("password");dds.setInitialSize(5);dds.setMinIdle(5);dds.setMaxActive(20);// 其他配置...dataSource = dds;}public static Connection getConnection() throws SQLException {return dataSource.getConnection();}public static void main(String[] args) {try (Connection conn = getConnection()) {// 使用连接进行数据库操作} catch (SQLException e) {e.printStackTrace();}}
}

在使用 Druid 时，可以通过其提供的监控界面来查看数据库连接池的状态、SQL执行情况等，这对于诊断和优化数据库性能非常有帮助。Druid 的监控功能是其一大亮点，使得它在众多数据库连接池技术中脱颖而出。

🌍 二.Apache-DBUtil

Apache DBUtils 是 Apache 软件基金会下的一个开源 Java 库，它提供了一套简单的 JDBC helper 类，用于简化数据库操作。DBUtils 主要包含两个核心类：QueryRunner 和 ResultSetHandler。这些类可以帮助开发者执行 SQL 查询和更新，并且处理查询结果，而无需编写大量的样板代码。

为什么学习这个技术:
1.关闭connection后，resultSet结果集无法使用
2.resultSet不利于数据的管理
3.示意图

以下是 Apache DBUtils 的一些关键特性和用法：

❄️1. 关键特性

1. 简化 JDBC 操作： DBUtils 封装了 JDBC 的基本操作，使得数据库操作更加简洁。
2. 结果集处理： 提供了多种 ResultSetHandler 实现来处理查询结果，例如将结果集转换为对象列表、单个对象、数组等。
3. 批处理支持： 支持批处理操作，可以一次性执行多个 SQL 语句。
4. 异常处理： 提供了异常转换功能，将 SQLException 转换为未经检查的异常（如 java.lang.RuntimeException 的子类），简化异常处理。

❄️2. 主要类和方法

• QueryRunner： 用于执行 SQL 查询和更新操作。
  • query(String sql, ResultSetHandler rsh, Object... params)：执行查询操作。
  • update(String sql, Object... params)：执行更新操作（INSERT、UPDATE、DELETE）。
• ResultSetHandler： 接口，用于处理 ResultSet 对象。
  • ArrayHandler：将结果集的第一行数据转换为对象数组。
  • BeanHandler：将结果集的第一行数据转换为指定的 JavaBean 对象。
  • BeanListHandler：将结果集的所有行转换为指定 JavaBean 对象的列表。
  • ScalarHandler：用于处理单个值的结果，例如 COUNT、MAX、MIN 等。

❄️3. 使用示例

以下是一个使用 Apache DBUtils 的简单示例：

import org.apache.commons.dbutils.QueryRunner;
import org.apache.commons.dbutils.handlers.BeanListHandler;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.util.List;
public class DBUtilsExample {public static void main(String[] args) {QueryRunner runner = new QueryRunner();Connection conn = null;try {conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "username", "password");List<User> users = runner.query(conn, "SELECT * FROM users", new BeanListHandler<>(User.class));users.forEach(user -> System.out.println(user.getUsername()));} catch (SQLException e) {e.printStackTrace();} finally {if (conn != null) {try {conn.close();} catch (SQLException e) {e.printStackTrace();}}}}
}
class User {private int id;private String username;// getters and setters
}

在这个例子中，我们使用 QueryRunner 来执行一个查询，并将结果集转换为 User 对象的列表。我们使用了 BeanListHandler 来处理结果集。
Apache DBUtils 是一个轻量级的库，非常适合于简单的数据库操作，特别是当你不想引入更复杂的 ORM 框架时。然而，对于更复杂的数据库操作和业务逻辑，可能需要考虑使用更全面的 ORM 框架，如 Hibernate 或 MyBatis。

🌍 三.BasicDAO

❄️1. 引入

apache-dbutils+Druid简化了JDBC开发，但还有不足：
1.SQL语句是固定，不能通过参数传入，通用性不好，需要进行改进，更方便执行增删改查
2.对于select操作，如果有返回值，返回类型不能固定，需要使用泛型
3.将来的表很多，业务需求复杂，不可能只靠一个Java类完成
4.引出=》BasicDAO画出示意图，看看在实际开发中，应该如何处理

BasicDAO 是一个通用的数据访问对象（DAO）抽象层的实现，它通常用于简化数据库操作。在Java中，DAO层的主要目的是将数据库操作代码与业务逻辑代码分离，使得业务逻辑更加清晰，同时也便于数据库迁移和维护。

❄️2. BasicDAO 类通常包含以下功能：

1. 连接管理： 管理数据库连接的创建和关闭。
2. CRUD操作： 提供创建（Create）、读取（Read）、更新（Update）和删除（Delete）操作的通用实现。
3. 查询执行： 执行各种SQL查询，并处理结果集。
4. 事务管理： 管理事务的开始、提交和回滚。
   以下是一个简单的 BasicDAO 类的示例实现，它使用了 Apache Commons DBUtils 来简化操作：

import org.apache.commons.dbutils.QueryRunner;
import org.apache.commons.dbutils.handlers.BeanHandler;
import org.apache.commons.dbutils.handlers.BeanListHandler;
import org.apache.commons.dbutils.handlers.ScalarHandler;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.util.List;
public abstract class BasicDAO<T> {private QueryRunner queryRunner = new QueryRunner();private Class<T> type;public BasicDAO(Class<T> type) {this.type = type;}protected Connection getConnection() throws SQLException {// 这里应该根据实际情况来获取数据库连接// 例如，从数据源（DataSource）获取连接return DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "username", "password");}public T queryForObject(String sql, Object... params) throws SQLException {try (Connection conn = getConnection()) {return queryRunner.query(conn, sql, new BeanHandler<>(type), params);}}public List<T> queryForList(String sql, Object... params) throws SQLException {try (Connection conn = getConnection()) {return queryRunner.query(conn, sql, new BeanListHandler<>(type), params);}}public <V> V queryForScalar(String sql, Object... params) throws SQLException {try (Connection conn = getConnection()) {return queryRunner.query(conn, sql, new ScalarHandler<V>(), params);}}public int update(String sql, Object... params) throws SQLException {try (Connection conn = getConnection()) {return queryRunner.update(conn, sql, params);}}
}

在这个 BasicDAO 类中，我们定义了几个方法来执行常见的数据库操作。这个类是泛型的，可以用于任何类型的实体类。使用时，你需要为你的实体类创建一个继承自 BasicDAO 的具体实现。

❄️3. 以下是如何使用 BasicDAO 的示例：

public class UserDao extends BasicDAO<User> {public UserDao() {super(User.class);}// 这里可以添加特定于User的数据库操作方法
}
// 使用UserDao
UserDao userDao = new UserDao();
User user = userDao.queryForObject("SELECT * FROM users WHERE id = ?", 1);
List<User> users = userDao.queryForList("SELECT * FROM users");
int updatedRows = userDao.update("UPDATE users SET username = ? WHERE id = ?", "newUsername", 1);

在这个例子中，UserDao 继承自 BasicDAO 并指定了实体类 User。然后，你可以使用 UserDao 来执行针对 User 表的数据库操作。
请注意，这个 BasicDAO 示例是一个简化版本，实际应用中可能需要更多的功能和错误处理。此外，直接使用 JDBC 和 DBUtils 可能不是最佳实践，特别是在大型或复杂的项目中，通常会使用更高级的框架如 Hibernate、MyBatis 或 Spring Data JPA 来处理数据访问层。