JDBC系列 之 <驱动加载原理全面解析>
2018-01-22 21:16
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前言
最近在研究Mybatis框架，由于该框架基于JDBC，想要很好地理解和学习Mybatis，必须要对JDBC有较深入的了解。所以便把JDBC 这个东东翻出来，好好总结一番，作为自己的笔记，也是给读者一个参考～～～以下是本文的组织结构，读者可以点击上面的目录查看：
概述
一般情况下，在应用程序中进行数据库连接，调用JDBC接口，首先要将特定厂商的JDBC驱动实现加载到系统内存中，然后供系统使用。基本结构图如下：
驱动加载入内存的过程
这里所谓的驱动，其实就是实现了java.sql.Driver接口的类。如oracle的驱动类是 oracle.jdbc.driver.OracleDriver.class（此类可以在oracle提供的JDBC jar包中找到），此类实现了java.sql.Driver接口。由于驱动本质上还是一个class，将驱动加载到内存和加载普通的class原理是一样的:使用Class.forName("driverName")。以下是将常用的数据库驱动加载到内存中的代码：
[java] view
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print?
//加载Oracle数据库驱动
Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
//加载SQL Server数据库驱动
Class.forName("com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDriver");
//加载MySQL 数据库驱动
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
注意：Class.forName()将对应的驱动类加载到内存中，然后执行内存中的static静态代码段，代码段中，会创建一个驱动Driver的实例，放入DriverManager中，供DriverManager使用。
例如，在使用Class.forName() 加载oracle的驱动oracle.jdbc.driver.OracleDriver时，会执行OracleDriver中的静态代码段，创建一个OracleDriver实例，然后调用DriverManager.registerDriver()注册：
[java] view
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print?
static {
Timestamp localTimestamp = Timestamp.valueOf("2000-01-01 00:00:00.0");
try {
if (defaultDriver == null) {
//创建一个OracleDriver实例，然后注册到DriverManager中
defaultDriver = new OracleDriver();
DriverManager.registerDriver(defaultDriver);
}
} catch (RuntimeException localRuntimeException) {
} catch (SQLException localSQLException) {
}
Driver的功能
java.sql.Driver接口规定了Driver应该具有以下功能：
其中：
acceptsURL(String url) 方法用来测试对指定的url，该驱动能否打开这个url连接。driver对自己能够连接的url会制定自己的协议，只有符合自己的协议形式的url才认为自己能够打开这个url，如果能够打开，返回true，反之，返回false；
例如：oracle定义的自己的url协议如下：
jdbc:oracle:thin:@//<host>:<port>/ServiceName
jdbc:oracle:thin:@<host>:<port>:<SID>
oracle自己的acceptsURL(String url)方法如下：
[java] view
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print?
public boolean acceptsURL(String paramString) {
if (paramString.startsWith("jdbc:oracle:")) {
return (oracleDriverExtensionTypeFromURL(paramString) > -2);
}
return false;
}
private int oracleDriverExtensionTypeFromURL(String paramString) {
int i = paramString.indexOf(58) + 1;
if (i == 0) {
return -2;
}
int j = paramString.indexOf(58, i);
if (j == -1) {
return -2;
}
if (!(paramString.regionMatches(true, i, "oracle", 0, j - i))) {
return -2;
}
++j;
int k = paramString.indexOf(58, j);
if (k == -1) {
return -3;
}
String str = paramString.substring(j, k);
if (str.equals("thin")) {
return 0;
}
if ((str.equals("oci8")) || (str.equals("oci"))) {
return 2;
}
return -3;
}
由上可知oracle定义了自己应该接收什么类型的URL，自己能打开什么类型的URL连接（注意：这里acceptsURL(url)只会校验url是否符合协议，不会尝试连接判断url是否有效） 。拓展阅读：常用数据库
JDBC URL格式
connect（String url,Properties info）方法，创建Connection对象，用来和数据库的数据操作和交互，而Connection则是真正数据库操作的开始（在此方法中，没有规定是否要进行acceptsURL()进行校验）。
手动加载驱动 Driver 并实例化进行数据库操作的例子
[java] viewplain copy
print?
public static void driverTest(){
try {
//1.加载oracle驱动类，并实例化
Driver driver = (Driver) Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver").newInstance();
//2.判定指定的URL oracle驱动能否接受(符合oracle协议规则)
boolean flag = driver.acceptsURL("jdbc:oracle:thin:@127.0.0.1:1521:xe");
//标准协议测试
boolean standardFlag1 = driver.acceptsURL("jdbc:oracle:thin:@//<host>:<port>/ServiceName");
boolean standardFlag2 = driver.acceptsURL("jdbc:oracle:thin:@<host>:<port>:<SID>");
System.out.println("协议测试："+flag+"\t"+standardFlag1+"\t"+standardFlag2);
//3.创建真实的数据库连接：
String url = "jdbc:oracle:thin:@127.0.0.1:1521:xe";
Properties props = new Properties();
props.put("user", "louluan");
props.put("password", "123456");
Connection connection = driver.connect(url, props);
//connection 对象用于数据库交互，代码省略。。。。。
} catch (Exception e) {
System.out.println("加载Oracle类失败！");
e.printStackTrace();
} finally{
}
}
上述的手动加载Driver并且获取连接的过程稍显笨拙：如果现在我们加载进来了多个驱动Driver，那么手动创建Driver实例，并根据URL进行创建连接就会显得代码杂乱无章，并且还容易出错，并且不方便管理。JDBC中提供了一个DriverManager角色，用来管理这些驱动Driver。
DriverManager角色
事实上，一般我们操作Driver，获取Connection对象都是交给DriverManager统一管理的。DriverManger可以注册和删除加载的驱动程序，可以根据给定的url获取符合url协议的驱动Driver或者是建立Conenction连接，进行数据库交互。
以下是DriverManager的关键方法摘要：
DriverManager 内部持有这些注册进来的驱动 Driver，由于这些驱动都是 java.sql.Driver 类型，那么怎样才能获得指定厂商的驱动Driver呢？答案就在于：
java.sql.Driver接口规定了厂商实现该接口，并且定义自己的URL协议。厂商们实现的Driver接口通过acceptsURL(String url)来判断此url是否符合自己的协议，如果符合自己的协议，则可以使用本驱动进行数据库连接操作，查询驱动程序是否认为它可以打开到给定
URL 的连接。
使用DriverManager获取指定Driver
对于驱动加载后，如何获取指定的驱动程序呢？这里，DriverManager的静态方法getDriver(String url)可以通过传递给的URL，返回可以打开此URL连接的Driver。比如，我想获取oracle的数据库驱动，只需要传递形如jdbc:oracle:thin:@<host>:<port>:<SID>或者jdbc:oracle:thin:@//<host>:<port>/ServiceName的参数给DriverManager.getDriver(String
url)即可：
[java] view
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print?
Driver oracleDriver =DriverManager.getDriver("jdbc:oracle:thin:@<host>:<port>:<SID>");
实际上，DriverManager.getDriver(String url)方法是根据传递过来的URL，遍历它维护的驱动Driver，依次调用驱动的Driver的acceptsURL(url)，如果返回acceptsURL(url)返回true，则返回对应的Driver：
[java] view
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print?
public static Driver getDriver(String paramString) throws SQLException {
//省略部分代码。。。。
Iterator localIterator = registeredDrivers.iterator();
//遍历注册的驱动
while (localIterator.hasNext()) {
DriverInfo localDriverInfo = (DriverInfo) localIterator.next();
if (isDriverAllowed(localDriverInfo.driver, localClass))
try {
//如果accepsURL() 为true，返回对应的driver
if (localDriverInfo.driver.acceptsURL(paramString)) {
//返回对应的driver
return localDriverInfo.driver;
}
} catch (SQLException localSQLException) {
}
else
println(" skipping: "+ localDriverInfo.driver.getClass().getName());
}
throw new SQLException("No suitable driver", "08001");
//-----省略部分代码
}
使用DriverManager注册和取消注册驱动Driver
在本博文开始的 驱动加载的过程一节中，讨论了当使用Class.forName("driverName")加载驱动的时候，会向DriverManager中注册一个Driver实例。以下代码将验证此说法：[java] view
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print?
public static void defaultDriver(){
try {
String url = "jdbc:oracle:thin:@127.0.0.1:1521:xe";
//1.将Driver加载到内存中，然后执行其static静态代码，创建一个OracleDriver实例注册到DriverManager中
Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
//取出对应的oracle 驱动Driver
Driver driver = DriverManager.getDriver(url);
System.out.println("加载类后，获取Driver对象："+driver);
//将driver从DriverManager中注销掉
DriverManager.deregisterDriver(driver);
//重新通过url从DriverManager中取Driver
driver = DriverManager.getDriver(url);
System.out.println(driver);
} catch (Exception e) {
System.out.println("加载Oracle类失败！");
e.printStackTrace();
} finally{
}
}
以上代码主要分以下几步：
1. 首先是将 oracle.jdbc.driver.OracleDriver加载到内存中；
2. 然后便调用DriverManager.getDriver()去取Driver实例；
3. 将driver实例从DriverManager中注销掉；
4.尝试再取 对应url的Driver实例；
上述代码执行的结果如下：
从执行结果看，正好能够验证以上论述：当第四步再次获取对应url的 Driver 实例时，由于已经被注销掉了，找不到适当的驱动Driver，抛出了 "Not suitable driver" 的异常。
将上述的例子稍作变化，在注销掉了静态块创建的driver后，往DriverManager注册一个自己创建的Driver对象实例(具体步骤请看注释)：
[java] view
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print?
public static void defaultDriver(){
try {
String url = "jdbc:oracle:thin:@127.0.0.1:1521:xe";
//1.将Driver加载到内存中，然后执行其static静态代码，创建一个OracleDriver实例注册到DriverManager中
Driver dd = (Driver)Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver").newInstance();
//2.取出对应的oracle 驱动Driver
Driver driver = DriverManager.getDriver(url);
System.out.println("加载类后，获取Driver对象："+driver);
//3. 将driver从DriverManager中注销掉
DriverManager.deregisterDriver(driver);
//4.此时DriverManager中已经没有了驱动Driver实例，将创建的dd注册到DriverManager中
DriverManager.registerDriver(dd);
//5.重新通过url从DriverManager中取Driver
driver = DriverManager.getDriver(url);
System.out.println("注销掉静态创建的Driver后，重新注册的Driver: "+driver);
System.out.println("driver和dd是否是同一对象：" +(driver==dd));
} catch (Exception e) {
System.out.println("加载Oracle类失败！");
e.printStackTrace();
} finally{
}
}
以下代码运行的结果：
以上代码先创建了一个Driver对象，在注销了DriverManager中由加载驱动过程中静态创建驱动之后，注册到系统中，现在DriverManager中对应url返回的Driver 即是在代码中创建的Driver对象。
使用DriverManager创建 Connection 连接对象
创建 Connection 连接对象，可以使用驱动Driver的 connect(url,props)，也可以使用 DriverManager 提供的getConnection()方法，此方法通过url自动匹配对应的驱动Driver实例，然后调用对应的connect方法返回Connection对象实例。[java] view
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print?
Driver driver = DriverManager.getDriver(url);
Connection connection = driver.connect(url, props);
上述代码等价于：
[java] view
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print?
Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, props);
jdbc.drivers
DriverManager 作为 Driver 的管理器，它在第一次被使用的过程中（即在代码中第一次用到的时候），它会被加载到内存中，然后执行其定义的static静态代码段，在静态代码段中，有一个 loadInitialDrivers() 静态方法，用于加载配置在jdbc.drivers 系统属性内的驱动Driver，配置在jdbc.drivers中的驱动driver将会首先被加载：
[java] view
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print?
static {
loadInitialDrivers();//加载配置在jdbc.drivers系统变量中的驱动driver
println("JDBC DriverManager initialized");
SET_LOG_PERMISSION = new SQLPermission("setLog");
}
[java] view
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print?
private static void loadInitialDrivers() {
String str1;
try {
str1 = (String) AccessController
.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
public String run() {
return System.getProperty("jdbc.drivers");//返回jdbc.drivers值
}
});
} catch (Exception localException1) {
str1 = null;
}
//省略部分代码......
if ((str1 == null) || (str1.equals("")))
return;
String[] arrayOfString1 = str1.split(":");
println("number of Drivers:" + arrayOfString1.length);
for (String str2 : arrayOfString1)
try {
//Class.forName加载对应的driver
Class.forName(str2, true, ClassLoader.getSystemClassLoader());
} catch (Exception localException2) {
println("DriverManager.Initialize: load failed: "
+ localException2);
}
}
以下是通过jdbc.drivers加载驱动driver的方式：
[java] view
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print?
String url = "jdbc:oracle:thin:@127.0.0.1:1521:xe";
//设置值系统变量jdbc.drivers
System.setProperty("jdbc.drivers", "oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
//2.通过特定的url获取driver
Driver driver = DriverManager.getDriver(url);
//打印是否存在
System.out.println(driver);
请记住：一定要在第一次使用DriverManager之前设置jdbc.drivers，因为DriverManager中的static静态代码段只会被执行一次！
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