JDBC 底层原理

概述

JDBC（Java DataBase Connectivity）是Java和数据库之间的一个桥梁，是一个「规范」而不是一个实现，能够执行SQL语句。JDBC由一组用Java语言编写的类和接口组成。各种差别类型的数据库都有相应的实现，注意：本文中的代码都是针对MySQL数据库实现的。
先看一个案例：

1. public class JdbcDemo {
2.     public static final String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/mblog";
3.     public static final String USER = "root";
4.     public static final String PASSWORD = "123456";
6.     public static void main(String[] args) throws Exception {
7.         Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
8.         Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
9.         Statement stmt = conn.createStatement();
10.         ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT id, name, age FROM m_user where id =1");
11.         while (rs.next()) {
12.             System.out.println("name: " + rs.getString("name") + " ：年龄" + rs.getInt("age"));
13.         }
14.     }
15. }

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JDBC 步骤如下：

• 数据库驱动：Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
  
• 获取链接：Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
  
• 创建Statement大概PreparedStatement对象： Statement stmt = conn.createStatement();
  
• 执行sql数据库查询：ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT id, name, age FROM m_user where id =1");
  
• 解析效果集：System.out.println("name: "+rs.getString("name")+" ：年龄"+rs.getInt("age"));
  
• 末了就是各种资源的关闭。
  

数据库驱动

安装好数据库之后，应用程序是不能直接使用数据库的，必须要通过相应的数据库驱动程序，通过驱动程序去和数据库打交道。其实也就是数据库厂商的JDBC接口实现，即对Connection等接口的实现类的jar文件。
Driver接口：此接口是提供给数据库厂商实现的。好比说MySQL的，需要依赖对应的jar包
MySQL数据库对应的实现驱动实现类：

1. package com.mysql.cj.jdbc;
2. import java.sql.SQLException;
4. public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
5.     static {
6.         try {
7.             //注册驱动
8.             java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
9.         } catch (SQLException E) {
10.             throw new RuntimeException("Can't register driver!");
11.         }
12.     }
14.     public Driver() throws SQLException {
15.     }
16. }

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DriverManager是rt.jar包下的类，（rt=runtime），把程序需要驱动类注册进去。

1. //DriverManager类中的方法
2. public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver,DriverAction da)throws SQLException{
3.         /* Register the driver if it has not already been added to our list */
4.         if(driver!=null){
5.             registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver,da));
6.         }else{
7.         // This is for compatibility with the original DriverManager
8.             throw new NullPointerException();
9.         }
10.         println("registerDriver: "+driver);
11. }

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类似的，可以加载其它厂商的驱动

• Oracle驱动：Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
  
• Sql Server驱动：Class.forName("com.microsoft.jdbc.sqlserver.SQLServerDriver");
  

获取链接

看起来只有这一行代码
Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
深入聊聊这行代码，到底底层是怎么连接数据库的？
方法三个参数：链接地址，用户名和密码。

1. public static Connection getConnection(String url,String user, String password) throws SQLException {
2.         java.util.Properties info = new java.util.Properties();
3.         if (user != null) {
4.             info.put("user", user);
5.         }
6.         if (password != null) {
7.             info.put("password", password);
8.         }
9.         return (getConnection(url, info, Reflection.getCallerClass()));
10. }

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获取连接的关键代码aDriver.driver.connect(url,info); 这个方法是每个数据库驱动自己的实现的。

1. // Worker method called by the public getConnection() methods.
2. private static Connection getConnection(String url,java.util.Properties info,Class caller)throws SQLException{
3.         ClassLoader callerCL = caller != null ? caller.getClassLoader() : null;
4.         SQLException reason = null;
5.         //遍历气门注册的数据库驱动
6.         for(DriverInfo aDriver:registeredDrivers){
7.             try{
8.                 //获取连接
9.                 Connection con = aDriver.driver.connect(url,info);
10.                 if(con!=null){
11.                     // Success!
12.                     println("getConnection returning "+aDriver.driver.getClass().getName());
13.                     return(con);
14.                 }
15.             }catch(SQLException ex){
16.                 if(reason==null){
17.                     reason=ex;
18.                 }
19.             }
20.         }
21. }

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获取连接的关键代码aDriver.driver.connect(url,info); 这个方法是每个数据库驱动自己的实现的。

1. package com.mysql.cj.jdbc;
3. public class NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
4.     @Override
5.     public java.sql.Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException {
6.         //部分无关键要的代码省略
7.         //...
8.         
9.         //下面是重点
10.         //ConnectionUrl从这个类名应该能猜到还不到真正连接的，只是创建一个连接Url相关信息封装。
11.         ConnectionUrl conStr = ConnectionUrl.getConnectionUrlInstance(url, info);
12.         switch (conStr.getType()) {
13.             //SINGLE_CONNECTION("jdbc:mysql:", HostsCardinality.SINGLE), //
14.             case SINGLE_CONNECTION:
15.                 //这里就是获取一个实例，连接就在这里面产生的
16.                 return com.mysql.cj.jdbc.ConnectionImpl.getInstance(conStr.getMainHost());
17.             case LOADBALANCE_CONNECTION:
18.                 return LoadBalancedConnectionProxy.createProxyInstance((LoadbalanceConnectionUrl) conStr);
19.             case FAILOVER_CONNECTION:
20.                 return FailoverConnectionProxy.createProxyInstance(conStr);
21.             case REPLICATION_CONNECTION:
22.                 return ReplicationConnectionProxy.createProxyInstance((ReplicationConnectionUrl) conStr);
23.             default:
24.                 return null;
25.         }
26.     }
27. }
30. public static JdbcConnection getInstance(HostInfo hostInfo) throws SQLException {
31.         return new ConnectionImpl(hostInfo);
32. }

复制代码

ConnectionImpl构造方法里有调用createNewIO方法：

1. @Override
2. public void createNewIO(boolean isForReconnect){
3.     synchronized (getConnectionMutex()){
4.         try{
5.             if(!this.autoReconnect.getValue()){
6.                 connectOneTryOnly(isForReconnect);
7.                 return;
8.             }
9.             connectWithRetries(isForReconnect);
10.         }catch(SQLException ex){
11.         }
12.     }
13. }
15. private void connectOneTryOnly(boolean isForReconnect)throws SQLException{
16.         Exception connectionNotEstablishedBecause=null;
17.         JdbcConnection c=getProxy();
18.         //又看到熟悉的connet方法，
19.         //其中，这里的session是NativeSession
20.         this.session.connect(this.origHostInfo,this.user,this.password,this.database,DriverManager.getLoginTimeout()*1000,c);
21.         this.session.setQueryInterceptors(this.queryInterceptors);
22. }
24. public void connect(HostInfo hi,String user,String password,String database,int loginTimeout,TransactionEventHandler transactionManager)throws IOException{
25.         SocketConnection socketConnection=new NativeSocketConnection();
26.         //看到socket连接了，后续就是socket的连接数据库的过程了
27.         socketConnection.connect(this.hostInfo.getHost(),this.hostInfo.getPort(),this.propertySet,getExceptionInterceptor(),this.log,loginTimeout);
28.         this.protocol.connect(user,password,database);this.protocol.getServerSession().setErrorMessageEncoding(this.protocol.getAuthenticationProvider().getEncodingForHandshake());
29. }

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com.mysql.cj.protocol.a.NativeSocketConnection#connect

1. @Override
2. public void connect(String hostName, int portNumber, PropertySet propSet, ExceptionInterceptor excInterceptor, Log log, int loginTimeout) {
3.     this·mysqlSocket = this.socketFactory.connect(this.host, this.port, propSet, loginTimeout);
4.     //...
5. }

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这里的socketFactory是StandardSocketFactory。所以也就是调用的是StandardSocketFactory的connect方法：

1. public T connect(String hostname, int portNumber, PropertySet pset, int loginTimeout) throws IOException {
2.     this.rawSocket = createSocket(pset);
3.     this.rawSocket.connect(sockAddr, getRealTimeout(connectTimeout));
4. }
5. protected Socket createSocket(PropertySet props) {
6.     return new Socket();
7. }

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总结

数据库驱动依赖SPI类加载机制
获取连接是通过socket与数据库取得连接的

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