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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Java ist auch eine Sprache
2 Sprachbeschreibung
3 Klassen und Objekte
4 Der Umgang mit Zeichenketten
5 Mathematisches
6 Eigene Klassen schreiben
7 Angewandte Objektorientierung
8 Exceptions
9 Generics, innere Klassen
10 Die Klassenbibliothek
11 Threads und nebenläufige Programmierung
12 Datenstrukturen und Algorithmen
13 Raum und Zeit
14 Dateien und Datenströme
15 Die eXtensible Markup Language (XML)
16 Grafische Oberflächen mit Swing
17 Grafikprogrammierung
18 Netzwerkprogrammierung
19 Verteilte Programmierung mit RMI und Web–Services
20 JavaServer Pages und Servlets
21 Applets
22 Midlets und die Java ME
23 Datenbankmanagement mit JDBC
24 Reflection und Annotationen
25 Logging und Monitoring
26 Sicherheitskonzepte
27 Java Native Interface (JNI)
28 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
Stichwort
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Java ist auch eine Insel (8. Auflage) von Christian Ullenboom Programmieren mit der Java Standard Edition Version 6
Java ist auch eine Insel (8. Aufl.) 8., aktual. Auflage, geb., mit DVD 1.475 S., 49,90 Euro Galileo Computing ISBN 978-3-8362-1371-4 |
| 23 Datenbankmanagement mit JDBC
|  | 23.1 Das relationale Modell
|  | 23.2 Datenbanken und Tools
|  |  | 23.2.1 HSQLDB
|  |  | 23.2.2 Weitere Datenbanken
|  |  | 23.2.3 Eclipse-Plugins zum Durchschauen von Datenbanken
|  | 23.3 JDBC und Datenbanktreiber
|  |  | 23.3.1 Treibertypen
|  |  | 23.3.2 JDBC-Versionen
|  | 23.4 Eine Beispielabfrage
|  |  | 23.4.1 Schritte zur Datenbankabfrage
|  |  | 23.4.2 Client für HSQLDB-Datenbank
|  | 23.5 Mit Java an eine Datenbank andocken
|  |  | 23.5.1 Der Treiber-Manager
|  |  | 23.5.2 Den Treiber laden
|  |  | 23.5.3 Eine Aufzählung aller Treiber
|  |  | 23.5.4 Log-Informationen
|  |  | 23.5.5 Verbindung zur Datenbank auf- und abbauen
|  |  | 23.5.6 DataSource
|  |  | 23.5.7 Gepoolte Verbindungen
|  | 23.6 Datenbankabfragen
|  |  | 23.6.1 Abfragen über das Statement-Objekt
|  |  | 23.6.2 Ergebnisse einer Abfrage in ResultSet
|  |  | 23.6.3 Java und SQL-Datentypen
|  |  | 23.6.4 Unicode in der Spalte korrekt auslesen
|  |  | 23.6.5 Eine SQL-NULL und wasNull() bei ResultSet
|  |  | 23.6.6 Wie viele Zeilen hat ein ResultSet?
|  | 23.7 Die Ausnahmen bei JDBC
|  | 23.8 Elemente einer Datenbank hinzufügen und aktualisieren
|  |  | 23.8.1 Batch-Updates
|  | 23.9 ResultSets in Bohnen durch RowSet
|  |  | 23.9.1 Die Schnittstelle RowSet
|  |  | 23.9.2 Implementierungen von RowSet
|  |  | 23.9.3 Der Typ CachedRowSet
|  |  | 23.9.4 Der Typ WebRowSet
|  | 23.10 Vorbereitete Anweisungen (Prepared Statements)
|  |  | 23.10.1 PreparedStatement-Objekte vorbereiten
|  |  | 23.10.2 Werte für die Platzhalter eines PreparedStatement
|  | 23.11 Transaktionen
|  | 23.12 Metadaten
|  |  | 23.12.1 Metadaten über die Tabelle
|  |  | 23.12.2 Informationen über die Datenbank
|  | 23.13 Einführung in SQL
|  |  | 23.13.1 Ein Rundgang durch SQL-Abfragen
|  |  | 23.13.2 Datenabfrage mit der Data Query Language (DQL)
|  |  | 23.13.3 Tabellen mit der Data Definition Language (DDL) anlegen
|  | 23.14 Zum Weiterlesen
## 23.5 Mit Java an eine Datenbank andocken Zum Aufbau einer Datenbankverbindung und zur Herstellung einer Connection gibt es zwei Möglichkeiten: Direkt über den DriverManager: Die Verbindungsdaten stehen im Quellcode (direkt oder sie werden über Konfigurationsdateien bestimmt). Über einen zentralen Namensdienst: Im JNDI ist eine vorkonfigurierte Datenquelle (DataSource) abgelegt, die wir entnehmen und über die wir eine Verbindung aufbauen. Im Java-Enterprise-Bereich ist das übliche Vorgehen über eine DataSource. Wir wollen uns doch zunächst mit dem DriverManager beschäftigen, bevor wir zur DataSource und zum JNDI kommen. Alle verwendeten Klassen und Schnittstellen für den Datenbankteil liegen unter java.sql.*. Im Fall des Namensdienstes sind Klassen/Schnittstellen aus dem Paket javax.naming nötig. ### 23.5.1 Der Treiber-Manager Alle Datenbanktreiber werden an einer zentralen Stelle, dem Treiber-Manager, gesammelt. Die Zentrale ist in Java durch die Klasse DriverManager gegeben. Die Methoden der Klasse sind statisch, da sich ein Exemplar dieser Klasse nicht erzeugen lässt; der Konstruktor ist privat. Die wichtigste Funktion des Treiber-Managers ist getConnection(), mit der wir eine Verbindung zur Datenbank aufbauen können. Es lassen sich aber auch alle angemeldeten Treiber erfragen. ### 23.5.2 Den Treiber laden Vor der Ausführung der JDBC-Befehle muss ein passender Datenbanktreiber geladen werden. Der Datenbanktreiber ist eine Java-Klasse, die beim Treiber-Manager angemeldet sein muss.
Hinweis Seit Java 6 werden die Treiberklassen – soweit vom Treiberproduzenten vorbereitet – automatisch geladen. Der Entwickler muss den Namen der Treiberklassen nicht mehr kennen. Intern funktioniert das über Service Provider. Für eigene automatisch zu ladende Klassen ist java.util.ServiceLoader einen Blick wert.
> Vor Java 6 und bei nicht vorbereiteten Datenbanken ist die Treiberklasse von Hand einzubinden. Zwei Möglichkeiten sind populär: Die Property jdbc.drivers enthält den Namen des Datenbanktreibers. Auf der Kommandozeile lässt sich die Variable mit dem Schalter -D einfach setzen:
>     $ java -Djdbc.drivers=org.hsqldb.jdbcDriver <Javaklasse>
Die zweite Möglichkeit bietet die Funktion Class.forName(), die eine Treiberklasse lädt. Sie trägt sich automatisch beim Treiber-Manager ein.
    final class java.lang.Class<T>
    implements Serializable, GenericDeclaration, Type, AnnotatedElement
static Class forName( String className ) throws ClassNotFoundException Sucht, lädt und bindet die Klasse mit dem qualifizierten Namen className ins Laufzeit-system ein. Die Funktion liefert ein Class-Objekt zurück, falls sie die Klasse laden kann, andernfalls quittiert sie einen Fehler mit einer ClassNotFoundException. Die Programmzeilen für das manuelle Laden der Klasse org.hsqldb.jdbcDriver sind somit: Listing 23.2 com/tutego/insel/jdbc/DriverManagerDemo.java, Ausschnitt
    try
    {
      Class.forName( "org.hsqldb.jdbcDriver" );
    }
    catch ( ClassNotFoundException e )
    {
      // OO! Treiber konnte nicht geladen werden.
      e.printStackTrace();
    }
Da wir die Klasse nur laden, aber die Referenz auf den Klassen-Deskriptor nicht benötigen, belassen wir es bei einem Aufruf und beachten den Rückgabewert nicht. Diese Class.forName() löst eine ClassNotFoundException aus, falls die Klasse nicht gefunden wurde, der Treiber also nicht geladen werden konnte.
Hinweis Der JDBC-ODBC-Treiber ist schon initialisiert und muss nicht mit Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver"); geladen werden.
Datenbank | Klassenname für den JDBC-Treiber
Adabas D | de.sag.jdbc.adabasd.Adriver
Borland JDataStore | com.borland.datastore.jdbc.DataStoreDriver
Borland Interbase | interbase.interclient.Driver
DB2/Derby | com.ibm.db2.jcc.DB2Driver
Informix | com.informix.jdbc.IfxDriver
IDS Server | ids.sql.IDSDriver
Microsoft SQL Server | com.microsoft.jdbc.sqlserver.SQLServerDriver
mSQL | COM.imaginary.sql.msql.MsqlDriver
MySQL | com.mysql.jdbc.Driver
Oracle | oracle.jdbc.driver.OracleDriver
Pointbase | com.pointbase.jdbc.jdbcUniversalDriver
PostgreSQL | org.postgresql.Driver
Sybase | com.sybase.jdbc2.jdbc.SybDriver
### 23.5.3 Eine Aufzählung aller Treiber Die statische Funktion getDrivers() der Klasse DriverManager liefert eine Aufzählung der angemeldeten Treiber. Die folgenden Zeilen geben einfach den Klassennamen aus – die Treiber implementieren nicht unbedingt eine sinnvolle toString()-Methode, sodass wir uns mit dem Klassennamen begnügen. Listing 23.3 com/tutego/insel/jdbc/DriverManagerDemo.java, Ausschnitt
    for ( Enumeration<Driver> e = DriverManager.getDrivers(); e.hasMoreElements(); )
      System.out.println( e.nextElement().getClass().getName() );
Die Elemente, die durch die Enumeration ausgelesen werden, sind Treiberobjekte vom Typ Driver. Jeder Datenbanktreiber implementiert diese Schnittstelle. Mit dem manuell geladenen Treiber org.hsqldb.jdbcDriver und dem Standard-JDBC-ODBC-Treiber verbunden ist die Ausgabe:
    sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver
    org.hsqldb.jdbcDriver
### 23.5.4 Log-Informationen Zu Testzwecken bietet es sich an, Informationen des Treibers und der Datenbank in einen speziellen Ausgabekanal zu schreiben. Wir können die Log-Informationen so umlenken, dass sie in den Standardausgabestrom geschrieben werden. Das macht die statische Methode setLogWriter(), die einen PrintWriter als Parameter erwartet. Folgende Zeile gibt alle Informationen auf dem Bildschirm aus, die in das Logbuch geschrieben werden:
    DriverManager.setLogWriter( new PrintWriter(System.out) );
### 23.5.5 Verbindung zur Datenbank auf- und abbauen Nach dem Laden des Treibers können wir eine Verbindung zur Datenbank mit Hilfe des Connection-Objekts aufbauen, das DriverManager.getConnection() zurückgibt. Der Funktion wird eine Datenbank-URL mitgegeben und optional Benutzername und Passwort. #### Die Datenquelle angeben Alle Datenquellen sind durch eine besondere URL qualifiziert, die folgendes Format besitzt:
    jdbc:Subprotokoll:Datenquellenname
Die Datenbank definieren jeweils unterschiedliche Subprotokolle, und die Angabe des Servernamens ist auch immer individuell:

Tabelle 23.2 Protokolle einiger Datenbanken

Datenbank | Subprotokoll | Beispiel
Derby | derby:net | jdbc:derby:net://host:1527/
IBM DB2 | db2 | jdbc:db2://database
HSQLDB | hsqldb | jdbc:hsqldb:file:database
Interbase | interbase | jdbc:interbase://host/dabase.gdb
MySQL | mysql | jdbc:mysql://host/database
ODBC-Datenquellen | odbc | jdbc:odbc:database
Oracle Thin | oracle:thin | jdbc:oracle:thin:@host:1243:database
Sybase | sybase:Tds | jdbc:sybase:Tds:host:1234/database
#### Verbindung aufnehmen Die Funktion getConnection() liefert ein Connection-Objekt, das die Verbindung mit der Datenbank repräsentiert.
Beispiel Verbinde mit einer Datenbank, die den Namen »TutegoDB« trägt. (Im Fall von ODBC wurde der Name im Datenquellen-Administrator festgelegt und hat nichts mit dem Dateinamen zu tun.)
    con = DriverManager.getConnection( "jdbc:hsqldb:file:TutegoDB;shutdown=true",
                                       "sa",
                                       "" );
Die Funktion getConnection() erwartet bis zu drei Parameter: Die URL der Datenbank, zu der die Verbindung aufgenommen werden soll, ist der Pflichtparameter. Der Anmeldename und das Passwort sind optional und können auch leere Strings ("") sein, wenn eine Authentifizierung keine Rolle spielt. Meldet getConnection() keinen Fehler, so liefert sie uns eine geöffnete Datenbankverbindung.
    class java.sql.DriverManager
static Connection getConnection( String url ) throws SQLException Versucht, eine Verbindung zur Datenbank aufzubauen. Die Klasse DriverManager sucht dabei einen passenden Treiber aus der Liste der registrierten JDBC-Treiber für die Datenbank. static Connection getConnection( String url, String user, String password ) throws SQLException Versucht, eine Verbindung zur Datenbank aufzubauen. user und password werden für die Verbindung zur Datenbank verwendet. static Connection getConnection( String url, Properties info ) throws SQLException Versucht, eine Verbindung zur Datenbank aufzubauen. Im Properties-Objekt können die Felder »user« und »password« sowie weitere Informationen vorhanden sein. Hier klicken, um das Bild zu vergrößern #### Verbindung beenden Da eine Verbindung zu schließen ist (und nicht der DriverManager), finden wir eine Methode close() beim Connection-Objekt. Verbindungen zu schließen, ist immens wichtig, sodass dieser Teil im Allgemeinen im finally-Block steht: Listing 23.4 com/tutego/insel/jdbc/FirstSqlAccess.java, Ausschnitt
    Connection con = null;

    try
    {
      con = DriverManager.getConnection( ... );
      ...
    }
    catch ( SQLException e )
    {
      e.printStackTrace();
    }
    finally
    {
      if ( con != null )
        try { con.close(); } catch ( SQLException e ) { e.printStackTrace(); }
    }
    interface java.sql.Connection
    extends Wrapper
void close() throws SQLException Schließt die Verbindung zur Datenbank. Auch hier kann eine SQLException auftauchen. #### Wartezeit einstellen Wenn wir uns mit der Datenbank verbinden, lässt sich noch eine Wartezeit in Sekunden einstellen, die angibt, wie lange der Treiber für die Verbindung mit der Datenbank warten darf. Gesetzt wird dieser Wert mit setLoginTimeout() und entsprechend mit getLoginTimeout() ausgelesen. Standardmäßig ist dieser Wert 0.
    class java.sql.DriverManager
static void setLoginTimeout( int seconds ) Setzt die Zeit, die maximal gewartet wird, wenn der Treiber sich mit einer Datenbank verbindet. static int getLoginTimeout() Liefert die Wartezeit in Sekunden. ### 23.5.6 DataSource Die Arbeit mit dem DriverManager sah bisher so aus, dass wir ihn mit der genauen Datenquelle parametrisiert haben. Wir mussten also immer den Namen der Datenbank sowie (optional) den Benutzernamen und das Passwort angeben. Diese feste Verdrahtung im Quellcode ist allerdings nicht so toll, weil Änderungen zwangsläufig zu einer neuen Übersetzung führen (was sich allerdings mit Konfigurationsdateien verändern ließe), doch die Daten stehen auf der Clientseite, wo sie nicht immer gut aufgehoben sind. Besser ist eine zentrale Stelle für die Konfigurationsdaten und auch für die Datenbank. Nehmen wir an, ein Unternehmen rüstet spontan von Oracle auf DB2 um, so müsste ein Clientprogramm an allen Stellen, an denen der Datenbanktreiber geladen und die URL für die Datenbank aufgebaut wird, im Quellcode geändert werden. Das ist unflexibel. So gibt es in Java eine weitere Möglichkeit, nämlich die Konfigurationsdaten an einer zentralen Stelle zu hinterlegen – und das heißt in Java Zugriff über JNDI. Im zentralen Namensdienst werden Informationen über Treibername, Datenbankname und so weiter als DataSource abgelegt und dann zum nötigen Zeitpunkt erfragt. Wenn sich die Datenbank einmal ändern sollte, muss nur an dieser zentralen Stelle eine Änderung eingespielt werden, und alle, die anschließend den JNDI-Dienst erfragen, bekommen die neue Information. #### Die DataSource-Trilogie Die Verbindung zu einem Datengeber (es muss nicht unbedingt eine Datenbank sein) realisieren Objekte vom Typ DataSource-Objekt. Von der Schnittstelle DataSource gibt es drei unterschiedliche Ausführungen:
1. | Ein Standard-DataSource-Objekt. Mindestens das muss ein JDBC-2.0-kompatibler Treiber anbieten.
2. | Ein DataSource-Objekt, das gepoolte Datenbankverbindungen zulässt (ConnectionPoolDataSource), sodass eine beendete Verbindung nicht wirklich beendet, sondern nur in einen Pool zur Wiederverwendung gelegt wird. Damit die Verbindung zurückgelegt werden kann, muss die Verbindung einfach nur geschlossen werden – ein Vorgang, der in jedem Programm mit Verbindungen zu finden sein sollte.
3. | Ein DataSource-Objekt für verteilte Transaktionen (XADataSource).
Das Schöne daran ist, dass der konkrete Typ verborgen bleiben kann und der Server ohne Änderung des Clients statt einer einfachen DataSource etwa eine ConnectionPoolDataSource in den Namensdienst ablegen kann. #### Verbindung über JNDI Das DataSource-Objekt ist über JNDI zu erfragen. Mit getConnection() wird anschließend das Connection-Objekt besorgt, und wir sind an der gleichen Stelle, an die uns auch der DriverManager führte.
    Context ctx = new InitialContext();
    DataSource ds = (DataSource) ctx.lookup( "jdbc/database" );
    Connection con = ds.getConnection( "username", "password" );
Das javax.naming.Context-Objekt und dessen Methode lookup() erfragen das mit dem Namen assoziierte Objekt vom Verzeichnisdienst. Vorher muss natürlich irgendjemand dieses Objekt dort abgelegt – auf Neudeutsch »deployed« – haben, doch das sehen wir uns später an. Mit dem Verweis auf das DataSource-Objekt können wir getConnection() aufrufen und Benutzername und Passwort angeben.
    interface javax.sql.DataSource
Connection getConnection( String username, String password ) Versucht, unter Angabe des Benutzernamens und Passworts eine Verbindung aufzubauen. Connection getConnection() Versucht, eine Verbindung ohne Angabe von Benutzername und Passwort aufzubauen. #### Eine DataSource im JNDI-Kontext deployen Der Administrator ist nun dafür verantwortlich, dass das DataSource-Objekt, also die Beschreibung der Datenbank-Parameter, im Namensdienst eingetragen ist. Im Allgemeinen macht das der Container über eine XML-Beschreibungsdatei oder über eine GUI, sodass kein Programmieraufwand von Hand nötig ist. Wie die JNDI-DataSource im Web-Container Tomcat integriert werden kann, zeigt die Webseite http://tomcat.apache.org/tomcat-6.0-doc/jndi-resources-howto.html. Zum Testen wollen wir den einfachen Namensdienst Simple-JNDI (http://www.osjava.org/simple-jndi/) nutzen, der die Daten im Speicher hält und keinen Server startet. Das Java-Archiv simple-jndi.jar von der Webseite muss dafür zusätzlich zum Datenbanktreiber in den Klassenpfad aufgenommen werden. In den Klassenpfad setzen wir auch die Datei jndi.properties, die Java bei Bildung eines Exemplars von InitialContext automatisch lädt. Listing 23.5 src/jndi.properties
    java.naming.factory.initial=org.osjava.sj.SimpleContextFactory
    org.osjava.sj.root=config/
In das Projektverzeichnis legen wir unter einem neuen Verzeichnis config die Datei Tute-goDS.properties. Damit kann Simple-JNDI die Datenquelle automatisch initialisieren. Listing 23.6 config/TutegoDS.properties
    type=javax.sql.DataSource
    driver=org.hsqldb.jdbcDriver
    url=jdbc:hsqldb:file:TutegoDB;shutdown=true
    user=sa
    password=
Wir könnten den Namensdienst zwar dank der Implementierung der JNDI-API auch selbst konfigurieren, aber eine passende Datei macht das automatisch. Auf Grund des Dateinamens legt Simple-JNDI automatisch für uns eine Datenquelle »TutegoDS« im Namenskontext an. Der Zugriff gestaltet sich einfach: Listing 23.7 com/tutego/insel/jdbc/JdbcWithDS.java
    package com.tutego.insel.jdbc;

    import java.sql.*;
    import javax.naming.InitialContext;
    import javax.sql.DataSource;

    public class JdbcWithDS
    {
      public static void main( String[] args ) throws Exception
      {
        Connection con = null;

        try
        {
          DataSource ds = (DataSource) new InitialContext().lookup( "TutegoDS" );
          con = ds.getConnection();
          ResultSet rs = con.createStatement().executeQuery( "SELECT * FROM Customer" );

          while ( rs.next() )
            System.out.printf( "%s, %s %s%n", rs.getString( 1 ), rs.getString( 2 ),
                               rs.getString( 3 ) );
        }
        finally
        {
          if ( con != null )
            try { con.close(); } catch ( SQLException e ) { e.printStackTrace(); }
        }
      }
    }
An diesem Beispiel ist gut abzulesen, dass die Konfiguration nun extern ist. Der Datenbank-treiber muss nun nicht mehr von uns geladen werden, und die Verbindungsdaten sind auch nicht mehr sichtbar.
Hinweis Eine Alternative ist, über die rmiregistry zu gehen, die ebenfalls einen kleinen JNDI-Server enthält. Der Schlüssel für java.naming.factory.initial ist dann com. sun.jndi.rmi.registry.RegistryContextFactory und die java.naming.provider.url entsprechend dem Rechner mit dem Namensdienst, etwa rmi://localhost:1099. Der Server muss nur noch die Datasource aufbauen und in den Namenskontext legen.
### 23.5.7 Gepoolte Verbindungen Da der Auf- und Abbau von Datenbankverbindungen relativ teuer ist, soll eine Java-Applikation die Verbindung nur vordergründig schließen, ein spezieller pooling-fähiger Datenbank-treiber die Verbindung allerdings für die nächste Operation offen halten. Für gepoolte Datenbankverbindungen gibt es eine Reihe quelloffener Implementierungen; zu ihnen zählen Apache Commons DBCP (http://jakarta.apache.org/commons/dbcp/) oder Proxool (http://proxool.sourceforge.net/). DBCP wird direkt von Simple-JNDI unterstützt, sodass wir es an dieser Stelle einsetzen wollen. Dazu sind in den Klassenpfad die – auch auf der Webseite von Simple-JNDI aufgeführten – zusätzlichen Java-Archive commons-collections-3.1.jar, commons-pool-1.3.jar und commons-dbcp-1.2.1.jar in den Klassenpfad mit aufzunehmen. Die Zeile pool=true veranlasst Simple-JNDI, automatisch auf DBCP zurückzugreifen. Listing 23.8 TutegoDS.properties
    type=javax.sql.DataSource
    driver=org.hsqldb.jdbcDriver
    url=jdbc:hsqldb:file:TutegoDB;shutdown=true
    user=sa
    password=
    pool=true
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