JDBC中驱动加载的过程分析（上）

转自：http://miaoxiaodong78.blog.163.com/blog/static/1876513620061161412821/

       本篇从java.sql.Driver接口、java.sql.DriveManager类以及其它开源数据库的驱动类讨论JDBC中驱动加载的全过程以及JDBC的Framework如何做到“可插拔”的细节。

       本篇包含了很多部分的内容。如类加载器、本地方法、对象锁、类锁、按功能或者状态分离锁、安全机制，对这些内容没有深入讨论！详情可以继续关注本博客！我在上篇主要关注驱动管理器的初始化、连接的建立、驱动的注册、驱动的遍列、驱动的取消注册以及DriverManager中的日志操作。

一、Driver接口

//Driver.javapackage java.sql;public interface Driver {    Connection connect(String url, java.util.Properties info) throws SQLException;    boolean acceptsURL(String url) throws SQLException;    DriverPropertyInfo[] getPropertyInfo(String url, java.util.Properties info) throws SQLException;    int getMajorVersion();                                             //返回驱动的主版本号    int getMinorVersion();                                             //返回驱动的次版本号    boolean jdbcCompliant();                              //是否兼容于JDBC标准}

       以上就是JDBC中的Driver接口，它是任何数据库提供商的驱动类必须实现的接口，驱动类必须实现该接口中的所有方法！简单吧！

       它之所以是一个接口，就是OO中经常谈到的“依赖倒转原则（DIP－Dependence Inverse Principle）”的具体应用了！在DriverManager类中可以看到：它使用的驱动都是Driver接口，从而依赖与高层，不依赖于实现。这样可以使用JDBC Framework管理和维护不同JDBC提供商的数据库驱动。

       JDBC Framework中允许加载多个数据库的驱动！相应地，一般建议数据库提供商的驱动必须小一点，从而保证在加载多个驱动后不会占用太多的内存。

       在Driver接口中共有以上六个方法。其中红色的两个相对很重要，它是供DriverManager调用的，其它四个很简单的方法！下面简单讲述前两个方法的意义！

       Connection connect(String url, java.util.Properties info) throws SQLException方法是数据库提供商的驱动必须实现的方法，它主要是使用指定的URL和与具体提供商相关的信息建立一个连接。

boolean acceptsURL(String url) throws SQLException方法也是数据库提供商的驱动必须实现的方法，主要判定某个该驱动是否介绍该URL。（一般在建立连接之前调用。详情将DriverManager类）

二、DriverManager类

       DriverManager类是整个JDBC的起点！利用它可以创建连接，从而完成后续的操作。在JDBC 中DriverManager是一个相对比较复杂的类，因此我们按其只能分为几类介绍。本篇将DriverManager中的方法分为3类：1.初始化；2.驱动的注册、查询、取消注册；3.建立连接；4.日志相关。

 

       下面就看看它的源代码吧！

//DriverManager.java        1.45 05/11/17package java.sql;import sun.misc.Service;import java.util.Iterator;class DriverInfo {    Driver         driver;    Class          driverClass;    String         driverClassName;    public String toString() {     return ("driver[className=" + driverClassName + "," + driver + "]");    }}public class DriverManager {    // Prevent the DriverManager class from being instantiated.    private DriverManager(){}

       以上是其代码的前面部分。主要是包的定义、相关文件的导入、类的定义以及一个私有化的构造器――即该类不可以实例化，只可以调用其静态方法，相当于一个工具类――一个管理驱动的工具类！还有一个就是一个辅助类DriverInfo，它包装了驱动类Driver，包含驱动类的类和驱动类的名称。

         下面就开始DriverManager类重要方法的介绍吧！

1.初始化

private static java.util.Vector drivers = new java.util.Vector();    //保存多个驱动的聚集private static boolean initialized = false;                                              //是否初始化的标记，默认当然是否了// 真正的初始化方法    static void initialize() {        if (initialized) {    return;     }                                   //已经初始化就返回！（初始化了就算了）        initialized = true;                                                               //设置此标识符，表示已经完成初始化工作        loadInitialDrivers();                                                           //初始化工作主要是完成所有驱动的加载        println("JDBC DriverManager initialized");}//初始化方法中完成加载所有系统提供的驱动的方法    private static void loadInitialDrivers() {        String drivers;        try {         drivers = (String) java.security.AccessController.doPrivileged(             new sun.security.action.GetPropertyAction("jdbc.drivers"));          //得到系统属性"jdbc.drivers"对应的驱动的驱动名（这可是需要许可的哦！）。        } catch (Exception ex) {            drivers = null;        }               Iterator ps = Service.providers(java.sql.Driver.class); //从系统服务中加载驱动        while (ps.hasNext()) { //加载这些驱动，从而实例化它们            ps.next();        }         println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);        if (drivers == null) {    return;       }   //系统属性未指定驱动则返回        while (drivers.length() != 0) {    //循环过程，讲解见下面            int x = drivers.indexOf(':');            String driver;            if (x < 0) {                driver = drivers;                drivers = "";            } else {                driver = drivers.substring(0, x);                drivers = drivers.substring(x+1);            }            if (driver.length() == 0) {     continue;      }            try {                println("DriverManager.Initialize: loading " + driver);                Class.forName(driver, true, ClassLoader.getSystemClassLoader());                   //加载这些驱动，下篇会讲解其细节            } catch (Exception ex) {                println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);            }        }//end of while         //系统属性"jdbc.drivers"可能有多个数据库驱动，这些驱动的名字是以“:”分隔开的，         //上面的过程就是将此以“:”分隔的驱动，依次遍列，然后调用Class.forName依次加载}private static Object logSync = new Object();  //对象锁//下面是一个辅助方法，用于向日志中写入信息！public static void println(String message) {     synchronized (logSync) {                        //很重要的一致性编程的方法，见下面         if (logWriter != null) {                                          //设置日志才可以进行下面的写入信息              logWriter.println(message);                      //向logger中写入信息              logWriter.flush();         }     }}

//以上蓝色的属性和方法，是一致性编程（Concurent Programming）中的重要方法。

//首先明确我们在向日志写入信息的时候，是可以调用其它非写入日志的方法的，

//只是不同的客户不能同时调用该写入方法――一个客户正在写入，其它必须等待写完

//假如我们机械地使用synchronized(this)或synchronized该写入方法时，必然会导致效率低

//一般地，当类的中多个方法可以分为多个不同组，这些组的方法互相之间不干扰时，

//可以为每个组指定一个自己的锁，限制同一个方法被多个客户使用，从而保证该方法的

//一致性，保证无必要的synchronized方法！

//关于一致性编程，请多关注博客中的文章

 

2.驱动的注册、查询、取消注册

//向DriverManager 注册指定的驱动。驱动这么注册请阅读下篇！    public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver) throws SQLException {              if (!initialized) {          initialize();   }         //注册前必须初始化了              DriverInfo di = new DriverInfo();                        //创建一个新的驱动信息类              di.driver = driver;                                di.driverClass = driver.getClass();              di.driverClassName = di.driverClass.getName();               //以上填入注册驱动的信息              drivers.addElement(di);                                                       //将此驱动信息假如驱动聚集中              println("registerDriver: " + di);    }    public static synchronized Driver getDriver(String url) throws SQLException {        println("DriverManager.getDriver( "" + url + " ")");        if (!initialized) {      initialize();        }                 //同样必须先初始化        //本地方法，得到调用此方法的类加载器        ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();                    // 遍列所有的驱动信息，返回能理解此URL的驱动        for (int i = 0; i < drivers.size(); i++) {                                                  //遍列驱动信息的聚集            DriverInfo di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i);            // 调用者在没有权限加载此驱动时会忽略此驱动            if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {                println("    skipping: " + di);                continue;            }            try {                println("    trying " + di);                if (di.driver.acceptsURL(url)) {                                //驱动能理解此URL时，返回此驱动                    println("getDriver returning " + di);                    return (di.driver);                }            } catch (SQLException ex) {              // Drop through and try the next driver.            }        }        println("getDriver: no suitable driver");        throw new SQLException("No suitable driver", "08001");    }//从DriverManager 中取消注册某个驱动。Applet仅仅能够取消注册从它的类加载器加载的驱动    public static synchronized void deregisterDriver(Driver driver) throws SQLException {              ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();              println("DriverManager.deregisterDriver: " + driver);                   int i;              DriverInfo di = null;              for (i = 0; i < drivers.size(); i++) {                  di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i);                  if (di.driver == driver) { break;    }                //找到了某个驱动则返回，同时返回i值              }         if (i >= drivers.size()) {                                                         //全部遍列完，度没有找到驱动则返回             println("    couldn't find driver to unload");             return;         }          //找到此驱动，但调用者不能加载此驱动，则抛出异常     if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {         throw new SecurityException();     }          // 在以上所有操作后，可以删除此驱动了     drivers.removeElementAt(i);         }    //得到当前所有加载的JDBC驱动的枚举**    public static synchronized java.util.Enumeration getDrivers() {        java.util.Vector result = new java.util.Vector();        if (!initialized) {     initialize();      } //该类没有初始化时，必须完成初始化工作                 //详情请阅读初始化部分                ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();    //得到当前类的类加载器         for (int i = 0; i < drivers.size(); i++) {  //遍列所有的驱动            DriverInfo di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i); //得到某个具体的驱动             // 假如调用者没有许可加载此驱动时，忽略该驱动            if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {                println("    skipping: " + di);                continue;            }            result.addElement(di.driver);  //将可以加载的驱动加入要返回的结果集        }        return (result.elements()); //返回结果集    }  private static native ClassLoader getCallerClassLoader();   //获得当前调用者的类装载器的本地方法（关于本地方法JNI请关注本博客后续文章）  // 返回类对象。我们使用DriverManager的本地方法getCallerClassLoader()得到调用者的类加载器  private static Class getCallerClass(ClassLoader callerClassLoader, String driverClassName) {  // callerClassLoader为类加载器，driverClassName为驱动的名称  Class callerC = null;  try {         callerC = Class.forName(driverClassName, true, callerClassLoader);         //使用指定的类装载器定位、加载指定的驱动类，         //true代表该驱动类在没有被初始化时会被初始化，返回此类     }catch (Exception ex) {         callerC = null;           // being very careful     }     return callerC;  

3.建立连接

       在JDBC程序中一般使用DriverManager.getConnection方法返回一个连接。该方法有多个变体，它们都使用了具体驱动类的connect方法实现连接。下面是连接的核心方法。

private static Connection getConnection(String url, java.util.Properties info, ClassLoader callerCL)throws SQLException {                 //当类加载器为null时，必须检查应用程序的类加载器         //其它在rt.jar之外的JDBC驱动类可以从此加载驱动  /*         synchronized(DriverManager.class) {                    //同步当前DriverManger的类           if(callerCL == null) {    callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();   }                     //得到当前线程的类加载器（此句的真正含义请关注后续线程相关的文章）         }                 if(url == null) {    throw new SQLException("The url cannot be null", "08001");   }            println("DriverManager.getConnection( "" + url + " ")");            if (!initialized) {    initialize();         }                 //必须初始化，将默认的驱动加入         // 遍列当前的所有驱动，并试图建立连接         SQLException reason = null;         for (int i = 0; i < drivers.size(); i++) {             DriverInfo di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i);                  // 假如调用者没有许可加载该类，忽略它             if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {                                    //当驱动不是被当前调用者的类加载器加载时忽略此驱动                   println("    skipping: " + di);                   continue;             }             try {                   println("    trying " + di);                   Connection result = di.driver.connect(url, info);  //调用某个驱动的连接方法建立连接                   if (result != null) {  //在建立连接后打印连接信息且返回连接                       println("getConnection returning " + di);                       return (result);                   }             } catch (SQLException ex) {                                              if (reason == null) {    reason = ex;              }//第一个错误哦             }         }            //以上过程要么返回连接，要么抛出异常，当抛出异常会给出异常原因，即给reason赋值         //在所有驱动都不能建立连接后，若有错误则打印错误且抛出该异常        if (reason != null)    {             println("getConnection failed: " + reason);             throw reason;         }           //若根本没有返回连接也没有异常，否则打印没有适当连接，且抛出异常         println("getConnection: no suitable driver");         throw new SQLException("No suitable driver", "08001");    }//以下三个方法是上面的连接方法的变体，都调用了上面的连接方法    public static Connection getConnection(String url, java.util.Properties info) throws SQLException {                 ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();                          //没有类加载器时就是该调用者的类加载器        return (getConnection(url, info, callerCL));    }    public static Connection getConnection(String url, String user, String password) throws SQLException {        java.util.Properties info = new java.util.Properties();        ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();        if (user != null) {    info.put("user", user);      }        if (password != null) {       info.put("password", password);     }        return (getConnection(url, info, callerCL));    }    public static Connection getConnection(String url) throws SQLException {        java.util.Properties info = new java.util.Properties();        ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader();        return (getConnection(url, info, callerCL));    }

4.日志相关

       DriverManager中与日志相关的方法有好几个，主要分为已被deprecated的Stream相关的方法，和建议使用的Reader、Writer相关的方法。（对应于java IO的字符流和字节流哦！因为写入日志的信息一般为字符流，所以废弃了与字节流相关的方法）

  

  //常数。允许设置logging stream    final static SQLPermission SET_LOG_PERMISSION = new SQLPermission("setLog");    private static int loginTimeout = 0;    private static java.io.PrintWriter logWriter = null; //写入的字符流    private static java.io.PrintStream logStream = null; //写入的字节流    //设置驱动在试图连接（log）时等待的最大时间    public static void setLoginTimeout(int seconds) {     loginTimeout = seconds;    }    public static int getLoginTimeout() {        return (loginTimeout);    }    public static java.io.PrintWriter getLogWriter() { //得到LogWriter             return logWriter;    }    public static void setLogWriter(java.io.PrintWriter out) {                //设置字符流         SecurityManager sec = System.getSecurityManager();                      //取得安全管理器         if (sec != null) {    sec.checkPermission(SET_LOG_PERMISSION);    }                             //检查是否具有日志写入的权限，有权限则继续，否则抛出异常！             logStream = null;             logWriter = out;    }    public static void setLogStream(java.io.PrintStream out) {        //设置字节流        SecurityManager sec = System.getSecurityManager();        if (sec != null) {     sec.checkPermission(SET_LOG_PERMISSION);      }        logStream = out;         if ( out != null )             logWriter = new java.io.PrintWriter(out);                              //将字节流包装为字符流         else             logWriter = null;    }    public static java.io.PrintStream getLogStream() {               //得到字节流        return logStream;    }}

以上对应于《教你建立简单JDBC程序的》DriverManager.getConnection()方法。

下篇我们将关注：数据库提供商如何注册自己的驱动，即关注Class.forName()方法。以及“可插拔”等概念！