JavaWeb-JDBC连接池、JDBC框架

一、连接池概念

1. 应用程序直接获取连接的缺点
   • 
     
   • 出现的问题
   • • 用户请求Servlet，Servlet请求Service，Service调用Dao。
     • 用户请求多次，Dao需要打开关闭connection多次。
     • 频繁的开关connection很多次，浪费时间和消耗资源，并且容易造成数据库服务器内存溢出、宕机。
2. 连接池图示
   • 
     
3. 解决方法-连接池
   1. 解决方法：连接资源有限，需要重复利用，而不是关闭。怎么重复利用，连接池。
   2. 连接池：连接池是一个pool(缓存)，里面封装了一个数据或者集合，这里使用List集合。
   3. 过程：每次应用启动的时候，创建一片缓存，即连接池，连接池中创建一定的connection对象。用户访问的时候从连接池取出一个connection连接，当使用结束后需要还回这个connection。

二、编写连接池遇到的问题

1. 要对connection进行归还，需要重写connection的close方法。调用close的时候，归还这个conenction到连接池中。
2. 对一个已有类com.mysql.Connection（不能修改）中的某个方法进行增强或者更改它的行为，直接继承可以吗？
   1. 直接继承在这里不可以，因为close方法中，归还的时候，父类的一些参数（URL、username、password）不能一起归还。
   2. com.mysql.Connection这个接口中的方法，都没有实现。（这里看一下Connection是哪个包中的，还有是接口还是类。）
3. 简单的连接池：自己编写的简单连接池太简单，实际开发中不能满足需求。

三、编写数据库连接池的原理。

1. 编写连接池需实现javax.sql.DataSource接口。
   1. 只有实现了这个接口，才是一个标准的数据连接池（数据源）
   2. 框架中就是使用这个接口的实现得到连接。上面简单的连接池没有实现，框架没法调用所以不规范。
2. DataSource接口中定义了两个重载的getConnection方法：
   1. Connection  getConnection() 
   2. Connection getConnection(String username, String password)  （基本都不实现）
3. 总体思路
   1. 实现DataSource接口，并实现连接池功能的步骤：
   2. 在DataSource构造函数中批量创建与数据库的连接，并把创建的连接加入LinkedList对象中。
   3. 实现getConnection方法，让getConnection方法每次调用时，从LinkedList中取一个Connection返回给用户。
   4. 当用户使用完Connection，调用Connection.close()方法时，Collection对象应保证将自己返回到LinkedList中,而不要把conn还给数据库。
   5. Collection保证将自己返回到LinkedList中是此处编程的难点。 
      

四、连接池的实现

1. 使用包装设计模式，包装：com.mysql.jdbc.Connection
   1. 编写一个类，实现与被包装类相同的接口或继承被包装类
   2. 定义一个私有变量，记住被包装对象的引用，LinkedList<Connection>对象
   3. 定义构造方法，传入被包装对象的引用
   4. 对于要增强的方法，只管重写
   5. 对于不需要增强的方法，调用原有对象的原有方法。、
2. 包装设计模式的实现
   
   1. 思路：
      1. 默认适配器实现了Connection接口，子类继承了默认适配器
      2. 用户要连接的时候，拿到的是适配器的子类
      3. 适配器的子类重写了close方法，并且引用了Connection对象和LinkedList<Connection>对象。当调用close时，把Connection对象添加到集合中。
      4. 下面为参考：
      5. 调用Connection对象的close()方法时, 为阻止系统销毁该连接, 而改为将连接归还给连接池, 可以采用包装设计模式. 此时包装的目标类为Connection, 因此需要定义MyConnection类并实现Connection接口. MyConnection类应该存在2个成员: Connection对象和LinkedList<Connection>对象, 这2个成员可以通过构造函数存入. 同时需要覆写close()方法, 在close()方法中实现将Connection添加到集合中.
   2. 核心代码
3. 动态代理
   • • 编写一个与目标类具有相同接口的代理类，当外界访问被代理类时，代理类的每个方法调用目标类的相同方法，并在调用方法时加上系统功能的代码。 
     • 代理类的缺陷是，只能代理接口中的方法。
   1. 思路：
      1. 用户要连接的时候，不给他原有对象，而是给一个代理(proxy)对象
      2. 这个代理类是com.mysql.jdbc.Connection的代理类$Proxy0
         
      3. 三个参数及用途
         1. 代理类的类加载器是所在的类的类加载器
         2. 代理类与被代理对象conn有相同的接口conn.getClass().getInterfaces()，所以有相同的行为。
         3. 代理类通过内部类invoke拦截想要的方法close，把conn返回池中
   2. 核心代码;
4. 动态代理模式的实现
   1. 思路：
      1. 在内存中创建一集合，其中包含固定数目的连接。
      2. 获取连接时，直接从集合中获取集合对象。
      3. 关闭连接时，将不同的集合对象再加入集合中.
      4. 要遵循先入先出的原则（LinkedList.removeLast方法）
   2. 核心代码
      1. proxyConn = (Connection) Proxy.newProxyInstance(this.getClass()
      2. .getClassLoader(), conn.getClass().getInterfaces(),
      3. new InvocationHandler() {
      4. //此处为内部类，当close方法被调用时将conn还回池中,其它方法直接执行
      5. public Object invoke(Object proxy, Method method,
      6.   Object[] args) throws Throwable {
      7. if (method.getName().equals("close")) {
      8. pool.addLast(conn);
      9. return null;
      10. }
      11. return method.invoke(conn, args);
      12. }
      13. });

五、开源的连接池使用

• 现在很多WEB服务器(Weblogic, WebSphere, Tomcat)都提供了DataSoruce的实现，即连接池的实现。通常我们把DataSource的实现，按其英文含义称之为数据源，数据源中都包含了数据库连接池的实现。
• 也有一些开源组织提供了数据源的独立实现：
• • DBCP 数据库连接池 
  • C3P0 数据库连接池
• 实际应用时不需要编写连接数据库代码，直接从数据源获得数据库的连接。程序员编程时也应尽量使用这些数据源的实现，以提升程序的数据库访问性能。

1. DBCP()：全称是Data Base Connectivity Pool
   • DBCP 是 Apache 软件基金组织下的开源连接池实现，使用DBCP数据源，应用程序应在系统中增加如下两个 jar 文件：
   • Commons-dbcp.jar：连接池的实现
   • Commons-pool.jar：连接池实现的依赖库
   1. 使用DBCP
      1. static{
      2. InputStream in = JdbcUtil.class.getClassLoader().
      3. getResourceAsStream("dbcpconfig.properties");
      4. Properties prop = new Properties();
      5. prop.load(in);
      6. 
         
      7. BasicDataSourceFactory factory = new BasicDataSourceFactory();
      8. dataSource = factory.createDataSource(prop);
      9. }
   2. <-这是DBCP使用的配置文件
   3. 原理是用的包装
2. C3P0()
   • 原理是用的代理、

六、Tomcat管理数据源

1. Tomcat 的连接池是采用 DBCP连接池来实现的。该数据库连接池既可以与应用服务器整合使用，也可由应用程序独立使用。
2. 前提：拷贝数据库的驱动到Tomcat\lib目录下
3. 在应用的META-INF目录下建立一个名字为context.xml的配置文件，内容如下：
   1.   <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
   2. <Context>
   3.  <Resource name="jdbc/day14" auth="Container" type="javax.sql.DataSource"
   4.                maxActive="30" maxIdle="10" maxWait="10000"
   5.                username="root" password="sorry" driverClassName="com.mysql.jdbc.Driver"
   6.                url="jdbc:mysql://localhost:3306/day14"/>
   7.   </Context>
   • 注：经过以上配置，容器启动时就是会创建好数据源。
4. 获取数据源并使用。（JNDI的API）Java Naming and Directory Interface Java命名与目录服务
   1. Context initContext = new InitialContext();
   2. DataSource ds = (DataSource)initContext.lookup("java:/comp/env/jdbc/day14");
   3. Connection conn = ds.getConnection();
5. 特别提醒：此种配置下，驱动jar文件需放置在tomcat的lib下
6. JNDI简介：
   1. JNDI(Java Naming and Directory Interface)，Java命名和目录接口，它对应于J2SE中的javax.naming包，
   2. 这套API的主要作用在于：它可以把Java对象放在一个容器中（JNDI容器），并为容器中的java对象取一个名称，以后程序想获得Java对象，只需通过名称检索即可。
   3. 其核心API为Context，它代表JNDI容器，其lookup方法为检索容器中对应名称的对象。

七、获取数据库的元信息（编写框架用）

• 元数据：数据库、表、列的定义信息。

1. 元数据－ DataBaseMetaData
   1. 获得：Connection.getMetaData()
      1. 返回 DataBaseMetaData对象
   2. DataBaseMetaData对象
      1. getURL()：返回一个String类对象，代表数据库的URL。
      2. getUserName()：返回连接当前数据库管理系统的用户名。
      3. getDatabaseProductName()：返回数据库的产品名称。
      4. getDatabaseProductVersion()：返回数据库的版本号。
      5. getDriverName()：返回驱动驱动程序的名称。
      6. getDriverVersion()：返回驱动程序的版本号。
      7. isReadOnly()：返回一个boolean值，指示数据库是否只允许读操作。
2. 元数据－ ParameterMetaData 
   1. 获得：PreparedStatement . getParameterMetaData() ： 
      1. 返回代表PreparedStatement元数据的ParameterMetaData对象。（可得到有几个问号）  
      2. Select * from user where name=? And password=?
   2. ParameterMetaData对象
      1. getParameterCount() ：获得指定参数的个数
      2. getParameterType(int param) ：获得指定参数的sql类型（驱动可能不支持）
3. 元数据－ ResultSetMetaData
   1. ResultSet. getMetaData() 
      1. 返回代表ResultSet对象元数据的ResultSetMetaData对象。 
   2. ResultSetMetaData对象
      1. getColumnCount() ：返回resultset对象的列数
      2. getColumnName(int column)： 获得指定列的名称，从第一列开始
      3.  getColumnTypeName(int column)：获得指定列的类型 java.sql.Types

• 元数据的应用-使用元数据简化JDBC代码

• 业务背景：系统中所有实体对象都涉及到基本的CRUD操作：
• 所有实体的CUD操作代码基本相同，仅仅发送给数据库的SQL语句不同而已，因此可以把CUD操作的所有相同代码抽取到工具类的一个update方法中，并定义参数接收变化的SQL语句。
• 实体的R操作，除SQL语句不同之外，根据操作的实体不同，对ResultSet的映射也各不相同，因此可义一个query方法，除以参数形式接收变化的SQL语句外，可以使用策略模式由qurey方法的调用者决定如何把ResultSet中的数据映射到实体对象中。(Bean,BeanList,Long)
• 核心代码

1. String columnName = md.getColumnName(i);
2. Object columnData = rs.getObject(i);
3. Field feild = clazz.getDeclaredField(columnName);
4. feild.setAccessible(true);
5. feild.set(obj, columnData);

八、自定义JDBC框架

1. 策略设计模式
2. 反射和泛型