数据库基础
在Java Web开发中，数据库是存储和管理数据的核心组件。本章节将介绍MySQL数据库的基础知识，以及如何通过JDBC在Java中操作数据库。
数据库基础概念
什么是数据库？
数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。在Web应用中，数据库用于持久化存储用户信息、业务数据等。
关系型数据库
关系型数据库是基于关系模型的数据库，使用行和列来存储数据。MySQL是最流行的开源关系型数据库之一。
基本概念
- 表（Table）：数据的集合，由行和列组成
- 行（Row）：表中的一条记录
- 列（Column）：表中的一个字段
- 主键（Primary Key）：唯一标识表中每一行的列
- 外键（Foreign Key）：用于建立表之间关系的列
SQL语言基础
SQL（Structured Query Language）是用于管理关系型数据库的标准语言。
SQL分类
DDL（数据定义语言）：用于定义数据库结构
CREATE：创建数据库或表ALTER：修改数据库或表结构DROP：删除数据库或表
DML（数据操作语言）：用于操作数据
INSERT：插入数据UPDATE：更新数据DELETE：删除数据
DQL（数据查询语言）：用于查询数据
SELECT：查询数据
DCL（数据控制语言）：用于控制数据库访问权限
GRANT：授予权限REVOKE：撤销权限
MySQL安装与配置
安装MySQL
在不同操作系统上安装MySQL：
Windows：
- 下载MySQL Installer
- 运行安装程序，选择合适的安装类型
- 配置root用户密码
Linux（Ubuntu/Debian）：
bashsudo apt update sudo apt install mysql-server sudo mysql_secure_installationmacOS：
bashbrew install mysql brew services start mysql
启动和连接MySQL
启动MySQL服务：
bash
# Windows
net start mysql
# Linux/macOS
sudo systemctl start mysql
# 或
brew services start mysql连接MySQL：
bash
mysql -u root -pMySQL基本操作
数据库操作
sql
-- 创建数据库
CREATE DATABASE myapp CHARACTER SET utf8mb4;
-- 查看所有数据库
SHOW DATABASES;
-- 使用数据库
USE myapp;
-- 删除数据库
DROP DATABASE myapp;表操作
sql
-- 创建表
CREATE TABLE users (
id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
username VARCHAR(50) NOT NULL UNIQUE,
email VARCHAR(100) NOT NULL,
password VARCHAR(255) NOT NULL,
created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);
-- 查看表结构
DESCRIBE users;
-- 或
SHOW CREATE TABLE users;
-- 修改表结构
ALTER TABLE users ADD COLUMN age INT;
-- 删除表
DROP TABLE users;数据操作
sql
-- 插入数据
INSERT INTO users (username, email, password)
VALUES ('zhangsan', 'zhangsan@example.com', 'password123');
-- 查询数据
SELECT * FROM users;
SELECT username, email FROM users WHERE id = 1;
-- 更新数据
UPDATE users SET email = 'newemail@example.com' WHERE id = 1;
-- 删除数据
DELETE FROM users WHERE id = 1;JDBC编程
JDBC（Java Database Connectivity）是Java提供的用于连接和操作数据库的API。
JDBC基础
JDBC驱动
要使用JDBC连接MySQL，需要添加MySQL JDBC驱动依赖：
Maven依赖：
xml
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>8.0.33</version>
</dependency>Gradle依赖：
gradle
implementation 'mysql:mysql-connector-java:8.0.33'JDBC编程步骤
- 加载驱动（在较新版本中可省略）
- 建立连接
- 创建Statement
- 执行SQL语句
- 处理结果
- 关闭连接
JDBC示例代码
java
import java.sql.*;
public class JdbcExample {
private static final String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/myapp?useSSL=false&serverTimezone=UTC";
private static final String USERNAME = "root";
private static final String PASSWORD = "your_password";
public static void main(String[] args) {
Connection conn = null;
Statement stmt = null;
ResultSet rs = null;
try {
// 1. 建立连接
conn = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
// 2. 创建Statement
stmt = conn.createStatement();
// 3. 执行查询
String sql = "SELECT id, username, email FROM users";
rs = stmt.executeQuery(sql);
// 4. 处理结果
while (rs.next()) {
int id = rs.getInt("id");
String username = rs.getString("username");
String email = rs.getString("email");
System.out.println("ID: " + id + ", Username: " + username + ", Email: " + email);
}
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 5. 关闭资源
try {
if (rs != null) rs.close();
if (stmt != null) stmt.close();
if (conn != null) conn.close();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}PreparedStatement
PreparedStatement是Statement的子接口，可以防止SQL注入攻击，并提高执行效率。
java
public class PreparedStatementExample {
private static final String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/myapp?useSSL=false&serverTimezone=UTC";
private static final String USERNAME = "root";
private static final String PASSWORD = "your_password";
public void insertUser(String username, String email, String password) {
Connection conn = null;
PreparedStatement pstmt = null;
try {
conn = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
String sql = "INSERT INTO users (username, email, password) VALUES (?, ?, ?)";
pstmt = conn.prepareStatement(sql);
// 设置参数
pstmt.setString(1, username);
pstmt.setString(2, email);
pstmt.setString(3, password);
// 执行插入
int rows = pstmt.executeUpdate();
System.out.println("插入了 " + rows + " 行数据");
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (pstmt != null) pstmt.close();
if (conn != null) conn.close();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}数据库连接池
在实际应用中，频繁创建和关闭数据库连接会影响性能。使用连接池可以有效管理数据库连接。
使用HikariCP连接池
添加依赖：
xml
<dependency>
<groupId>com.zaxxer</groupId>
<artifactId>HikariCP</artifactId>
<version>5.0.1</version>
</dependency>配置连接池：
java
import com.zaxxer.hikari.HikariConfig;
import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;
import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
public class DatabaseConfig {
private static HikariDataSource dataSource;
static {
HikariConfig config = new HikariConfig();
config.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/myapp?useSSL=false&serverTimezone=UTC");
config.setUsername("root");
config.setPassword("your_password");
config.setMaximumPoolSize(20);
config.setMinimumIdle(5);
config.setConnectionTimeout(30000);
config.setIdleTimeout(600000);
config.setMaxLifetime(1800000);
dataSource = new HikariDataSource(config);
}
public static DataSource getDataSource() {
return dataSource;
}
public static Connection getConnection() throws SQLException {
return dataSource.getConnection();
}
}使用连接池：
java
public class UserService {
public User getUserById(int id) {
String sql = "SELECT * FROM users WHERE id = ?";
try (Connection conn = DatabaseConfig.getConnection();
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
pstmt.setInt(1, id);
ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
if (rs.next()) {
User user = new User();
user.setId(rs.getInt("id"));
user.setUsername(rs.getString("username"));
user.setEmail(rs.getString("email"));
return user;
}
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}实践练习
创建一个简单的学生管理系统：
- 设计学生表结构
- 实现学生信息的增删改查功能
- 使用JDBC操作数据库
- 使用PreparedStatement防止SQL注入
- 实现数据库连接池
总结
数据库是Web应用的核心组件，掌握数据库基础知识和JDBC编程对于Java开发者至关重要。通过本章节的学习，你应该能够：
- 理解数据库基本概念
- 使用SQL进行基本的数据库操作
- 使用JDBC在Java中操作数据库
- 使用PreparedStatement提高安全性和性能
- 使用连接池优化数据库连接管理
在后续章节中，我们将学习更高级的框架（如MyBatis、Spring Data JPA）来简化数据库操作。