JAVA连接数据库是其众多功能中的一部分，主要有两种方式连接DataBase: 一种是采用JDBC-ODBC桥，另一种则是称之为纯驱动连接DataBase，第一种方式在大型项目中基本上不再使用，本系列文章主要分析纯驱动源码。
对于初学JAVA者，甚至那些使用JAVA做过几年开发的程序员来讲，对于JDBC的工作原理都不一定能够明白。知其然，不知其所以然。遇到问题就不知所 措了。通过针对于MYSQL JDBC源码的分析，对于JAVA是如何连接数据库，其中到底做了些什么工作，一步步解剖开来，更好的理解JDBC。
使用JAVA连接数据库，首先要做的就是在程序中导入sql包，然后装载驱动类、获取连接、获取语句对象、发送SQL命令然后得到结果
请看以下代码片段：
package javaT.sql;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
public class MysqlDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Connection conn = null;
String sql;
// MySQL的JDBC URL编写方式：jdbc:mysql://主机名称：连接端口/数据库的名称?参数=值
// 避免中文乱码要指定useUnicode和characterEncoding
// 执行数据库操作之前要在数据库管理系统上创建一个数据库，名字自己定，
// 下面语句之前就要先创建javademo数据库
String url = "jdbc:mysql://192.168.1.111:3306/appcenter_new?useUnicode=true&characterEncoding=utf8";
try {
// 之所以要使用下面这条语句，是因为要使用MySQL的驱动，所以我们要把它驱动起来，
// 可以通过Class.forName把它加载进去，也可以通过初始化来驱动起来，下面三种形式都可以
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");// 动态加载mysql驱动
// or:
// com.mysql.jdbc.Driver driver = new com.mysql.jdbc.Driver();
// or：
// new com.mysql.jdbc.Driver();
System.out.println("成功加载MySQL驱动程序");
// 一个Connection代表一个数据库连接
conn = DriverManager.getConnection(url,"jbjava","jb98");
// Statement里面带有很多方法，比如executeUpdate可以实现插入，更新和删除等
Statement stmt = conn.createStatement();
sql = "create table student(NO char(20),name varchar(20),primary key(NO))";
int result = stmt.executeUpdate(sql);// executeUpdate语句会返回一个受影响的行数，如果返回-1就没有成功
if (result != -1) {
System.out.println("创建数据表成功");
sql = "insert into student(NO,name) values('2012001','陶伟基')";
result = stmt.executeUpdate(sql);
sql = "insert into student(NO,name) values('2012002','周小俊')";
result = stmt.executeUpdate(sql);
sql = "select * from student";
ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);// executeQuery会返回结果的集合，否则返回空值
System.out.println("学号\t姓名");
while (rs.next()) {
System.out
.println(rs.getString(1) + "\t" + rs.getString(2));// 入如果返回的是int类型可以用getInt()
}
}
} catch (SQLException e) {
System.out.println("MySQL操作错误");
e.printStackTrace();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
conn.close();
}
}
}
/* 连接mysql 时装载的驱动类以及连接字符串 */
Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”);//1
DriverManager.getConnection(“jdbc:mysql://localhost:3306/test”,”root”,”123”);//2
/* 连接SQLServer2005 时装载的驱动类以及连接字符串 */
Class.forName(“com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDriver”);
DriverManager.getConnection(“jdbc:sqlserver://localhost:1433;databaseName=pubs”,”sa”, ””);
此段代码有两部分，连接不同数据库时所需要装载的驱动类以及连接字符串，以此获取连接。
Class.forName()装载类，在调用一个类的构造方法，初始化静态成员或者这个类有main方法时，JVM都会装载对应的类。
首先我们就看看com.mysql.jdbc.Driver类做了什么事情，找到MYSQL-JDBC驱动源码，解压之后找到src目录，然后找到com.mysql.jdbc下的Driver.java类
package com.mysql.jdbc;
import java.sql.SQLException;
public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
static {
try {
java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver()); //1
} catch (SQLException E) {
throw new RuntimeException("Can't register driver!");
}
}
// ~ Constructors
// -----------------------------------------------------------
/**
* Construct a new driver and register it with DriverManager
*
* @throws SQLException
* if a database error occurs.
*/
public Driver() throws SQLException {
// Required for Class.forName().newInstance()
}
}
Driver类继承NonRegisteringDriver 同时实现接口java.sql.Driver
此类会有一个静态块
static {
try {
java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver()); //1
} catch (SQLException E) {
throw new RuntimeException("Can't register driver!");
}
}
Class.forName的作用是要求JVM查找并加载指定的类， 也就是说JVM装载此类并执行静态块代码
此静态块只有一句关键部分，1处
在JDBC规范中明确要求这个Driver类必须向DriverManager注册自己，即任何一个JDBC 驱动
的Driver类的代码都必须类似下面这段
java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
所以，如果你要自己实现一个数据库的JDBC驱动，那么就得实现java.sql.Driver接口，并且需要在实现类中使用 java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver())注册自己，new Driver()就是创建一个Driver对象，所以此类会有一个无参数的构造函数：
public Driver() throws SQLException {
}
下面再看看DriverManager.registerDriver()这个方法，源码如下：
public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)
throws SQLException {
if (!initialized) {
initialize();
}
DriverInfo di = new DriverInfo();
di.driver = driver;
di.driverClass = driver.getClass();
di.driverClassName = di.driverClass.getName();
// Not Required -- drivers.addElement(di);
writeDrivers.addElement(di);
println("registerDriver: " + di);
/* update the read copy of drivers vector */
readDrivers = (java.util.Vector) writeDrivers.clone();
}
此方法是一个静态同步的方法，形式参数是java.sql.Driver接口类型，因为com.mysql.jdbc.Driver这个类实现了 java.sql.Driver接口，所以com.mysql.jdbc.Driver实例对象new Driver()是可以作为实参传入到此方法中来的。在DriverManager类中都是使用的Driver接口类型，也就是说驱动的使用不依赖于任何 实现。如果需要更换你所连接的数据库，只需要在Class.forName传入的参数换成另一个数据库的驱动类，但要求此类必须实现Driver接口。
上一篇中分析了Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”)幕后所做的事情，也就是在Driver实现类中的静 态块和构造函数，本篇主要来分析一下静态块的一句代码：DriverManager.registerDriver方法和其它相关的调用。
registerDriver方法是一个静态方法，它所要做的工作就是加载所有系统提供的驱动，并把它们添加到具体的类中，形成对象。同时还创建连接，是一个管理驱动的工具类。如果我们使用的是mysql,那么加载的也就是它的驱动。
此方法的源码如下:
public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)
throws SQLException {
if (!initialized) { //1
initialize();
}
DriverInfo di = new DriverInfo();
di.driver = driver;
di.driverClass = driver.getClass();
di.driverClassName = di.driverClass.getName();
// Not Required -- drivers.addElement(di);
writeDrivers.addElement(di);
println("registerDriver: " + di);
/* update the read copy of drivers vector */
readDrivers = (java.util.Vector) writeDrivers.clone();
}
一、初始化操作
1、看看1处的代码，判断是否初始化，这个判断的变量是一个静态全局boolean值，初始为false
private static boolean initialized = false;
如果此变量的值为false那么它将会进入初始化方法，源码如下：
static void initialize() {
if (initialized) {
return;
}
initialized = true;
loadInitialDrivers();
println("JDBC DriverManager initialized");
}
2、Initialize方法中判断initialized值是否为真(其实就是通过此boolean变量判断是否已经初始化完成)，之后设置 initialized值为true,接着又会调用另一个方法loadInitialDrivers() 同样是静态方法，用于调用系统类装载器，装载所有系统提供的驱动：
loadInitialDrivers()源码：
private static void loadInitialDrivers() {
String drivers;
try {
drivers = (String) java.security.AccessController.doPrivileged(
new sun.security.action.GetPropertyAction("jdbc.drivers"));
} catch (Exception ex) {
drivers = null;
}
// If the driver is packaged as a Service Provider,
// load it.
// Get all the drivers through the classloader
// exposed as a java.sql.Driver.class service.
DriverService ds = new DriverService();
// Have all the privileges to get all the
// implementation of java.sql.Driver
java.security.AccessController.doPrivileged(ds);
println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);
if (drivers == null) {
return;
}
while (drivers.length() != 0) {
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());
} catch (Exception ex) {
println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);
}
}
}
主要代码分析：
下面这段创建了一个内部类对象，创建此对象时，它会从系统服务中加载驱动
DriverService ds = new DriverService();
DriverService内部类的具体代码：
class DriverService implements java.security.PrivilegedAction {
Iterator ps = null;
public DriverService() {};
public Object run() {
ps = Service.providers(java.sql.Driver.class); //从系统服务中加载驱动
try {
while (ps.hasNext()) { //遍历驱动
ps.next();
} // end while
} catch(Throwable t) {
// Do nothing
}
return null;
} //end run
} //end DriverService
此句代码就是找到所有的拥有权限的java.sql.Driver的实现
java.security.AccessController.doPrivileged(ds);
下面这段，意思是得到系统属性jdbc.drivers对应驱动的驱动名称，使用了JAVA的安全许可
drivers = (String) java.security.AccessController.doPrivileged(
new sun.security.action.GetPropertyAction("jdbc.drivers"));
再看看后面的判断和循环
首先判断驱动服务对象是否为null,如果为null则返回，否则进入while循环，这个循环会依次遍历多个数据库驱动，因为jdbc:drivers 会有多个数据库驱动，驱动名是以:分割，接下来就是通过Class.forName依次装载驱动类，在其中使用了 ClassLoader.getSystemClassLoader()系统类装载器。
if (drivers == null) {
return;
}
while (drivers.length() != 0) {
…
Class.forName(driver, true, ClassLoader.getSystemClassLoader());
…
}
上面分析的就是在registerDriver方法中所要做的第一件事情：初始化。可以看到initialize()做的工作就是装载驱动，同时还 需要使用到系统的一些功能。如： java.security.AccessController.doPrivileged，此方法允许在一个类实例中的代码通知这个 AccessController,它的代码主体享受特权(Privileged),它不管这个请求是由什么代码所引发的，只是单独负责对它可得到的资源 的访问请求。比如说，一个调用者在调用doPrivileged方法时，可被标识为特权。AccessController做访问控制决策时，如果 checkPermission方法遇到一个通过doPrivileged方法调用而被视为特权调用者，那么checkPermission方法不会作许 可检查，表示那个访问请求是被允许的，如果调用者没有许可，则会抛出一个异常。
如：ClassLoader.getSystemClassLoader()，java中所有类都是通过ClassLoader装载的，ClassLoader可以为java程序提供很好的动态特性，有必要去深入理解哦。
接下来再看初始化之后的代码：
DriverInfo di = new DriverInfo();
di.driver = driver;
di.driverClass = driver.getClass();
di.driverClassName = di.driverClass.getName();
// Not Required -- drivers.addElement(di);
writeDrivers.addElement(di);
println("registerDriver: " + di);
/* update the read copy of drivers vector */
readDrivers = (java.util.Vector) writeDrivers.clone();
创建DriverInfo对象
DriverInfo di = new DriverInfo();
DriverInfo驱动信息类，是一个内部类，
源码如下：
class DriverInfo {
Driver driver;
Class driverClass;
String driverClassName;
public String toString() {
return ("driver[className=" + driverClassName + "," + driver + "]");
}
}
此类就是添加了三个属性，分别表示驱动对象，驱动的Class对象，以及驱动的类名；同时重写了toString方法。此内部类的作用就是以可以创建DriverInfo对象，以对象的形式保存驱动信息。
接下来就是设置对象的三个属性：
DriverInfo di = new DriverInfo();
di.driver = driver;
di.driverClass = driver.getClass();
di.driverClassName = di.driverClass.getName();
然后添加到集合writeDrivers中，这个集合是Vector类型，定义为DriverManager的属性
writeDrivers定义：
private static java.util.Vector writeDrivers = new java.util.Vector();
驱动添加到集合
writeDrivers.addElement(di);
最后就是调用writeDrivers对象的clone方法
readDrivers = (java.util.Vector) writeDrivers.clone();
readDrivers也是一个类型为Vector的集合，定义为DriverManager的属性
private static java.util.Vector readDrivers = new java.util.Vector();
为什么要先添加到writeDrivers然后再 clone到readDrivers中呢？
writeDrivers和 readDrivers两个都是驱动集合，无论是注册驱动抑或是取消注册，都是先对writeDrivers驱动集合中的数据进行添加或删除，然后再把 writeDrivers中的驱动都clone到readDrivers中，每次取出Driver并不是在writeDrivers中，而是在 readDrivers中取得。那么这两个驱动集合便可以这样理解,writeDrivers驱动集合负责注册驱动和注销驱动，readDrivers驱 动集合负责提供可用的驱动对象，readDrivers中的驱动对象应该都是可用的。把二者分开，使用者就不需加任何判断，很方便。
这里又涉及到一个知识就是clone, 有兴趣的朋友可以查看相关JAVA文档，Thinking in java 中也有详细描述。
这就是初始化的全过程，写了这么多，实际上只做一件事情，就是完成所有驱动的加载。装载之后就是连接了，在连载三当中我会详细描述。
第二篇中讲解了如何装载驱动，以及它的初始化过程。
本篇分析一下连接数据库时使用的获取数据库连接的代码：
DriverManager.getConnection(“jdbc:mysql://localhost:3306/test”,”root”,”123”);
DriverManager.getConnection方法有三种重载方式，这里我们使用带有三个参数的方法，第一个表示数据库的URL, 第二、三个分别
是用户名和密码。获取数据库连接如此简单，只要把三个参数准确无误的写上去，连接肯定就能获取。但是连接方法中到底给我们做
了哪些工作呢？ 下面找到DriverManager类的静态方法getConnection源码一探究竟。
public static Connection getConnection(String url,
String user, String password) throws SQLException {
java.util.Properties info = new java.util.Properties(); ///1
// Gets the classloader of the code that called this method, may
// be null.
ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader(); ///2
if (user != null) {
info.put("user", user);
}
if (password != null) {
info.put("password", password);
}
return (getConnection(url, info, callerCL)); ///3
}
1处定义了一个Properties对象，java.util.Properties它是用来在文件中存储键值对的，其中键和值是用等号分隔的。可以将值以
key-value的形式存入Properties.
2处调用方法getCallerClassLoader得到类装载器对象, 这个地方有点意思，既然是调用方法，怎么变成了下面这种形式呢？根本就
不见方法体。
源码：
private static native ClassLoader getCallerClassLoader();
getCallerClassLoader()是一个静态原生方法,返回类型为ClassLoader, 被声明为native, 说明这个方法是一个原生方法，也就是说
这个方法是用C/C++语言实现的，并且被编译成了DLL，由JAVA调用。这些函数的实体在DLL中，JDK源码并不包含，在JAVA源文件中是
找不到源代码的。不同的平台其实现也有所差异。这也是JAVA的底层机制，实际上JAVA就是在不同的平台上调用不同的native方法实
现对操作系统的访问。native关键字一般是和C/C++联合开发的时候使用。如果标明为native 要求运行时通知操作系统，这个函数必
须给我实现，JAVA需要调用。如果未实现，那么调用时会抛出一个异常java.lang.UnsatisfiedLinkError
接下来判断用户名和密码，并将其存放到Properties对象中：
if (user != null) {
info.put("user", user);
}
if (password != null) {
info.put("password", password);
}
调用获取连接的另一个重载方法
getCollection(String url, java.util.Properties info, ClassLoader callerCL)
return (getConnection(url, info, callerCL));
getConnection(url, info, callerCL) 源码：
private static Connection getConnection(
String url, java.util.Properties info, ClassLoader callerCL) throws SQLException {
java.util.Vector drivers = null;
synchronized(DriverManager.class) {
// synchronize loading of the correct classloader.
if(callerCL == null) {
callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
}
}
if(url == null) {
throw new SQLException("The url cannot be null", "08001");
}
println("DriverManager.getConnection(/"" + url + "/")");
if (!initialized) {
initialize();
}
synchronized (DriverManager.class){
// use the readcopy of drivers
drivers = readDrivers;
}
// Walk through the loaded drivers attempting to make a connection.
// Remember the first exception that gets raised so we can reraise it.
SQLException reason = null;
for (int i = 0; i < drivers.size(); i++) {
DriverInfo di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i);
// If the caller does not have permission to load the driver then
// skip it.
if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {
println(" skipping: " + di);
continue;
}
try {
println(" trying " + di);
Connection result = di.driver.connect(url, info);
if (result != null) {
// Success!
println("getConnection returning " + di);
return (result);
}
} catch (SQLException ex) {
if (reason == null) {
reason = ex;
}
}
}
// if we got here nobody could connect.
if (reason != null) {
println("getConnection failed: " + reason);
throw reason;
}
println("getConnection: no suitable driver found for "+ url);
throw new SQLException("No suitable driver found for "+ url, "08001");
}
此方法代码较多，我们一步步来分析。
1、 传参
从前面的那个getConnection方法中形成的三个参数传递到这个getConnection方法中, 参数包括连接数据库的URL，包装了用户名和
密码的对象info, 通过调用原生函数返回的类装载器callerCL
2、 同步DriverManager.class
同步DriverManager的Class对象，synchronized同步的对象为DriverManager.class，是为同步正确的类加载器来加载类，在同步块
中判断传入的类装载器对象是否存在，如果为null, 通过当前线程来获取上下文类装载器，保证JDBC驱动程序类以外的rt.jar中的类
可以在这里被加载。有关于Thread和synchronized读者可以参考java多线程编程
synchronized(DriverManager.class) {
if(callerCL == null) {
callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
}
}
3、 判断URL，如果为null则抛出SQLException异常
判断initialized的值，如果未初始化，继续调用初始化方法，此处在第二篇中已详细解释初始化过程，初始化之后writeDrivers 和readDrivers 将会有系统所有驱动数据，接下来使用synchronized同步DriverManager.class对象, 将方法中定义的集合drivers 引用 readDrivers对象，readDrivers是从writeDrivers拷贝过来
if(url == null) {
throw new SQLException("The url cannot be null", "08001");
}
println("DriverManager.getConnection(/"" + url + "/")");
if (!initialized) {
initialize();
}
synchronized (DriverManager.class) {
// use the readcopy of drivers
drivers = readDrivers;
}
4、 遍历驱动
通过for循环，遍历drivers集合，其中每个元素的类型为DriverInfo, 这个在第二篇中也有详细描述
首先取得集合中的每一个对象元素，调用getCallerClass()方法
for (int i = 0; i < drivers.size(); i++) {
DriverInfo di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i);
if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {
println(" skipping: " + di);
continue;
}
……
}
getCallerClass方法源码:
private static Class getCallerClass(ClassLoader callerClassLoader,
String driverClassName) {
Class callerC = null;
try {
callerC = Class.forName(driverClassName, true, callerClassLoader);
}
catch (Exception ex) {
callerC = null;
}
return callerC;
}
这个方法返回一个Class对象，通过指定的类装载器来装载驱动类。这个方法内做得非常小心，如果出现异常都会把需要返
回的Class对象置为null.
在if语句中调用getCallerClass方法得到的Class 对象和每一个驱动的Class对象比较，不相等的话就继续执行下一次循环
，否则都调用Driver的connect方法，传入url, 和 info，通过这个方法返回Connection连接对象
Connection result = di.driver.connect(url, info);
Driver接口的实现类中的connect方法具体所做的工作将在下一篇中详述
connect 方法是java.sql.Driver接口中定义的方法，如果连接的数据库不同，那么为不同的数据库编写JDBC驱动将变得很灵活，实现Driver接口 即可。连接数据库时首先得装载JDBC驱动，也就是调用 Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”)方法，在第一篇中已经列出mysql jdbc Driver类的源码，此类继承NonRegisteringDriver同时实现了java.sql.Driver接口。找到 NonRegisteringDriver类会发现它也实现了java.sql.Driver接口：
public class NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
……
}
在getConnection方法中有如下一句代码，
Connection result = di.driver.connect(url, info);
di是DriverInfo类型的对象，此对象中包含了Driver的引用，但是在com.mysql.jdbc.Driver类中只有一个静态块和一个 构造方法，那么connect方法有可能是在其父类中实现。如前所述，父类为NonRegisteringDriver，在mysql驱动包的源码中可以 找到此类,：
com.mysql.jdbc.NonRegisteringDriver
那么di.driver.connect(url, info) 调用的connect方法就是NonRegisteringDriver类中的connect方法，源码如下:
public java.sql.Connection connect(String url, Properties info)
throws SQLException {
if (url != null) {
if (StringUtils.startsWithIgnoreCase(url, LOADBALANCE_URL_PREFIX)) {
return connectLoadBalanced(url, info);
} else if (StringUtils.startsWithIgnoreCase(url,
REPLICATION_URL_PREFIX)) {
return connectReplicationConnection(url, info);
}
}
Properties props = null;
if ((props = parseURL(url, info)) == null) {
return null;
}
try {
Connection newConn = com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.getInstance(
host(props), port(props), props, database(props), url);
return newConn;
} catch (SQLException sqlEx) {
// Don't wrap SQLExceptions, throw
// them un-changed.
throw sqlEx;
} catch (Exception ex) {
SQLException sqlEx = SQLError.createSQLException(Messages
.getString("NonRegisteringDriver.17") //$NON-NLS-1$
+ ex.toString()
+ Messages.getString("NonRegisteringDriver.18"), //$NON-NLS-1$
SQLError.SQL_STATE_UNABLE_TO_CONNECT_TO_DATASOURCE, null);
sqlEx.initCause(ex);
throw sqlEx;
}
}
在connect方法中传入了两个参数，一个是String 类型的url， 另一个是Properties类型的连接属性信息。
首先判断url是否为null，此判断逻辑中使用了如下类的方法
调用类com.mysql.jdbc.StringUtils
方法 startsWithIgnoreCase 其中使用了String 类中的方法regionMatches
regionMatches方法两种原型为：
public boolean regionMatches(int toffset, String other,
int ooffset,int len) { }
public boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toffset,
String other, int ooffset, int len) {}
这两个重载的方法用来比较两个字符串中指定区域的子串。
传入的静态常量参数：
private static final String LOADBALANCE_URL_PREFIX = "jdbc:mysql:loadbalance://";
private static final String REPLICATION_URL_PREFIX = "jdbc:mysql:replication://";
根据下面的判断调用不同的方法返回Connection对象
if (StringUtils.startsWithIgnoreCase(url, LOADBALANCE_URL_PREFIX)) {
return connectLoadBalanced(url, info);
} else if (StringUtils.startsWithIgnoreCase(url,
REPLICATION_URL_PREFIX)) {
return connectReplicationConnection(url, info);
}
如果url为null, 则通过如下方法返回Connection
try {
Connection newConn = com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.getInstance(
host(props), port(props), props, database(props), url);
return newConn;
} catch (SQLException sqlEx) {
……
} catch (Exception ex) {
……
}
}
未完待续......
(选自 )
