Java資料庫程式中的預存程序設計

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上載者:User
程式|預存程序|設計|資料|資料庫   本文闡述了怎麼使用DBMS預存程序。闡述了使用預存程序的基本的和進階特性,比如返回ResultSet。本文假設你對DBMS和JDBC已經非常熟悉,也假設你能夠毫無障礙地閱讀其它語言寫成的代碼(即不是Java的語言),但是,並不要求你有任何預存程序的編程經曆。

  預存程序是指儲存在資料庫並在資料庫端執行的程式。你可以使用特殊的文法在Java類中調用預存程序。在調用時,預存程序的名稱及指定的參數通過JDBC串連發送給DBMS,執行預存程序並通過串連(如果有)返回結果。

  使用預存程序擁有和使用基於EJB或CORBA這樣的應用伺服器一樣的好處。區別是預存程序可以從很多流行的DBMS中免費使用,而應用伺服器大都非常昂貴。這並不只是許可證費用的問題。使用應用伺服器所需要花費的管理、編寫代碼的費用,以及客戶程式所增加的複雜性,都可以通過DBMS中的預存程序所整個地替代。

  你可以使用Java,Python,Perl或C編寫預存程序,但是通常使用你的DBMS所指定的特定語言。Oracle使用PL/SQL,PostgreSQL使用pl/pgsql,DB2使用Procedural SQL。這些語言都非常相似。在它們之間移植預存程序並不比在Sun的EJB規範不同實現版本之間移植Session Bean困難。並且,預存程序是為嵌入SQL所設計,這使得它們比Java或C等語言更加友好地方式表達資料庫的機制。

  因為預存程序運行在DBMS自身,這可以協助減少應用程式中的等待時間。不是在Java代碼中執行4個或5個SQL語句,而只需要在伺服器端執行1個預存程序。網路上的資料往返次數的減少可以戲劇性地最佳化效能。

   使用預存程序

  簡單的老的JDBC通過CallableStatement類支援預存程序的調用。該類實際上是PreparedStatement的一個子類。假設我們有一個poets資料庫。資料庫中有一個設定詩人逝世年齡的預存程序。下面是對老酒鬼Dylan Thomas(old soak Dylan Thomas,不指定是否有關典故、文化,請批評指正。譯註)進行調用的詳細代碼:

try
{
 int age = 39;
 String poetName = "dylan thomas";
 CallableStatement proc = connection.prepareCall("{ call set_death_age(?, ?) }");
 proc.setString(1, poetName);
 proc.setInt(2, age);
 cs.execute();
}
catch (SQLException e)
{
 // ....
}
  傳給prepareCall方法的字串是預存程序調用的書寫規範。它指定了預存程序的名稱,?代表了你需要指定的參數。

  和JDBC整合是預存程序的一個很大的便利:為了從應用中調用預存程序,不需要存根(stub)類或者設定檔,除了你的DBMS的JDBC驅動程式外什麼也不需要。

  當這段代碼執行時,資料庫的預存程序就被調用。我們沒有去擷取結果,因為該預存程序並不返回結果。執行成功或失敗將通過例外得知。失敗可能意味著調用預存程序時的失敗(比如提供的一個參數的類型不正確),或者一個應用程式的失敗(比如拋出一個例外指示在poets資料庫中並不存在“Dylan Thomas”)

   結合SQL操作與預存程序

  映射Java對象到SQL表中的行相當簡單,但是通常需要執行幾個SQL語句;可能是一個SELECT尋找ID,然後一個INSERT插入指定ID的資料。在高度規格化(符合更高的範式,譯註)的資料庫模式中,可能需要多個表的更新,因此需要更多的語句。Java代碼會很快地膨脹,每一個語句的網路開銷也迅速增加。

  將這些SQL語句轉移到一個預存程序中將大大簡化代碼,僅涉及一次網路調用。所有關聯的SQL操作都可以在資料庫內部發生。並且,預存程序語言,例如PL/SQL,允許使用SQL文法,這比Java代碼更加自然。下面是我們早期的預存程序,使用Oracle的PL/SQL語言編寫:

create procedure set_death_age(poet VARCHAR2, poet_age NUMBER)
poet_id NUMBER;
begin
SELECT id INTO poet_id FROM poets WHERE name = poet;
INSERT INTO deaths (mort_id, age) VALUES (poet_id, poet_age);
end set_death_age;
  很獨特?不。我打賭你一定期待看到一個poets表上的UPDATE。這也暗示了使用預存程序實現是多麼容易的一件事情。set_death_age幾乎可以肯定是一個很爛的實現。我們應該在poets表中添加一列來儲存逝世年齡。Java代碼中並不關心資料庫模式是怎麼實現的,因為它僅調用預存程序。我們以後可以改變資料庫模式以提高效能,但是我們不必修改我們代碼。

  下面是調用上面預存程序的Java代碼:

public static void setDeathAge(Poet dyingBard, int age)
throws SQLException
{
 Connection con = null;
 CallableStatement proc = null;

 try
 {
  con = connectionPool.getConnection();
  proc = con.prepareCall("{ call set_death_age(?, ?) }");
  proc.setString(1, dyingBard.getName());
  proc.setInt(2, age);
  proc.execute();
 }
 finally
 {
  try
  {
   proc.close();
  }
  catch (SQLException e) {}
  con.close();
 }
}
  為了確保可維護性,建議使用像這兒這樣的static方法。這也使得調用預存程序的代碼集中在一個簡單的模版代碼中。如果你用到許多預存程序,就會發現僅需要拷貝、粘貼就可以建立新的方法。因為代碼的模版化,甚至也可以通過指令碼自動生產調用預存程序的代碼。

  Functions

  預存程序可以有傳回值,所以CallableStatement類有類似getResultSet這樣的方法來擷取傳回值。當預存程序返回一個值時,你必須使用registerOutParameter方法告訴JDBC磁碟機該值的SQL類型是什麼。你也必須調整預存程序調用來指示該過程返回一個值。

  下面接著上面的例子。這次我們查詢Dylan Thomas逝世時的年齡。這次的預存程序使用PostgreSQL的pl/pgsql:

create function snuffed_it_when (VARCHAR) returns integer '
declare
poet_id NUMBER;
poet_age NUMBER;
begin
-- first get the id associated with the poet.
SELECT id INTO poet_id FROM poets WHERE name = $1;
-- get and return the age.
SELECT age INTO poet_age FROM deaths WHERE mort_id = poet_id;
return age;
end;
' language 'pl/pgsql';
  另外,注意pl/pgsql參數名通過Unix和DOS指令碼的$n文法引用。同時,也注意嵌入的注釋,這是和Java代碼相比的另一個優越性。在Java中寫這樣的注釋當然是可以的,但是看起來很淩亂,並且和SQL語句脫節,必須嵌入到Java String中。

  下面是調用這個預存程序的Java代碼:

connection.setAutoCommit(false);
CallableStatement proc =
connection.prepareCall("{ ? = call snuffed_it_when(?) }");
proc.registerOutParameter(1, Types.INTEGER);
proc.setString(2, poetName);
cs.execute();
int age = proc.getInt(2);


  如果指定了錯誤的傳回值類型會怎樣?那麼,當調用預存程序時將拋出一個RuntimeException,正如你在ResultSet操作中使用了一個錯誤的類型所碰到的一樣。

  複雜的傳回值

  關於預存程序的知識,很多人好像就熟悉我們所討論的這些。如果這是預存程序的全部功能,那麼預存程序就不是其它遠程執行機制的替換方案了。預存程序的功能比這強大得多。

  當你執行一個SQL查詢時,DBMS建立一個叫做cursor(遊標)的資料庫物件,用於在返回結果中迭代每一行。ResultSet是目前時間點的遊標的一個表示。這就是為什麼沒有緩衝或者特定資料庫的支援,你只能在ResultSet中向前移動。

  某些DBMS允許從預存程序中返回遊標的一個引用。JDBC並不支援這個功能,但是Oracle、PostgreSQL和DB2的JDBC磁碟機都支援在ResultSet上開啟到遊標的指標(pointer)。

  設想列出所有沒有活到退休年齡的詩人,下面是完成這個功能的預存程序,返回一個開啟的遊標,同樣也使用PostgreSQL的pl/pgsql語言:

create procedure list_early_deaths () return refcursor as '
declare
toesup refcursor;
begin
open toesup for
SELECT poets.name, deaths.age
FROM poets, deaths
-- all entries in deaths are for poets.
-- but the table might become generic.
WHERE poets.id = deaths.mort_id
AND deaths.age < 60;
return toesup;
end;
' language 'plpgsql';
  下面是調用該預存程序的Java方法,將結果輸出到PrintWriter:

PrintWriter:

static void sendEarlyDeaths(PrintWriter out)
{
 Connection con = null;
 CallableStatement toesUp = null;
 try
 {
  con = ConnectionPool.getConnection();

  // PostgreSQL needs a transaction to do this...
  con.setAutoCommit(false);

  // Setup the call.
  CallableStatement toesUp= connection.prepareCall("{ ? = call list_early_deaths () }");
  toesUp.registerOutParameter(1, Types.OTHER);
  getResults.execute();

  ResultSet rs = (ResultSet) getResults.getObject(1);
  while (rs.next())
  {
   String name = rs.getString(1);
   int age = rs.getInt(2);
   out.println(name + " was " + age + " years old.");
  }
  rs.close();
 }
 catch (SQLException e)
 {
  // We should protect these calls.
  toesUp.close();
  con.close();
 }
}
  因為JDBC並不直接支援從預存程序中返回遊標,我們使用Types.OTHER來指示預存程序的傳回型別,然後調用getObject()方法並對傳回值進行強制類型轉換。

  這個調用預存程序的Java方法是mapping的一個好例子。Mapping是對一個集上的操作進行抽象的方法。不是在這個過程上返回一個集,我們可以把操作傳送進去執行。本例中,操作就是把ResultSet列印到一個輸出資料流。這是一個值得舉例的很常用的例子,下面是調用同一個預存程序的另外一個方法實現:

public class ProcessPoetDeaths
{
 public abstract void sendDeath(String name, int age);
}

static void mapEarlyDeaths(ProcessPoetDeaths mapper)
{
 Connection con = null;
 CallableStatement toesUp = null;
 try
 {
  con = ConnectionPool.getConnection();
  con.setAutoCommit(false);

  CallableStatement toesUp= connection.prepareCall("{ ? = call list_early_deaths () }");
  toesUp.registerOutParameter(1, Types.OTHER);
  getResults.execute();

  ResultSet rs = (ResultSet) getResults.getObject(1);
  while (rs.next())
  {
   String name = rs.getString(1);
   int age = rs.getInt(2);
   mapper.sendDeath(name, age);
  }
  rs.close();
 }
 catch (SQLException e)
 {
  // We should protect these calls.
  toesUp.close();
  con.close();
 }
}
  這允許在ResultSet資料上執行任意的處理,而不需要改變或者複製擷取ResultSet的方法:

static void sendEarlyDeaths(final PrintWriter out)
{
 ProcessPoetDeaths myMapper = new ProcessPoetDeaths()
 {
  public void sendDeath(String name, int age)
  {
   out.println(name + " was " + age + " years old.");
  }
 };
 mapEarlyDeaths(myMapper);
}
  這個方法使用ProcessPoetDeaths的一個匿名執行個體調用mapEarlyDeaths。該執行個體擁有sendDeath方法的一個實現,和我們上面的例子一樣的方式把結果寫入到輸出資料流。當然,這個技巧並不是預存程序特有的,但是和預存程序中返回的ResultSet結合使用,是一個非常強大的工具。

  結論

  預存程序可以協助你在代碼中分離邏輯,這基本上總是有益的。這個分離的好處有:

  ·快速建立應用,使用和應用一起改變和改善的資料庫模式。

  ·資料庫模式可以在以後改變而不影響Java對象,當我們完成應用後,可以重新設計更好的模式。

  ·預存程序通過更好的SQL嵌入使得複雜的SQL更容易理解。

  ·編寫預存程序比在Java中編寫嵌入的SQL擁有更好的工具--大部分編輯器都提供文法高亮!

  ·預存程序可以在任何SQL命令列中測試,這使得調試更加容易。

  並不是所有的資料庫都支援預存程序,但是存在許多很棒的實現,包括免費/開源的和非免費的,所以移植並不是一個問題。Oracle、PostgreSQL和DB2都有類似的預存程序語言,並且有線上的社區很好地支援。

  預存程序工具很多,有像TOAD或TORA這樣的編輯器、調試器和IDE,提供了編寫、維護PL/SQL或pl/pgsql的強大的環境。

  預存程序確實增加了你的代碼的開銷,但是它們和大多數的應用伺服器相比,開銷小得多。如果你的代碼複雜到需要使用DBMS,我建議整個採用預存程序的方式。

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