Programmierung von Client/Server-Anwendungen Verwendung von API‘s (JDBC)

Programmierung von Client/Server-AnwendungenVerwendung von API‘s (JDBC) Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Übersicht zur Vorlesung • Persistenzsicherung von Java-Objekten • Datenbankanbindung mit Hilfe von JDBC • Beispiel zur Verwendung des JDBC-Interfaces • Verwendung von Prepared Statements • Weiterführende Themenstellungen zum JDBC-Interface Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Möglichkeiten zur Persistenzsicherung von Java-Objekten Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Möglichkeiten zur Persistenzsicherung • Objektserialisierung – Objekt als Datenstrom wegschreiben • Manuelles OR-Mapping • Verwendung des JDBC-Frameworks • Embedded SQL (sehr verbreitet in C bzw. C++, bei Java aber keine Bedeutung) • Nutzung objektorientierter Datenbanksysteme • Verwendung des DAO-Entwurfsmusters (Datenabstraktion) • Einsatz von EJB‘s (Entity Beans) • OR-Mapping Tools (z.B. Hibernate) Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Möglichkeiten zur Persistenzsicherung Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Möglichkeiten zur Persistenzsicherung Hibernate-Anwendungen bestehen klassisch aus 4 Teilen: 1. Hibernate-Konfigurationsdatei (XML) 2. Pro persistenter Klasse eine Hibernate Mapping XML-Datei 3. Der Hibernate Java Library (JAR-Datei) 4. HQL (Hibernate Query Language)  OO-Erweiterung zu SQL sowie: 1. Den Java-Klassen 2. Der Datenbank mit dem Datenbank Schema Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Möglichkeiten zur Persistenzsicherung OR-Mapping Tools: http://www.service-architecture.com/products/object-relational_mapping.html Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit Hilfe von JDBC Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC • JDBC - Java Database Connectivity API zur Programmierung von Datenbankverbindungen (Konzeptionell angelehnt an ODBC) • JDBC nutzt für den Datenbankzugriff das durch die X/Open standardisierte Call-Level-Interfaces (CLI) • Low level API, kein direktes objektorientiertes Mapping • Implementierungen von Oracle, Sybase, Informix, DB/2, IMS,... • Aufgaben des JDBC-Interface • Verbindungsaufbau zur Datenbank • SQL Kommandos (vgl. SELECT name FROM MITARBEITER) • Ergebnisse verarbeiten und in der Oberfläche anzeigen Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC • Das JDBC-Interface bietet verschiedene Treibertypen (Typ 1 bis 4) • Entscheidung über die Schichten der Applikation • Vorteile einer mehrschichtigen C/S-Architektur berücksichtigen • Verwendbare Systeme (ohne Firewall): • Web-Server: MS Internet Information Server • JDBC-Applikations-Server (z.B. Weblogic „Tengah“ www.weblogic.com) • MS SQL-Server Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC • Type 1 Treiber: JDBC-ODBC Bridge • keine Hardwareunabhängigkeit bei Applet-Anwendungen • DB-Zugriffe erfolgen via dem ODBC-Treiber • Zu fast jedem DB-System sind ODBC-Treiber verfügbar • Type 2 Treiber: Native partly Java Driver • Treiber des entsprechenden DBMS Herstellers werden benötigt • Wandlung der JDBC-Aufrufe in herstellerspezifische Client-API für das jeweilige Datenbank-System Merke: Treibertypen 1 und 2 sind für Applet-Anwendungen ungeeignet. Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC • Type 3 Treiber: Java Net all Java-Driver • Treiber nur zum Teil in Java geschrieben (eigentlich Proxy beim Client) • Middleware zwischen Java-Client und DB-Server notwendig • keine spezielle Software beim Client (Applets möglich) notwendig • mehrstufige C/S-Architekturen sind realisierbar (n-Tier) • Type 4 Treiber: • Treiber komplett in 100% Java geschrieben • Treiber wird bei Start des Browsers übertragen (rel. groß) • Mehrstufige C/S-Architekturen werden unterstützt Schlußfolgerung: Treibertyp 4 ist für mehrstufige C/S-Architekturen die optimale Lösung (z.B. Einsatz im Kontext eines Web-Serves) Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC SQL-2 Entry Level Standard von 1992 • Problem der Portierung einer Anwendung auf ein anderes Datenbanksystem (Problem der verschiedenen SQL-Dialekte) • Forderung von SUN an die JDBC-Hersteller zur Sicherung eines minimalen Anspruches auf Standardisierung • SUN stellt eine entsprechende Test-Suite zum Nachweis der Konformität von JDBC-Treibern bereit • Kritisch ist die Verwendung von Funktionen die über den o.g. Standard hinausgehen Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Meistgenutzte Klassen des JDBC-API (import java.sql.*) • java.sql.DriverManager Verwalten der Datenbankverbindung • java.sql.DriverConnection Verbindungsaufbau zur Datenbank • java.sql.Statement beinhaltet den auszuführenden SQL-Befehl wird als ASCI-Zeichenkette übergeben • java.sql.ResultSet Zugriff auf die Ergebnismenge des ausgeführten SQL-Befehls Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Öffnen einer Verbindung • Bevor auf die DB zugegriffen werden bedarf es einer Verbindung • Schritte beim Verbindungsaufbau • Datenbanktreiber laden • Initialisierung des Datenbanktreibers • Erzeugen eines Verbindungsobjektes • Verbindungsobjekt • Bleibt während der gesamten Verbindung bestehen • Lieferant für spezielle Objekte zur Abfrage & Veränderung der DB Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Ausprägungen von getConnection (Verbindungsaufbau zur Datenbank) • static Connection getConnection( string url ) • static Connection getConnection( string url, String user, String password ) • static Connection getConnection( string url, Properties info ) Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Aufbau des Connection-Strings: • Besteht aus mehreren Teilen • Durch Doppelpunkt voneinander getrennt • 1. Teil: immer jdbc • 2. Teil: Sub-Protokoll – Angabe des konkreten Treibers • Weitere Teile: Treiberspezifisch • Beispiele: Firebird-DB con = DriverManager.getConnection("jdbc:firebirdsql:localhost/3050:DirDB","sysdba","masterkey"); MySQL-DB con = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost/hs_mitarbeiter", "root", ""); Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Erzeugen von Anweisungsobjekten • Abfragen und Änderungen erfolgen mittels Anweisungsobjekten • Implementieren das Interface Statement bzw. entspr. Subinterfaces • Einfachste Form „createStatement“ mit folgenden Methoden • executeQuery (String sql) • executeUpdate (String sql) • Erzeugung unparametrisierter Abfragen und Änderungen der DB • Rückgabe: • Einfacher numerischer Ergebniswert (Erfolg bzw. Misserfolg) • Menge von Datenbanksätzen, als Ergebnis der Abfrage Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Statement-Objekte: • Häufig kostenintensive Ressourcen • Belegung von Speicherplatz • Belegung von Rechenzeit • Erzeugung einer großen Anzahl sollte vermieden werden • Besserer Stil: • Anlegen einer Reihe vordefinierter Statement-Objekte • Mehrfache Verwendung von Statement-Objekten • Allerdings besteht die Gefahr undefinierter Zustände Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Datenbankabfragen – Verwendung der executeQuery-Methode: public ResultSet executeQuery (String sql) throws SQLException • Die oben dargestellte Methode erwartet eine für die Datenbank gültige SELECT-Anweisung (z.B. SELECT * FROM kunden WHERE name = ‘Meier‘) und gibt einen ResultSet zurück. Das ResultSet repräsentiert die Ergebnismenge. • Schrittweisen durchlaufen des ResultSet mittels der Methode next. boolean next() Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Datenbankabfragen – Verwendung der executeQuery-Methode: • Zugriff auf die Spalten des durch next referenzierten Tupels • getXXX (int n), Übergabe eines numerischen Wertes • getXXX (String x), Übergabe eines Spaltennamens • Ausgewählte Get-Methoden von ResultSet • getBoolean • getByte • getDate • getString • getInt Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Datenbankänderungen – Verwendung der executeUpdate-Methode: public int executeUpdate (String sql) throws SQLException • Die oben dargestellte Methode erwartet eine für die Datenbank gültige INSERT, UPDATE oder DELETE-Anweisung (z.B. INSERT INTO kunden VALUES (122, ‘Meier‘, ‘Andreas‘, 13509, ‘Berlin‘, ‘Wittestrasse 30H‘) bzw. eine DDL-Anweisung zum Ändern der Datenbankstruktur. • Diese Methode gibt keine Ergebnismenge zurück! • Bei Erfolg wird 1 zurückgegeben, andernfalls eines SQLException Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Datenbankanbindung mit JDBC Klasse SQLException (Ausnahmebehandlung): • Verbindungsaufbau zur Datenbank ist fehlgeschlagen • Probleme mit SQL-Anweisungen • Syntaxfehler • Semantische Fehler – z.B. falsche Typisierung • Behandlung einer SQLException catch (SQLException sqle) while (sqle != null) { System.err.println(sqle.toString()); System.err.println(“SQL-Status: “ + sqle.getSQLState()); System.err.println(“ErrorCode: “ + sqle.getSQLState()); } } Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Beispiel für die Verwendung des JDBC-Interfaces Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

JDBC-Beispiel Benötigte Software bzw. Systeme: • Laufende Firebird-Datenbank (z.B. mittels IBO-Console bearbeiten) • http://sourceforge.net/projects/firebird “firebird-jca-jdbc-driver” • firebirdsql-full.jar – enthält alle benötigten Klassen • firebirdsql.jar • mini-concurrent.jar • jaas.jar (Innerhalb des JDK 1.4) • mini-j2ee.jar (JDBC classes) • log4j-core.jar (Logging-Funktionalitäten) • JDK 1.4.x - Setzen der Java-Umgebungsvariablen • Unter WinXP: Start – Einstellungen – Systemsteuerung – System - Erweitert • CLASSPATH  .;C:\j2sdk1.4.2_08\lib\firebirdsql-full.jar • JAVA_HOME  C:\j2sdk1.4.2_08 Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

JDBC-Beispiel • Firebank-Datenbank mittels DDL aufsetzen • Java-Programm implementieren • Treiber laden Class.forName("org.firebirdsql.jdbc.FBDriver"); • Variable für Connection-Objekt: private Connection con; • Datenbankverbindung (Treiber:Server:Datenbank) herstellen mit: • DriverManager.getConnection("jdbc:firebirdsql:localhost/3050:C:/Programme/Firebird/examples/employee.gdb","sysdba","masterkey"); • Treiber: jdbc:firebirdsql • Server: localhost/3050 • Datenbank: C:/Programme/Firebird/examples/employee.gdb • Nutzername/Passwort: sysdba/masterkey Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

JDBC-Beispiel Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

JDBC-Beispiel import java.sql.*; public class JDBCTest { // A. Schmietendorf – Fachhochschule für Wirtschaft Berlin – WS06/07 // JDBC-Testbeispiel im Rahmen der Vorlesung Programmierung C/S-Systeme private Connection con; private java.sql.Statement stm; public static void main(String argv[]) { new JDBCTest().access(); } Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

JDBC-Beispiel public void access() { try { Class.forName("org.firebirdsql.jdbc.FBDriver"); } catch(ClassNotFoundException ex) { System.out.println("Class.forName : " + ex.getMessage()); } try { con = DriverManager.getConnection("jdbc:firebirdsql:localhost/3050:C:/Programme/Firebird/examples/employee.gdb","sysdba","masterkey"); stm = con.createStatement(); stm.executeUpdate("INSERT INTO country VALUES ('Bulgaria','Leva')"); System.out.println("Daten erfolgreich in die Datenbank eingetragen"); Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

JDBC-Beispiel System.out.println("Daten aus der Datenbanktabelle auslesen"); ResultSet rs = stm.executeQuery ("SELECT * FROM country"); while (rs.next ()) { String country = rs.getString (1); String currency = rs.getString (2); System.out.println(country + " " + currency); } System.out.println("Ende der Datenausgabe - A. Schmietendorf"); // Ressourcenffreigabe rs.close(); con.close(); } catch (SQLException ex) { System.out.println(ex.getMessage()); } } } Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

JDBC-Beispiel • Verwendung eines ResultSet-Objektes zur Ergebnisverwaltung der Anfrage • Navigation über die Ergebnismenge erfolgt nach dem Cursor-Prinzip • Weitersetzen des Cursors mit der Methode next • Zeilenauswahl entspricht der aktuellen Position des Cursors • Spaltenauswahl der aktuellen Tupel mit getXXX-Methode und Spaltenindex ResultSet rs = stm.executeQuery ("SELECT * FROM country"); while (rs.next ()) { String country = rs.getString (1); String currency = rs.getString (2); System.out.println(country + " " + currency); } Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

JDBC-Beispiel Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Verwendung von Prepared Statements Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Prepared Statements • Prepared Statements sind parametrisierte SQL-Anweisungen • Werden deklariert und zum Vorkompilieren der DB übergeben • Können später beliebig of ausgeführt werden • Vorteile: • Vorbereitungssarbeiten werden nur einmal erledigt • Syntaxanalyse • Vorbereitung der Abfragestrategie und -optimierung • Bessere Performance • JDBC  Prepared Statements im Interface PreparedStatement Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Prepared Statements • Methode preparedStatement: PreparedStatement pst = con.preparedStatement ( “SELECT * FROM ?“ ); • Parametrisierung von executeQuery bzw. executeUpdate • Aufruf einer entsprechenden set-Methode je Fragezeichen • Ausführung mittels executeQuery bzw. executeUpdate Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Prepared Statements Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Prepared Statements public class DBClient { public static void main(String[] args) throws Exception { DBConnect MyDBConnect = new DBConnect(); // Suche ueber den Namen String res1 = MyDBConnect.searchForName("Mueller"); System.out.print(res1); // Suche ueber die email-Adresse String res2 = MyDBConnect.searchForEMail("schmidt@gmx.de"); System.out.print(res2); // Suche ueber die Raumnummer String res3 = MyDBConnect.searchForRaum("113"); System.out.print(res3); } } Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Prepared Statements Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Weiterführende Themenstellungen zum JDBC-Interface Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Transaktionssicherung • Steuerung des Transaktionsverhalten der Datenbank über 3 Methoden des Connection-Objektes • void commit() • void rollback() • void setAutoCommit (boolean autoCommit) • Nach dem Aufbau einer JDBC-Verbindung • DB im Auto-Commit-Modus (Vorgabe JDBC) • Jede einzelne Anweisung gilt als separate TA • Änderung mittes setAutoCommit (false) • TA müssen explizit durch Aufruf von commit bestätigt werden • Mittels rollback kann eine TA zurückgesetzt werden Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Transaktionssicherung Transaction Isolation Level (Beeinflussung des Sperrverhalten) • Steuerung des Grades der Parallelität • Hoher Transaction Level • desto weniger Konsistenzprobleme • geringerer Durchsatz, d.h. Performanceprobleme • Niedriger Tranaction Level • ggf. potentielle Konsistenzprobleme • besseres Performanceverhalten Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Transaktionssicherung • Verfügbare Transaction Isolation Level • Connection.TRANSACTION_NONE • Connection.TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED • Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED • Connection.TRANSACTION_REPEATABLE_READ • Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE • Lesen und Ändern des Transaction Isolation Level • int getTransactionIsolation ( ) • void setTransactionIsolation ( ) Prof. Dr. Andreas Schmietendorf

Programmierung von Client/Server-Anwendungen Verwendung von API‘s (JDBC)