一、Spring JDBC的設計與實現

（一）應用場景

        在Java開發環境中，使用JDBC技術對關係資料庫進行操作。通過JDBC，Java語言的客戶端可以訪問資料庫的資料，比如CRUD等對資料庫的基本操作。儘管在實際應用中，對應不同的資料庫產品，還需要有相對應的資料庫驅動作為支援，但由於有了JDBC和SQL，對資料庫應用而言，其程式的可移植性在很大程度上得到了增強。

        JDBC已經能夠滿足大部分使用者操作資料庫的需求，但在使用JDBC時，應用必須自己來管理資料庫資源，比如資料庫連線、資料庫事務、資料庫異常等，對底層的資料庫實現還有一定的依賴。作為應用開發平臺的Spring，對資料庫操作需求提供了很好的支援，並在原始的JDBC基礎上，構建了一個抽象層，提供了許多使用JDBC的模板和驅動模組，為Spring應用操作關係型資料庫提供了更大的便利。這些設計好的模組，封裝了資料庫資料存取的基本過程，並在具體的操作步驟上為使用者提供了定製空間（模板模式的使用）。通過這種方式，一方面提高了應用開發的效率，另一方面又為應用程式開發提供了靈活性。另外，在Spring建立的JDBC的框架中，還設計看一種更面向物件的方法，相對於JDBC模板，這種實現更像是一個簡單的ORM工具。為應用提供了另外一種選擇。下面將對這兩種設計進行詳細分析。

（二）設計概要

        Spring JDBC提供了一系列的模板類為應該提供便利，在介紹Spring JDBC的設計之前，先回顧一下模板模式。

        如圖，在模板模式中，一般會定義一個抽象方法，在抽象方法中定義了模板方法（TemplateMethod）。在模板方法中，會對處理進行描述，同時，這個描述中的一些方法（PrimitiveOperation）是可以靈活處理的。模板使用者只需要實際一個具體的類，繼承模板類，然後制定那些具體的方法，這樣既能重用整個模板的處理框架，又能發揮具體子類的靈活性，所以這種模式被稱為模板模式。這種模式在Spring中是很常見的，比如JdbcTemplate、HibernateTemplate等。在這些Spring設計的模版中，大部分封裝了對JDBC和Hibernate處理的通用過程，比如資料庫資源管理、Hibernate的Session管理等，在應用使用時，只需要實際資金定製化的或者和應用相關的部分就可以了。

二、Spring JDBC中模板類的設計與實現

（一）設計原理

        在Spring JDBC中，JdbcTemplate是一個主要的模板類，它的繼承關係如下：

         從類繼承關係上看，JdbcTemplate繼承了基類JdbcAccessor和介面JdbcOperation。在基類JdbcAccessor的設計中，對DataSource資料來源進行管理和配置。在JdbcOperation介面中，定義了通過JDBC操作資料庫的基本操作方法，而JdbcTemplate提供這些介面方法的實現，比如execute()方法、query()方法、update()方法等。

（二） JdbcTemplate的基本使用

        在Spring JDBC中，JdbcTemplate是操作資料庫的類，它提供了許多便利的資料庫操作方法，比如查詢、更新等。而且，在Spring中，有許多類似於JdbcTemplate的模板類，使用方法也都非常類似，比如在ORM包中會看到的HibernateTemplate等。

       簡單看來，這些在Spring中涉及和實現好的模板類都是通過回撥函式的使用來完成其功能的。對滿足應用的資料庫操作需求而言，應用程式只需要在回撥介面中實現自己需要的定製行為，比如使用客戶設計好的SQL語句等，就能夠完成對資料庫中資料的操作。不過，Spring JDBC在這層回撥函式的基礎上進行了再次封裝，為使用者提供了許多操作資料庫的現成方法，在一定程度上便於使用者使用。JdbcTemplate是一個很重要的類，它的繼承關係和主要的實現方法如下：

         可以看到一系列的execute()方法、query()方法、update()方法的實現，具體實現可參考原始碼。在使用JdbcTemplate的execute()方法通過StatementCallBack<T>回撥的使用方法如下，通過該方法可以定製個性化 的ORM方法。

        在模板方法的回撥方法doInStatement()中是使用者對資料庫進行操作的程式碼，可以由Spring來完成（excute(String sql)）或者由使用者直接完成（excute(StatementCallBack<T> callBack)），然後通過JdbcTemplate來完成相應的資料庫操作。

（三）JdbcTemplate的execute()方法實現

        下面以JdbcTemplate.execute()為例進一步分析JdbcTemplate中的程式碼是如何完成使命的。這個方法是在JdbcTemplate中被其他方法呼叫的基本方法之一，應用程式往往使用這個方法來執行基本的SQL語句。在execute()的實現中看到了對資料庫進行操作的基本過程，比如需要取得資料庫Connection，根據應用對資料庫操作的需要建立資料庫的State-ment，對資料庫操作進行回撥，處理資料庫異常，最後把資料庫Connection關閉等。這裡展示了使用JDBC完成資料庫操作的完整過程，只是Spring對這些較為通用的JDBC使用通過JdbcTemplate進行了一個封裝而已。Execute()方法的原始碼和設計如下：

JdbcTemplate.execute()

（四）JdbcTemplate的query()方法實現

        JdbcTemplate中給出的query()、update()等常用方法的實現，大對數都是依賴於前面提到的execute()方法。下面是quary()方法是設計時序和原始碼實現：

JdbcTemplate.query()

（五）使用資料庫Connection

        在以上這些對資料庫的操作中，使用了工具類DataSourceUtils。Spring通過這個輔助類對資料庫的Connection進行管理，比如利用它來完成開啟和關閉Connection等。Data-SourceUtils對這些資料庫Connection管理的實現如下：

DataSourceUtils.getConnection()

DataSourceUtil.doGetConnection()

        DataSource可以使用DBCP連線池或C3P0連線池，然後在IoC容器中配置好後交給Jdbc-Template就可以使用了。同時，有了JdbcTemplate封裝的方法，使一些簡單的JDBC操作變得非常方便。JdbcTemplate提供了許多現成的查詢方法，比如queryForInt()、queryForObj-ect()等，已經能夠很好的滿足一些簡單的JDBC查詢處理了。和查詢一樣，JdbcTemplate也提供了許多不同引數型別的update()方法供使用者使用，這些update()方法實現原理與query()方法基本相同。

三、Spring JDBC中DBMS操作物件的實現

        前面介紹了JdbcTemplate提供了許多簡單的查詢和更新功能。但是，有時可能需要更高層次的抽象，以及更面向物件的方法來訪問資料庫。Spring為我們提供了org.springfra-mework.jdbc.object包，其中包含SqlQuery、SqlMappingQuery、SqlUpdate和StoredProced-ure等類，這些類都是Spring JDBC應用程式可以使用的。但要注意，在使用這些類時需要為它們配置好JdbcTemplate座位其基本的操作實現，因為在它們的功能實現中，對資料庫操作的實現基本上還是依賴於JdbcTemplate來完成的。

        下面將對Spring JDBC中的一些DBMS操作物件的實現進行分析。DBMS物件基本繼承關係如下：

        在這個繼承關係圖中可以看到RdbmsOperation的一系列子類，不然StoreProcedure、  SqlQuery、MappingSqlQuery、SqlUpdate等。這些子類構成了DBMS體系，為通過JDBC完成資料庫操作提供了更強大的功能。

（一）SqlQuery的實現

        Spring除了提供對JDBC的基本操作的支援之外，還為應用在更高層面上使用關係型資料庫提供了許多支援，這些支援都建立在Spring JDBC實現的基礎是哪個。這樣，使用者可以省去許多重複的手工程式碼，充分發揮框架的作用。比如，可以使用MappingSqlQuery將資料庫表的資料記錄直接對映到一個物件集合，這是一個很有用的特性，類似於一個簡單的ORM實現。

        在瞭解這個特性的實現之前，可以先回顧一下它的基本用法。

        可以看到，對MappingSqlQuery使用的整個過程是非常簡潔的。在設計好資料的對映程式碼後，查詢得到的記錄會被封裝好轉換為物件List。一條查詢記錄對應於一個數據物件，即可以吧資料庫的記錄直接對映成為Java物件在程式中使用，又可以避免使用第三方的ORM工具的配置，這對於簡單的資料對映場景十分方便。mapRow()方法的實現中提供的資料轉換規則和Hibernate的hbm檔案的作用是非常相似的。

        在這個之後，我們只需要建立好MappingSqlQuery實現類物件，設定好SQL語句，設定好SQL引數，然後呼叫ScategoryMappingQuery物件的execute()方法即可。下面我們看一下declareParameter()方法與execute()方法的實現：

RdbmsOperation.declareParameter()

        從程式碼可以看出，RbdmsOperation實現的引數宣告和完成並不複雜，只是把需要宣告的引數加入一個宣告引數列表。為了防止引數的重負加入，需要對isCompiled變數進行。isComplied變數在compile()方法呼叫時設定，標識compile()過程已經執行過了。該過程執行完後將執行execute()方法。

SqlQuery.execute()

        （1）首先執行RdbmsOperation的validateParametes()方法對SQL語句引數進行驗證，該方法中先執行了checkCompiled()方法，檢查是否執行compile()過程，若未執行，則呼叫comp-ile()方法執行。

RdbmsOperation.validateParameters()

RdbmsOperation.checkCompiled()

RdbmsOperation.compile()

RdbmsOperation.compileInternal()

        （2）最後呼叫JdbcTemplate的query()方法進行資料庫操作，通過execute()方法繫結PrepardStatementCallback回撥，最終通過PrepatedStatement進行資料庫操作，得到結果後通過ResultSetExtractor結果集物件處理。ResulteSetExtractor進行結果集處理的過程在Prepar-dStatementCallback的doInPreparedStatement()回撥方法中進行。

JdbcTemplate.query()

RowMapperResultSetExtractor.extractData()

        下面是該execute()方法的具體實現，在該實現中需要傳入的引數有兩個，一個是PreparedStatementCreator物件，另一個是PreparedStatementCallback實現物件。該方法裡首先建立資料庫Connection，然後使用PreparedStatementCreator建立PreparedStatement物件，最後呼叫PreparedStatementCallback實現物件的doInPreparedStatement()方法執行使用PreparedStatement執行資料庫操作得到結果集，並使用ResultSetExtractor的extract-Date()方法處理結果集。

JdbcTemplate.execute()

PreparedStatementCreatorFactory.createPreparedStatement()

        在這裡，通過這些封裝和Spring提供的模板程式碼，只需要定義SQL語句和SqlParameter就能夠滿足需求。同時，這些特性也大大增強了應用程式碼的模組化和可維護性。

        通過分析發現，最後的資料庫操作還是由JdbcTemplate來完成的。在這裡可以瞭解對JdbcTemplate的靈活應用。從另一方面來看，這些已有的Spring JDBC實現對JdbcTemplate的擴充套件，已經直接使用JdbcTemplate完成複雜資料庫操作的應用而言，也是很好的參考。通過使用Spring JDBC提供的SqlQuery基本特性，可以免去手工處理ResuktSet資料，並對其中每一條記錄進行逐個迭代，手工轉化為Java資料物件的繁瑣過程。