如何用Java连接数据库并完成增删改查CRUD操作？

在Java应用程序开发中，与数据库进行交互是核心功能之一，无论是构建一个简单的后台管理系统，还是一个复杂的分布式服务，都离不开对数据的增、删、改、查操作，这四个操作统称为CRUD（Create, Read, Update, Delete），本文将详细介绍如何使用Java的核心技术——JDBC（Java Database Connectivity）来实现数据库的CRUD操作,并探讨相关的最佳实践。

准备工作：驱动与连接

在编写任何数据库操作代码之前,我们需要完成两项准备工作：

1. 添加数据库驱动依赖：Java程序通过特定数据库的驱动程序与数据库通信，若使用MySQL数据库，需在项目（如Maven项目）的pom.xml文件中添加相应依赖：

   <dependency>
       <groupId>mysql</groupId>
       <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
       <version>8.0.28</version>
   </dependency>

2. 配置数据库连接信息：你需要知道数据库的连接URL、用户名和密码，一个典型的MySQL连接URL格式如下：
   jdbc:mysql://主机名:端口号/数据库名?serverTimezone=UTC

JDBC操作的核心流程

无论执行哪种CRUD操作,JDBC都遵循一个标准化的流程：

1. 加载驱动：通过Class.forName()加载数据库驱动类。
2. 建立连接：使用DriverManager.getConnection()获取一个Connection对象,它代表与数据库的会话。
3. 创建语句对象：通过Connection对象创建Statement或PreparedStatement对象,用于执行SQL语句。
4. 执行SQL：调用语句对象的executeQuery()（用于查询）或executeUpdate()（用于增、删、改）方法。
5. 处理结果：
   • 对于查询操作，遍历返回的ResultSet对象,提取数据。
   • 对于更新操作,获取受影响的行数。
6. 关闭资源：按相反的顺序关闭ResultSet、Statement和Connection，释放数据库资源。强烈推荐使用try-with-resources语句来自动管理资源关闭,避免资源泄露。

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实现CRUD操作

假设我们有一个名为users的表，包含id, username, email三个字段,下面我们将围绕这个表进行CRUD操作。

创建 – 插入数据

创建操作对应SQL的INSERT语句，为了安全和性能，我们优先使用PreparedStatement，它可以有效防止SQL注入，并且数据库可以预编译SQL,提高执行效率。

public void addUser(String username, String email) {
    String sql = "INSERT INTO users (username, email) VALUES (?, ?)";
    // try-with-resources 自动关闭连接和语句对象
    try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
         PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
        pstmt.setString(1, username); // 为第一个占位符?赋值
        pstmt.setString(2, email);   // 为第二个占位符?赋值
        int affectedRows = pstmt.executeUpdate();
        if (affectedRows > 0) {
            System.out.println("用户添加成功！");
        }
    } catch (SQLException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

读取 – 查询数据

读取操作对应SQL的SELECT语句，查询会返回一个ResultSet对象,我们可以像遍历迭代器一样从中读取数据。

public void getAllUsers() {
    String sql = "SELECT id, username, email FROM users";
    try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
         Statement stmt = conn.createStatement();
         ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql)) {
        System.out.println("用户列表：");
        while (rs.next()) {
            int id = rs.getInt("id");
            String username = rs.getString("username");
            String email = rs.getString("email");
            System.out.printf("ID: %d, 用户名: %s, 邮箱: %sn", id, username, email);
        }
    } catch (SQLException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

更新 – 修改数据

更新操作对应SQL的UPDATE语句，其实现方式与插入类似，使用executeUpdate()方法,并返回受影响的行数。

public void updateUserEmail(int userId, String newEmail) {
    String sql = "UPDATE users SET email = ? WHERE id = ?";
    try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
         PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
        pstmt.setString(1, newEmail);
        pstmt.setInt(2, userId);
        int affectedRows = pstmt.executeUpdate();
        if (affectedRows > 0) {
            System.out.println("用户邮箱更新成功！");
        } else {
            System.out.println("未找到指定ID的用户。");
        }
    } catch (SQLException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

删除 – 移除数据

删除操作对应SQL的DELETE语句，同样使用executeUpdate()方法。

public void deleteUser(int userId) {
    String sql = "DELETE FROM users WHERE id = ?";
    try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
         PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
        pstmt.setInt(1, userId);
        int affectedRows = pstmt.executeUpdate();
        if (affectedRows > 0) {
            System.out.println("用户删除成功！");
        } else {
            System.out.println("未找到指定ID的用户。");
        }
    } catch (SQLException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

代码封装与最佳实践

在真实项目中，直接在业务逻辑中散布JDBC代码是不明智的，我们会采用DAO（Data Access Object）设计模式，将所有数据库访问逻辑封装在专门的DAO类中（如UserDAO）,使业务逻辑与数据访问逻辑解耦。

频繁地创建和销毁数据库连接会严重影响性能。使用连接池（如HikariCP、C3P0）是生产环境中的标准实践，连接池预先创建并维护一批数据库连接，应用程序需要时从池中借用，用完归还,极大地提升了系统响应速度和资源利用率。

对于更现代的Java开发，开发者往往会选择JPA（Java Persistence API）或Spring Data JPA等ORM（Object-Relational Mapping）框架，这些框架在JDBC基础上进行了高度封装，让开发者能以面向对象的方式操作数据库，而无需编写繁琐的SQL语句,进一步提高了开发效率和代码的可维护性。

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相关问答FAQs

问题1：Statement和PreparedStatement有什么区别，为什么更推荐使用PreparedStatement？

解答： PreparedStatement是Statement的子接口,主要区别和优势在于：

1. 安全性：PreparedStatement使用参数化查询（通过占位符），可以有效防止SQL注入攻击，而Statement通过字符串拼接构建SQL,极易被恶意利用。
2. 性能：PreparedStatement的SQL语句会被数据库预编译并缓存执行计划，当多次执行相同结构的SQL（只是参数不同）时，数据库可以直接重用执行计划，速度更快。Statement每次执行都需要完整编译。
3. 可读性：对于复杂的SQL语句，使用PreparedStatement的setXxx()方法设置参数比用字符串拼接更清晰、更易于维护。

在几乎所有的场景下，都应该优先选择PreparedStatement。

问题2：什么是数据库连接池，为什么需要它？

解答： 数据库连接池是一种创建和管理数据库连接的缓冲池技术，传统的JDBC操作是“按需连接，用完即关”，但建立数据库连接是一个非常耗时的操作,涉及网络通信和协议握手。

在高并发场景下，如果每个请求都创建新连接，会导致应用性能急剧下降,甚至可能耗尽数据库的连接资源。

连接池解决了这个问题：

1. 资源复用：它在应用启动时预先创建一定数量的连接，放入池中，当应用需要连接时，直接从池中获取一个空闲连接，使用完毕后归还,而不是物理关闭。
2. 更快的响应：避免了频繁创建和销毁连接的开销,应用能更快地获取到连接并执行数据库操作。
3. 统一的连接管理：连接池可以监控连接状态，有效管理连接数量，防止连接泄露,提高了系统的稳定性和健壮性。

常见的连接池实现有HikariCP（目前性能最好）、Druid、C3P0等。