Betreutes Programmieren Vorlesung Informatik II, Blatt 7 Musterlösung

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1 SS 2011 Fakultät für Angewandte Informatik Lehrprofessur für Informatik Prof. Dr. Robert Lorenz Betreutes Programmieren Vorlesung Informatik II, Blatt 7 Musterlösung Programmieraufwand für geübte Programmierer: max. 45 min Programmieraufwand für ungeübte Programmierer: 1 1,5 h Musterlösung: ca. 122 Codezeilen Aufgabenstellung Heute sollen Sie eine kleine Anwendung erstellen, die sich mit einer Datenbank verbindet, Information über diese Datenbank ermittelt und schließlich anzeigt. Setzen Sie das UML-Diagramm aus Abbildung 1 in Java-Code um. Aus Platzgründen wurden Schnittstellen teilweise als gestrichelte Klassen dargestellt. Berücksichtigen Sie auch die Beschreibungen nach dem Diagramm. + Column - name: String - type: String + Column(description: ResultSet) + getname(): String + gettype(): String - columns + java.sql.databasemetadata + java.sql.connection + Table - name: String + Table(description: ResultSet, information: DatabaseMetaData) + getname(): String + iterator(): Iterator<Column> - tables + «interface» java.util.iterable<column> + «interface» java.util.iterable<table> + java.sql.resultset + java.util.iterator + DataBase - driver: String = "com.mysql.jdbc.driver" - protocol: String = "jdbc:mysql" - server: String = "aiomr.informatik.uni-augsburg.de" - port: String = "3306" - name: String - username: String = "user" - password: String = "password" - connection: Connection + DataBase(name: String) + connecttodatabase(): Boolean + collectinformationfromdatabase() + getname(): String + iterator(): Iterator<Table> Abbildung 1: UML-Klassendiagramm der Datenkomponenten Nicht gezählt: Leerzeilen, Kommentare, imports. In eigenen Zeilen: und (ca. 52x), jede Anweisung, außer bei Deklarationen gleichen Typs (z. B. int a, b, c = 0,... ) oder bei einer einzelnen Anweisung nach einem if oder einem else. Nicht benutzt:?:-operator. 1

2 Die Information soll dabei wie folgt gewonnen werden: Zuerst wird ein Objekt der Klasse DataBase erzeugt, wobei der Name der Datenbank, über die Information gesammelt werden soll, dem Konstruktor übergeben wird. Ein Aufruf der Methode connecttodatabase() stellt die Verbindung zum Server und der gewählten Datenbank her und signalisiert über den Rückgabewert, ob die Aktion erfolgreich war. Im Erfolgsfall wird das Verbindungsobjekt auch im Attribut connection gespeichert. Wird die Methode collectinformationfromdatabase() aufgerufen, holt sie sich die Menge aller Tabellen der gespeicherten Datenbank, erzeugt für jede Tabelle ein Objekt der Klasse Table und fügt es dem Attribut tables hinzu. Jedes Objekt der Klasse Table holt sich wiederum die Menge aller Spalten seiner Tabelle, erzeugt für jede Spalte ein Objekt der Klasse Column und fügt es seinem Attribut columns hinzu. Jedes Objekt der Klasse Column ermittelt den Namen und den Typ seiner Spalte und speichert diese Information in den Attributen name und type. Die gesammelte Information soll dann vom Programm ausgegeben werden. Es ist Ihnen dabei freigestellt, ob Sie lediglich eine Ausgabe auf der Konsole erzeugen oder sogar eine grafische Anwendung erstellen. Je nachdem kann der Name der Datenbank auch ein Kommandozeilenparameter oder eine Eingabe in ein Textfeld sein. Schreiben Sie ein Hauptprogramm, das Ihre Implementierung testet. Benutzen Sie für den Test die Datenbank theotherdatabase, die auf unserem Server bereitliegt. Recherchieren Sie in der Dokumentation von Java nach geeigneten Klassen und Methoden. Sie finden die Doku im Internet unter der Adresse Das Paket sql ist dabei sehr interessant. Zum leichteren Einstieg können Sie die nachfolgenden Hinweise verwenden. Hinweise Nachdem Sie eine Verbindung zum Datenbanksystem hergestellt haben, bietet das Verbindungsobjekt über die Schnittstelle Connection Zugriff auf die Methode getmetadata(), die ein Objekt zurückliefert, das die Information über die Datenbank repräsentiert. Das zurückgelieferte Objekt implementiert die Schnittstelle DatabaseMetaData und stellt bspw. die Methoden gettables() und getcolumns() zur Verfügung. Beide Methoden erwarten Parameter, die das Ergebnis jeweils einschränken sollen. Jeder einzelne Parameter kann den Wert null bekommen, um anzuzeigen, dass keine Einschränkung zu machen ist. Beide Methoden liefern ihr Ergebnis als ein Objekt zurück, dass die Schnittstelle ResultSet implementiert. Dessen Methode next() kann dazu benutzt werden, über alle Ergebnisse zu iterieren, wobei die Methode getstring() verwendet werden kann, um einzelne Einträge der Ergebnisse auszulesen. Welche Einträge jeweils für die Lösung der Aufgabe sinnvoll sind entnehmen Sie der Dokumentation. Beachten Sie, dass die Methoden, die Sie benutzen, jeweils verschiedene Ausnahmen werfen können. Aus diesem Grund ist es zwingend notwendig, die Methoden in einen sog. -catch-block einzufassen. Das sieht dann einfach so aus: Anweisungen, die Ausnahmen werfen ggf. Anweisungen, die den Fehlerfall betreffen 2

3 Auf diese Weise werden alle Ausnahmen abgefangen. Später werden Sie noch lernen, wie man gezielt auf verschiedene Ausnahmen reagieren kann. Lösung Die Klassen werden Punkt für Punkt nach der Angabe entwickelt. Die Klasse DataBase benutzt für die Liste aller Tables einen passend typisierten Vector. Bis zum Konstruktor, der Methode iterator() und den reinen Methodensignaturen kann die Klasse einfach abgeschrieben werden. Die -catch-blöcke und die passenden Importe können ebenfalls bereits eingefügt werden. import java.sql.connection; import java.util.vector; import java.sql.drivermanager; import java.sql.databasemetadata; import java.sql.resultset; import java.util.iterator; public class DataBase implements Iterable<Table> private String driver = "com.mysql.jdbc.driver"; private String protocol = "jdbc:mysql"; private String server = "aiomr.informatik.uni-augsburg.de"; private String port = "3306"; private String name; private String username = "user"; private String password = "password"; private Connection connection; private Vector<Table> tables; public DataBase(String name) this.name = name; tables = new Vector<Table>(); public boolean connecttodatabase() Treiber laden und Verbindung herstellen return true; return false; public void collectinformationfromdatabase() if (connection == null) return; 3

4 Tabelleninformation holen Table-Objekte erzeugen public Iterator<Table> iterator() return tables.iterator(); Um eine Verbindung mit der Datenbank überhaupt erst herstellen zu können, muss ein passender Treiber geladen werden. Welcher Treiber dies sein soll, ist bereits im UML-Diagramm festgehalten. Die Methode forname() der Klasse Class kann dazu benutzt werden. Danach kann die Verbindung aufgebaut werden, indem das Protokoll, der Name und der Port des Servers sowie der Name der Datenbank gefolgt von einem Benutzernamen und einem Passwort der statischen Methode getconnection() der Klasse DriverManager übergeben werden. Die Logik, wann true oder false zurückgeben wird, ist bereits implementiert. Class.forName(driver); connection = DriverManager.getConnection(protocol + "://" + server + ":" + port + "/" + name, username, password); Um nun die Information über die Tabellen der Datenbank zu erhalten, benötigt man sog. Metadaten der Datenbank. Zu diesem Zweck kennt das Verbindungsobjekt eine Methode getmetadata(). Das zurückgelieferte Objekt wiederum stellt eine Methode gettables() zur Verfügung, die alle Tabellen als ResultSet zurückgibt, wenn man ihr viermal null als Parameter mitgibt. DatabaseMetaData information = connection.getmetadata(); ResultSet tables = information.gettables(null, null, null, null); Danach iteriert man über das Ergebnis und erzeugt dabei für jede Tabelle ein Table-Objekt, das sich um die weitere Informationsbeschaffung kümmert. while (tables.next()) this.tables.add(new Table(tables, information)); Die Klasse Table kann auch wieder schablonenartig erstellt werden. Wieder wird ein typisierter Vector für die Komposition benutzt. Die passenden Importe kommen wieder an den Anfang der Datei. import java.util.vector; import java.sql.resultset; import java.sql.databasemetadata; import java.util.iterator; public class Table implements Iterable<Column> private String name; private Vector<Column> columns; 4

5 public Table(ResultSet description, DatabaseMetaData information) columns = new Vector<Column>(); Name der Tabelle ermitteln Spalteninformation holen Column-Objekte erzeugen public String getname() return name; public Iterator<Column> iterator() return columns.iterator(); Der Name der Tabelle steht im dritten Feld des übergebenen ResultSets. Die Schnittstelle ResultSet bietet mehrere Methoden an, um auf die einzelnen Felder zuzugreifen. Die Methode getstring() liefert bspw. den Inhalt des angegebenen Feldes als String. Es gibt noch weitere Methoden wie getint(), die entsprechend andere Rückgabetypen haben. name = description.getstring(3); Analog zur Methode gettables() enthält DatabaseMetaData die Methode getcolumns(), mit der alle Spalten einer Tabelle abgefragt werden können. Diesmal muss allerdings der Name der Tabelle dem Methodenaufruf als Einschränkung mitgegeben werden. Die übrigen Parameter werden auf null gesetzt. Wieder wird das Ergebnis als ResultSet geliefert. ResultSet columns = information.getcolumns(null, null, name, null); Wie schon weiter oben kann man wieder über alle Ergebniseinträge iterieren und diesmal dabei jeweils ein neues Column-Objekt erzeugen. while (columns.next()) this.columns.add(new Column(columns)); In der Klasse Column werden die letzten Informationsbestandteile herausgelöst. Der Name der Spalte findet sich an Position vier des übergebenen ResultSets, während der Typ der Spalte an Position sechs zu finden ist. Bei Typen wie VARCHAR ist noch eine Länge an Position sieben eingetragen. import java.sql.resultset; public class Column private String name; private String type; 5

6 public Column(ResultSet description) name = description.getstring(4); type = description.getstring(6); public String getname() return name; public String gettype() return type; Zuletzt wird noch eine Klasse Main erstellt, die das Hauptprogramm enthält. Darin wird die Ausgabe am Bildschirm über eine doppelte for-schleife realisiert. public class Main public static void main(string args[]) DataBase db = new DataBase("theOtherDatabase"); if (!db.connecttodatabase()) System.out.println("Fehler bei der Verbindung!"); return; db.collectinformationfromdatabase(); for (Table t: db) System.out.println("Tabelle: " + t.getname()); for (Column c: t) System.out.println(" " + c.getname() + ": " + c.gettype()); 6

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