JDBC (Java Database Connectivity)

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1 JDBC (Java Database Connectivity) WPF Internetanbindung von Datenbanken Prof. Dr. Schiefer WS 1999/2000 Ebert Adam Sven Macke Tobias Semmet JDBC - 1 Inhalt Einführung in JDBC und JDBC-API Adam Ebert Einführung in Servlets Sven Macke Präsentation des Projektes und aufgetretene Probleme Tobias Semmet Ebert, Macke, Semmet JDBC - 2 1

2 Einführung in JDBC und JDBC-API Adam Ebert JDBC - 3 Inhalt Einführung und Motivation JDBC-Treibermanager und verschiedene Treiber-Architekturen JDBC-API Schnittstellen JDBC-Ausnahmen Basisabfolge für einen Datenbankzugriff Ebert, Macke, Semmet JDBC - 4 2

3 JDBC - Java DataBase Connectivity JDBC ist eine Java-API Erweiterung, die Mechanismen für den Zugriff auf relationale Datenbanken bietet JDBC ermöglicht wie ODBC die Erstellung von datenbankunabhängigen Applikationen vorerst war nur Zugriff via ODBC (Open DataBase Connectivity) geplant JDBC-Funktionalität ist ziemlich äquivalent zu ODBC- Funktionalität Voraussetzung für Datenbankunabhängigkeit: ausschließlich SQL-Anweisungen aus ANSI SQL-2 Entry Level-Umfang Ebert, Macke, Semmet JDBC - 5 Wozu JDBC? Da ODBC ein Standard für C und C++ ist, musste für Java ein neuer Standard definiert werden, der rein objektorientiert war Es ist dadurch Plattformunabhängigkeit erreicht worden (Voraussetzung: Java Virtual Machine) Keine Zeiger und keine Adressarithmetik Java-Applets funktionieren nicht mit ODBC, da sie ausschließlich aus Bytecode bestehen Ebert, Macke, Semmet JDBC - 6 3

4 JDBC-Treibermanager Komponente für die Verbindung von Java-Anwendung und Datenbank Stammen von Datenbankherstellern und Middleware- Spezialisten Dank Middleware gleichzeitiges Erreichen verschiedener Datenbanksysteme Adressierung der Datenbank erfolgt über einen JDBC-URL Ebert, Macke, Semmet JDBC - 7 JDBC-Treiber-Architekturen JAVA-Anwendung (JDBC-API) JDBC-Treibermanager ODBC-Treiber Treiber Treiber für für DBMS DBMS B (Java) (Java) Treiber Treiber für für DBMS DBMS B (C) (C) JDBC-ODBC- JDBC-ODBC- Bridge-Treiber Standard- Standard- JDBC-Treiber Treiber Treiber für für DBMS DBMS D (Java) (Java) Middleware Middleware DBMS DBMS A DBMS DBMS B DBMS DBMS C DBMS DBMS D Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Ebert, Macke, Semmet JDBC - 8 4

5 JDBC-Treiber-Architekturen Typ 1 greift nach unten hin auf ein bereits vorhandenen ODBC-Treiber Typ 2 Erweiterung des bereits existierenden Treibers des DBMS Typ 3 JDBC-Treiber für den Zugriff über die Middleware Typ 4 JDBC-Treiber des DBMS-Herstellers URL mit Aufstellung aktuell verfügbarer JDBC-Treiber: Ebert, Macke, Semmet JDBC - 9 Architekturtyp 1 (JDBC-ODBC- Bridge) Java-Client JDBC - API JDBC Driver Manager JDBC/ODBC - Bridge ODBC Driver Manager ODBC Treiber 1 ODBC Treiber 2 ODBC Treiber 3 greift nach unten hin auf ein bereits vorhandenen ODBC-Treiber JDBC-Treiber besteht teilweise aus dem ODBC-Treiber dadurch plattformabhängig! im Normalfall eine Übergangslösung für diejenigen Datenbanken, die keinen vollständig implementierten JDBC-Treiber haben DBMS1 DBMS2 DBMS3 Ebert, Macke, Semmet JDBC

6 Architekturtyp 2 Java-Client JDBC - API JDBC Driver Manager Treiber DBMS1 (Java) Treiber DBMS1 (C) Treiber DBMS2 (Java) Treiber DBMS2 (C) Treiber DBMS3 (Java) Treiber DBMS3 (C) DBMS1 DBMS2 DBMS3 Erweiterung des bereits existierenden Treibers des DBMS Es wird auf bereits bestehenden Treiber des DBMS, der beispielsweise in C geschrieben ist, JDBC-Schicht aufgesetzt dadurch plattformabhängig! Es lässt sich leicht und schnell implementieren und ist somit attraktiv als Zwischenlösung für DBMS- Hersteller Ebert, Macke, Semmet JDBC - 11 Architekturtyp 3 Java-Client JDBC - API JDBC Driver Manager JDBC Middleware-Treiber Treiber 1 Middleware Treiber 2 Treiber 3 DBMS1 DBMS2 DBMS3 Hundertprozentiger Javatreiber Fügt sich nahtlos in das Dreischichtenmodell ein Der Treiber kommuniziert über das Netzwerk mit der Middleware, die sich um alles weitere kümmert Es ist ein gemeinsam unterstütztes Kommunikationsprotokoll notwendig Von allen vier Treibertypen die größte Flexibilität Ebert, Macke, Semmet JDBC

7 Architekturtyp 4 Java-Client JDBC - API JDBC Driver Manager Java-Treiber für das DBMS DBMS Hundertprozentiger Javatreiber Entspricht dem Zweischichtenmodell benötigen keinerlei zusätzliche Software zur Verbindung mit der Datenquelle Verbindung zur Datenquelle erfolgt über eigene TCP/IP Socket- Implementierung Treiber werden immer vom entsprechenden Datenbankhersteller geliefert Ebert, Macke, Semmet JDBC - 13 JDBC-API-Schnittstellen Klassen, Interfaces und Methoden des Paketes java.sql Es werden normale SQL-Anweisungen, dynamische SQL-Anweisungen und gespeicherte Prozeduren verarbeitet verschiedene Schnittstellen für die Verbindung zur Datenbank und für die Ausführung von SQL- Anweisungen Ebert, Macke, Semmet JDBC

8 JDBC-API-Schnittstellen - Übersicht Schnittstelle Connection DatabaseMetaData Driver ResultSet Statement Beschreibung Verbindung der Datenbank mit der Java- Anwendung Versorgt Java mit Informationen über die Datenbank Schnittstelle, die für die Datenbanken der einzelnen Hersteller angepasst wird Schnittstelle, die die Ergebnisse einer Select- Anweisung entgegennimmt Schnittstelle für die Ausführung der SQL- Anweisungen Ebert, Macke, Semmet JDBC - 15 Driver-Schnittstelle Methode acceptsurl Connect getpropetyinfo jdbccompliant Beschreibung Gibt zurück, ob der Treiber eine Verbindung zur angegebenen URL einrichten kann Erstellt eine Verbindung und gibt ein Connection-Objekt zurück, das weiterverwendet werden kann Ermittelt Eigenschaften, die für die Verbindung notwendig sind Gibt Bool-Wert zurück, der anzeigt, ob das aktuelle Driver-Objekt JDBC-konform ist Ebert, Macke, Semmet JDBC

9 Connection-Schnittstelle Methode Close ( ) Commit ( ) createstatement ( ) getcatalog ( ) isreadonly ( ) setreadonly ( ) Rollback ( ) Beschreibung Explizites Schließen der Verbindung Eintragung der Änderungen seit dem letzten Commit oder Rollback Erzeugt ein Statement-Objekt, das für die Ausführung von SQL-Anweisungen verwendet wird Gibt an, welche Tabellen zur Verfügung stehen True, falls die DB-Verbindung read-only ist Legt fest, ob isreadonly( ) true ist Führt ein Rollback-Befehl für die DB aus Ebert, Macke, Semmet JDBC - 17 Statement-Schnittstelle Methode close ( ) execute ( ) executequery ( ) executeupdate ( ) setmaxrows ( ) getmaxrows ( ) Beschreibung Anfrage wird explizit geschlossen (z.b. um Sperren aufzuheben) Führt die SQL-Anweisung aus (-> Einsatz bei mehreren Ergebnismengen (z.b. bei Prozeduren)) Führt SQL-Select-Anweisungen aus Führt SQL-Aktualisierungsbefehle aus (delete, insert, update) Eingrenzung der maximalen Ergebnismenge Gibt die festgelegte maxi. Ergebnismenge aus Ebert, Macke, Semmet JDBC

10 ResultSet-Schnittstelle Methode findcolumn ( ) get<type> ( ) Beschreibung Gibt den Spaltenindex für die als Name übergebene Spalte zurück Gibt für die als Name oder Index übergebene Spalte einen <Typ>-Datentyp zurück: Typ: z.b.: Byte, Float, Long, Short, String, Time... next ( ) wasnull ( ) Datenzeiger auf den nächsten gültigen Datensatz True, falls wenn die zuletzt mit einer get<type> ( ) Methode gelesene Spalte den NULL-Wert enthielt Ebert, Macke, Semmet JDBC - 19 JDBC-API-Objekte Objekt DriverManager DriverPropetyInfo Time Types Beschreibung Methode für die Verbindung zu einer Datenbank Verwaltet die Driver-Objekte Objekt, das Datenbank-Time-Werte akzeptiert Stellt eine Liste Integer-werte bereit, die die verschiedenen Datentypen identifizieren, die in JDBC verwendet werden Ebert, Macke, Semmet JDBC

11 JDBC-Ausnahmen DataTruncation-Ausnahme wird aufgeworfen, wenn JDBC unerwartet einen Datenwert kürzt SQLException-Ausnahme erzeugt Informationen über den Fehler sowie den aktuellen Status der SQL-Transaktion SQLWarning-Ausnahme wird erzeugt, wenn die Datenbank eine Warnung ausgibt Ebert, Macke, Semmet JDBC - 21 Einsatz von JDBC-API Im folgenden werden anhand eines kurzen und einfachen Beispiels die Grundkonzepte der JDBC-API gezeigt. Bei der Nutzung von JDBC für die Realisierung von Datenbankzugriffen verwendet man hauptsächlich folgende 4 Klassen: java.sql.drivermanager - lädt den JDBC Treiber und verwaltet die Datenbankverbindung java.sql.connection - verbindet zur Datenbank java.sql.statement - verwaltet die SQL-Anweisungen einer DB- Verbindung java.sql.resultset - ermöglicht den Zugriff auf die Ergebnisse einer SQL-Anweisung Ebert, Macke, Semmet JDBC

12 Basisabfolge für einen Datenbankzugriff Laden des jeweiligen JDBC-Treibers Datenbankverbindung einrichten (Query-)Anweisung erzeugen SQL Anweisung ausführen und Ergebnis empfangen Ergebnis verarbeiten Ebert, Macke, Semmet JDBC - 23 Laden des jeweiligen JDBC-Treibers Das Laden des JDBC-Treibers wird überlicherweise über die statische Methode forname des Klasse Class durchgeführt. Beispiel: Class.forName( oracle.jdbc.driver.oracledriver ); Dieser Aufruf veranlaßt die Java VM nach der entsprechenden Klasse zu suchen und gegebenenfalls den Treiber zu laden. Als Rückgabewert wird ein Klassenidentifikator. Ebert, Macke, Semmet JDBC

13 Datenbankverbindung einrichten Bevor nun eine SQL Anweisung gegen die Datenbank ausgeführt werden kann, muß eine Verbindung zur Datenbank bestehen. Diese Verbindung kann mit dem Aufruf der getconnection Methode der Klasse DriverManager angelegt werden. Der DriverManager sucht alle registrierten Treiber durch und wählt den aus, der die angegebene URL verarbeiten kann. Beispiel: String URL = jdbc:oracle:thin:@ :1521:w3db ; String user = test ; String pw = jdbc ; Connection con = DriverManager.getConnection(url,user,pw); Eine URL hat prinzipiell den Aufbau: jdbc:subprotocol:subname Ebert, Macke, Semmet JDBC - 25 (Query-)Anweisung erzeugen Um nun mit der Datenbank zu kommunizieren, muss eine Anweisung ausgeführt werden. Davor muss diese aber noch erzeugt werden: Beispiel: Statement stmt = con.createstatement( ); Hiermit wird eine Statement Objekt für eine bereits bestehende Verbindung erzeugt. Dieses Statement Objekt besitzt nun wiederum Methoden, um die Anweisung auszuführen. Ebert, Macke, Semmet JDBC

14 SQL-Anweisung durchführen Es wurde bis jetzt noch keine spezifische SQL-Anweisung zugewiesen. Diese wird erst beim Aufruf der Methode executequery zugewiesen, was ein hohes Maß an Flexibilität bedeutet: Beispiel: String qs = select name from Student ; ResultSet rs = stmt.executequery(qs); Dieser Aufruf sendet die Abfrage an die Datenbank und gibt die Ergebnisse in einem ResultSet (hier rs). Tritt ein Fehler auf, wird eine Exception generiert, die abgefangen werden muss. Ebert, Macke, Semmet JDBC - 27 Ergebnis verarbeiten Das ResultSet hält nun alle gefunden Datensätze, die mit Hilfe eines Cursors abgearbeitet werden können. Dies kann mit der Methode next durchgeführt werden. Boolean more = rs.next(); Die Methode next des der Klasse ResultSet liefert true zurück, falls noch ein Datensatz vorhanden ist und false, wenn keiner mehr im ResultSet ist. Beim ersten Aufruf wird der Cursor auf den ersten Datensatz gesetzt. Beispiel: while(more) { system.out.println( coll: +rs.getstring( coll )); more = rs.next(); } Ebert, Macke, Semmet JDBC

15 Literatur Rainer Klute: JDBC in der Praxis Datenbankanwendungen in Intranet und Internet ; Addison-Wesley 1998; ISBN Asthon Hobbs: Datenbanken programmieren mit JDBC in 21 Tagen ; SAMS 1997; ISBN X Ebert, Macke, Semmet JDBC - 29 Ende Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? Ebert, Macke, Semmet JDBC

16 Servlets von Sven Macke JDBC - 31 Übersicht Anbindung von Java ans Internet Was sind Servlets? Einsatz von Servlets in unserer Realisierung Ebert, Macke, Semmet JDBC

17 Stand der Dinge Die Datenbank ist nun von JAVA aus über JDBC ansprechbar es muß nun die Anbindung von JAVA an das Internet realisiert werden im folgenden werden 3 Möglichkeiten der Anbindung mit Vor- und Nachteilen vorgestellt Ebert, Macke, Semmet JDBC - 33 Ein grafischer JDBC-Client Java-Anwendung JDBC Client ist Java-Applikation oder Applet in einer HTML-Seite hat in JAVA programmierte graphische Oberfläche Client greift per JDBC übers Internet auf die Datenbank zu DBMS Ebert, Macke, Semmet JDBC

18 Vor- und Nachteile Vorteile graphische JAVA-Oberfläche Nachteile speziell bei Applikation JVM wird im Client benötigt speziell bei Applet javafägier Browser Klassen müssen übers Netz geladen werden Server und DB müssen auf selbem Rechner laufen Auswertung der Datensätze erst im Client, hohe Datenübertragung Ebert, Macke, Semmet JDBC - 35 Verteilte Anwendung Java-Oberfläche Anwendungsserver nimmt Client die meisten Aufgaben ab weiterhin graphische Oberfläche RMI Anwendungsserver JDBC DBMS Client und Anwendungsserver kommunizieren über RMI (Remote Method Invocation) d.h. Nutzung von Anwendungsserverklassen wie lokale Klassen Ebert, Macke, Semmet JDBC

19 Vor- und Nachteile Vorteile Anwendungslogik steckt im Anwendungsserver, keine Ladezeit bei Applets Bytecode verbleibt auf Serverseite, daher nicht dekompilierbar Auswertung der Daten erfolgt im Anwendungsserver, nur benötigte Daten werden übers Internet übertragen Nachteile immer noch javafähiger Browser (Applet) oder JVM im Client (Applikation) nötig Ebert, Macke, Semmet JDBC - 37 Web-Datenbank mit HTML-Oberfläche HTML-Oberfläche Einfacher Browser für HTML- Oberfläche Anwendungsserver ist als JAVA- Servlet realisiert HTTP WWW-Server Java-Servlet JDBC Webserver bettet Servlet ein Servlet greift per JDBC auf DB zu DBMS Ebert, Macke, Semmet JDBC

20 Vor- und Nachteile Vorteile der Client benötigt weder javafähigen Browser noch JVM ist daher schneller Nachteile keine interaktive JAVA-Oberfläche sondern statisches HTML Ebert, Macke, Semmet JDBC - 39 Übersicht Anbindung von Java ans Internet Was sind Servlets? Einsatz von Servlets in unserer Realisierung Ebert, Macke, Semmet JDBC

21 Einordnung Web-Anwendung Server-seitig Client-seitig Erweiterte Server- Funktionalität Externe Programme Code persistent gespeichert Code tempörär gespeichert Serversided Includes Skripte gleicher Prozeß separater Prozeß Hilfsprogramme Plug-Ins Interpretiert kompiliert IDC ASP ISAPI NSAPI Servlets CGI FastCGI JavaScript VB-Script Applets ActiveX Ebert, Macke, Semmet JDBC - 41 Was ist ein Servlet? JSDK (Java Servlet Development Kit) von Sun JAVA-Klasse, die das Servlet-Interface javax.servlet.servlet implementiert speziell in unserem Fall: Klasse HttpServlet, von der geerbt wird Interface stellt Methoden bereit: init(), wird beim Laden des Servlets einmal ausgeführt doget() und dopost(), die HTTP-Requests bearbeiten Ebert, Macke, Semmet JDBC

22 Servlet Handling ähnelt Applet, läuft aber statt im Web-Browser im Web-Server ab normalerweise existiert nur eine Instanz des Servlets alle Clients arbeiten auf der selben Instanz es kann aber auch pro Client eine Instanz angelegt werden kann beim Start des Webservers oder bei Bedarf geladen werden Ebert, Macke, Semmet JDBC - 43 Beispiel: HelloWorld-Servlet import java.io.*; import javax.servlet.*; import javax.servlet.http.* public class HelloWorldServlet extends HttpServlet { public void doget (HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws ServletException, IOException{ res.setcontenttype( text/thml ); ServletOutputStream out = res.getoutputstream(); } } out.println( <htmll> ); out.println( <head><title>helloworld</title></head> ); out.println( <body><h1>hello World!</h1></body> ); out.println( </html> ); Ebert, Macke, Semmet JDBC

23 Wichtige Elemente (1) HttpServletRequest enthält die Informationen, die der Client mittels GET oder POST an das Servlet schickt Zugriff auf die Parameter durch Funktionen: HttpServletRequest.getQuerySting() HttpServletRequest.getParameterNames(); HttpServletRequest.getParameter()... Ebert, Macke, Semmet JDBC - 45 Wichtige Elemente (2) HttpServletResponse wird vom Servlet mit der Antwort an den Client gefüllt Header Content-Type wird mit der Funktion HttpServletResponse.setContentType() auf HTML gesetzt die Antwort wird auf einen OutputStream geschrieben, den man durch HttpServlet.Response.getOutpuStream() erhält Ebert, Macke, Semmet JDBC

24 Übersicht Anbindung von Java ans Internet Was sind Servlets? Einsatz von Servlets in unserer Realisierung Ebert, Macke, Semmet JDBC - 47 Graphische Veranschaulichung Web-Browser Request Response Java-Servlet JDBC SQL-Statement DBMS Web-Browser schickt Request an das Servlet Servlet entschlüsselt Request Servlet schickt Anfrage an DB und generiert eine Antwortseite (HTML-Dokument) Servlet schickt Response an Webbrowser Web-Browser zeigt HTML-Seite an Ebert, Macke, Semmet JDBC

25 Der Aufbau des Servlets init() lädt JDBC-Treiber die Funktionen doget() und dopost() rufen Funktion dogetorpost() auf dort wird ein Parameter JOB ausgewertet entsprechende Funktionen werden aufgerufen in den Funktionen werden HTML-Seiten generiert, dazu werden auch Daten aus der DB ausgelesen Ebert, Macke, Semmet JDBC - 49 Die Funktion dogetorpost private void dogetorpost ( HttpServletRequest req, HttpServletResponse res ) throws ServletException, IOException { String job = req.getparameter("job"); String user = "w3db_user"; res.setcontenttype("text/html"); PrintWriter out = res.getwriter(); try { con = DriverManager.getConnection("jdbc:oracle:thin:@ :1521:W3DB", user, user); } catch (Exception ex) { out.println("error! Fehler beim Aufbau der Verbindung zur Datenbank. +ex+ ); } } if (job.equals("eintragen") ) jdbc_eintragen_screen(req,res); else if (job.equals("alle_daten") ) jdbc_alle_daten(req,res); else if (job.equals("suchen") ) jdbc_suchen(req,res); else if (job.equals("anmelden") ) jdbc_passwort_check(req,res); else if (job.equals("suchen_screen") ) jdbc_suchen_screen(req, res); else if (job.equals("einfügen") ) jdbc_eintragen(req,res); else if (job.equals("freigaben ändern") ) jdbc_freigaben_aendern(req,res); else if (job.equals("ändern") ) jdbc_aendern (req, res); else if (job.equals("arbeit ändern")) jdbc_aenderungen_vornehmen(req, res); else { out.println("error! Button hat keine Funktion!");} } try { con.close(); } catch (Exception err) {out.println( Error beim Schließen der Datenbankverbindung. ); } Ebert, Macke, Semmet JDBC

26 Vorgehensweise beim Suchen Client dogetorpost() Servlet Ebert, Macke, Semmet JDBC - 51 Vorgehensweise beim Suchen Client Anfangs- Seite suchen_screen Such- Maske dogetorpost() Servlet Ebert, Macke, Semmet JDBC - 52 suchen_screen 26

27 Vorgehensweise beim Suchen Such- Maske Client suchen dogetorpost() Servlet Ebert, Macke, Semmet JDBC - 53 Vorgehensweise beim Suchen Client Suchergebnis dogetorpost() Servlet suchen Ebert, Macke, Semmet JDBC

28 Vorgehensweise beim Suchen Suchergebnis Client dogetorpost() Servlet Ebert, Macke, Semmet JDBC - 55 Wo wird was generiert?? Paßworteingabe Paßwortcheck, Freigabemaske Verarbeitung der Daten Start-Screen Client Matrikelnummer Matrikel- und Arbeitsnummer Suchmaske Ausgabe aller Arbeiten Eingabemaske Anzeigen der Arbeit Ausgabe der Daten Servlet Verarbeitung der Daten Verarbeiten der Änderung Ebert, Macke, Semmet JDBC

29 Nachteile der Servlet-Realisierung die ganze Funktionalität steckt im Servlet der Client kann keine Entscheidungen treffen im Servlet muß viel HTML-Code erzeugt werden HTML-Code steht entweder direkt im Servlet oder muß aus Dateien eingelesen werden Ebert, Macke, Semmet JDBC - 57 Literatur JDBC in der Praxis Rainer Klute Addison-Wesley 1998 ISBN java.sun.com JAVA 2 mit Methode A.Austermann, J.Gallenbacher, Ch.Lange, M.Spörl C & L 1999 ISBN Ebert, Macke, Semmet JDBC