Java Web：深入探究与实战提升（第2部分）

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Java Web：深入钻研与实践提升（第2部分）

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Java Web从入门到精通：全方位探索与实战（一）-CSDN博客

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四、Java Web开发里的数据库操作：以MySQL为例

4.1 MySQL数据库基础操作

MySQL作为一款应用广泛的开源关系型数据库管理系统，在Java Web开发中承担着关键的数据存储与管理职责。掌握MySQL的基础操作是开展Java Web数据库开发的根基。

数据库在MySQL中是数据存储与组织的核心载体，好似一个大型仓库用来存放各类数据。创建数据库时，运用CREATE DATABASE语句，语法为CREATE DATABASE [IF NOT EXISTS] database_name;。其中，IF NOT EXISTS是可选参数，能避免在数据库已存在时出现错误提示。例如，创建一个名为testdb的数据库，代码如下：

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS testdb;

若要切换当前操作的数据库，使用USE语句，像USE testdb;，这就如同进入仓库的特定区域开展操作。查看所有数据库，可执行SHOW DATABASES;，它会列出系统中所有的数据库，便于我们知晓数据库的整体状况。而当某个数据库不再需要时，可使用DROP DATABASE语句删除，比如DROP DATABASE testdb;，不过此操作得谨慎，一旦执行，数据库及其所有数据会被永久删去。

表是数据库中数据存储的具体构造，类似仓库里的一个个货架，每个货架存放特定类型的数据。创建表时，需定义表名以及各列的名称、数据类型和约束条件。例如，创建一个名为users的表，用于存储用户信息，包含id（用户ID，整数类型，自动递增且为主键）、username（用户名，可变长度字符串，最大长度为50）、email（邮箱，可变长度字符串，最大长度为100）和password（密码，可变长度字符串，最大长度为50），代码如下：

CREATE TABLE users (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(50),
    email VARCHAR(100),
    password VARCHAR(50)
);

查看数据库中的所有表，执行SHOW TABLES;，它会展示当前数据库中所有的表名。若要查看某个表的结构，使用DESCRIBE语句，比如DESCRIBE users;，它会详细列出表中各列的信息，包括列名、数据类型、是否允许为空等，帮助我们了解表的设计。当表不再需要时，使用DROP TABLE语句删除，例如DROP TABLE users;，同样，此操作会删除表及其所有数据，需慎重使用。

在数据库中插入数据是常见操作，向users表中插入一条用户数据，包含用户名john_doe、邮箱john@example.com和密码password123，代码如下：

INSERT INTO users (username, email, password) VALUES 
('john_doe', 'john@example.com', 'password123');

若要插入多条数据，可在VALUES关键字后用逗号分隔多个值列表，如：

INSERT INTO users (username, email, password) VALUES 
('jane_smith', 'jane@example.com', 'password456'),
('tom_wilson', 'tom@example.com', 'password789');

从数据库中查询数据是获取信息的关键操作。查询users表中所有用户的信息，使用SELECT语句，代码如下：

SELECT * FROM users;

这里的*表示选择所有列。若只查询部分列，如只查询username和email列，代码为：

SELECT username, email FROM users;

若要根据条件查询，如查询用户名为john_doe的用户信息，使用WHERE子句，代码如下：

SELECT * FROM users WHERE username = 'john_doe';

还可以对查询结果进行排序，如按username升序排序，代码为：

SELECT * FROM users ORDER BY username ASC;

ASC表示升序，DESC表示降序。

更新数据库中的数据用于修改现有记录。将users表中用户名为john_doe的用户邮箱更新为new_john@example.com，代码如下：

UPDATE users SET email = 'new_john@example.com' WHERE username = 'john_doe';

删除数据库中的数据用于移除不再需要的记录。删除users表中用户名为tom_wilson的用户记录，代码如下：

DELETE FROM users WHERE username = 'tom_wilson';

4.2 JDBC技术深度剖析

JDBC（Java Database Connectivity）是Java语言中用于连接和操作数据库的重要API，它为Java开发者提供了一种统一的途径来与各类不同的数据库开展交互，让Java应用程序能够便捷地访问和管理数据库中的数据，如同一座连接Java程序与数据库的桥梁。

JDBC的核心接口和常用类构成了其强大功能的基础。DriverManager类是JDBC的管理层，负责管理数据库驱动程序的加载以及建立数据库连接。它犹如一个交通枢纽管理员，协调着Java程序与不同数据库之间的连接。例如，在加载MySQL数据库驱动时，使用Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");语句，告知DriverManager要使用的数据库驱动类。

Connection接口代表与数据库的连接，它是与数据库交互的基础。通过DriverManager.getConnection(url, username, password)方法获取连接对象，其中url为数据库连接字符串，username和password分别为数据库的用户名和密码。例如：

String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/testdb";
String username = "root";
String password = "password";
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);

Statement接口用于执行SQL语句，它可以直接执行静态SQL语句。通过Connection对象的createStatement()方法创建Statement对象，比如Statement statement = connection.createStatement();。然后使用statement.executeQuery(sql)方法执行查询语句，返回ResultSet结果集；使用statement.executeUpdate(sql)方法执行插入、更新、删除等语句，返回受影响的行数。

PreparedStatement接口继承自Statement接口，它主要用于执行预编译的SQL语句。预编译的SQL语句能够提高执行效率，并且能有效防范SQL注入攻击。通过Connection对象的prepareStatement(sql)方法创建PreparedStatement对象，其中sql为带有参数占位符（?）的SQL语句。例如，插入用户数据的预编译SQL语句为：

String sql = "INSERT INTO users (username, email, password) VALUES (?,?,?)";
PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
preparedStatement.setString(1, "new_user");
preparedStatement.setString(2, "new_user@example.com");
preparedStatement.setString(3, "new_password");
int rowsAffected = preparedStatement.executeUpdate();

ResultSet接口用于存储查询结果集，它提供了一系列方法来遍历和获取结果集中的数据。通过Statement或PreparedStatement执行查询语句后返回ResultSet对象，然后使用while (resultSet.next())循环遍历结果集，通过resultSet.getString("column_name")等方法获取指定列的值。例如：

String sql = "SELECT * FROM users";
Statement statement = connection.createStatement();
ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);
while (resultSet.next()) {
    int id = resultSet.getInt("id");
    String username = resultSet.getString("username");
    String email = resultSet.getString("email");
    System.out.println("ID: " + id + ", Username: " + username + ", Email: " + email);
}

接下来，通过一个完整的代码示例来展示如何使用JDBC连接MySQL数据库并执行查询操作：

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;

public class JdbcExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/testdb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        try {
            // 加载驱动程序
            Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
            // 获取连接
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            // 创建Statement对象
            Statement statement = connection.createStatement();
            // 执行查询语句
            String sql = "SELECT * FROM users";
            ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);
            // 处理结果集
            while (resultSet.next()) {
                int id = resultSet.getInt("id");
                String usernameFromDb = resultSet.getString("username");
                String email = resultSet.getString("email");
                System.out.println("ID: " + id + ", Username: " + usernameFromDb + ", Email: " + email);
            }
            // 关闭资源
            resultSet.close();
            statement.close();
            connection.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述代码中，首先加载MySQL驱动程序，然后通过DriverManager获取与数据库的连接。接着创建Statement对象，执行查询语句并获取结果集。最后，通过循环遍历结果集，输出查询到的用户信息。操作完成后，依次关闭ResultSet、Statement和Connection对象，以释放资源。

在使用JDBC过程中，可能会碰到一些常见问题。例如，驱动程序未找到异常ClassNotFoundException，这通常是因为没有正确添加数据库驱动包或者驱动类名写错。解决办法是确保数据库驱动包已正确添加到项目的类路径中，并检查驱动类名是否正确。

还有连接数据库失败的问题，可能是由于连接字符串错误、用户名或密码错误、数据库服务器未启动等原因导致。此时需要仔细检查连接字符串、用户名和密码，确保数据库服务器处于运行状态。

SQL注入攻击也是一个需要关注的问题，比如用户输入的数据被恶意拼接在SQL语句中，可能导致数据泄露或数据被篡改。使用PreparedStatement代替Statement能够有效防止SQL注入攻击，因为PreparedStatement会对参数进行预处理，避免了直接将用户输入的数据拼接到SQL语句中。

4.3 数据库连接池的应用

在Java Web开发中，频繁地创建和销毁数据库连接会带来明显的性能开销，因为建立数据库连接涉及网络通信、数据库认证等复杂操作，耗费时间和资源。数据库连接池技术应运而生，它通过预先创建一定数量的数据库连接，并将这些连接存储在连接池中，当应用程序需要与数据库进行交互时，可以直接从连接池中获取一个可用的连接，而无需每次都重新建立连接。使用完毕后，连接会被归还到连接池中，以供后续使用。这种方式大大减少了连接的建立和销毁的开销，提升了系统的性能和响应速度，就像一个连接的“仓库”，随时为应用程序提供可用的连接。

常见的数据库连接池有HikariCP、C3P0、DBCP等。HikariCP以其高性能和低延迟闻名，具有快速的连接获取速度、低资源消耗和高并发性能等特点，适用于高并发、高性能需求的应用程序。C3P0是一款老牌的Java数据库连接池，具有较高的稳定性和可靠性，支持自动回收连接、测试连接的有效性等功能，还提供了多种配置选项，用户可根据具体需求进行灵活配置。DBCP是Apache Commons项目的一部分，具有简单易用、配置灵活等特点，支持连接池的基本功能，如连接回收、连接测试等，同时还提供了一些高级功能，如连接的统计信息、自动重连等。

接下来，以C3P0为例，展示如何配置和使用数据库连接池。首先，需要在项目中添加C3P0的依赖。如果使用Maven项目，在pom.xml文件中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>com.mchange</groupId>
    <artifactId>c3p0</artifactId>
    <version>0.9.5.5</version>
</dependency>

然后，在src目录下创建c3p0-config.xml配置文件，进行连接池的配置，示例代码如下：

<c3p0-config>
    <default-config>
        <!-- 数据库驱动名 -->
        <property name="driverClass">com.mysql.cj.jdbc.Driver</property>
        <!-- 数据库的url -->
        <property name="jdbcUrl">jdbc:mysql://localhost:3306/testdb</property>
        <!-- 用户名 -->
        <property name="user">root</property>
        <!-- 密码 -->
        <property name="password">password</property>
        <!-- 当连接池中的连接耗尽的时候c3p0一次同时获取的连接数。Default:3 -->
        <property name="acquireIncrement">5</property>
        <!-- 初始化数据库连接池时连接的数量 -->
        <property name="initialPoolSize">5</property>
        <!-- 数据库连接池中的最小的数据库连接数 -->
        <property name="minPoolSize">5</property>
        <!-- 数据库连接池中的最大的数据库连接数 -->
        <property name="maxPoolSize">10</property>
        <!-- 连接关闭时默认将所有未提交的操作回滚。Default: false -->
        <property name="autoCommitOnClose">false</property>
        <!-- 每60秒检查所有连接池中的空闲连接。Default:0 -->
        <property name="idleConnectionTestPeriod">60</property>
        <!-- 最大空闲时间,指定的时间内未使用则连接被丢弃。若为0则永不丢弃。Default:0 -->
        <property name="maxIdleTime">300</property>
    </default-config>
</c3p0-config>

在上述配置文件中，设置了数据库驱动类、连接URL、用户名、密码等基本信息，还配置了连接池的一些属性，如初始连接数、最小连接数、最大连接数、获取连接失败后的重试策略等。

接下来，通过代码获取连接池中的连接并执行数据库操作，示例代码如下：

import com.mchange.v2.c3p0.ComboPooledDataSource;
import java.beans.PropertyVetoException;
import java.sql.Connection;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;

public class C3P0Example {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建C3P0数据源
        ComboPooledDataSource dataSource = new ComboPooledDataSource();
        try {
            // 配置数据源属性（也可通过c3p0-config.xml配置）
            dataSource.setDriverClass("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
            dataSource.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/testdb");
            dataSource.setUser("root");
            dataSource.setPassword("password");
            // 配置连接池属性（也可通过c3p0-config.xml配置）
            dataSource.setMinPoolSize(5);
            dataSource.setMaxPoolSize(10);
            dataSource.setCheckoutTimeout(3000);

            Connection connection = null;
            PreparedStatement preparedStatement = null;
            ResultSet resultSet = null;
            try {
                // 从连接池获取连接
                connection = dataSource.getConnection();
                // 执行查询
                String sql = "SELECT * FROM users";
                preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
                resultSet = preparedStatement.executeQuery();
                // 处理查询结果
                while (resultSet.next()) {
                    int id = resultSet.getInt("id");
                    String username = resultSet.getString("username");
                    String email = resultSet.getString("email");
                    System.out.println("ID: " + id + ", Username: " + username + ", Email: " + email);
                }
            } catch (SQLException ex) {
                ex.printStackTrace();
            } finally {
                // 释放资源
                if (resultSet != null) {
                    try {
                        resultSet.close();
                    } catch (SQLException ex) {
                        ex.printStackTrace();
                    }
                }
                if (preparedStatement != null) {
                    try {
                        preparedStatement.close();
                    } catch (SQLException ex) {
                        ex.printStackTrace();
                    }
                }
                if (connection != null) {
                    try {
                        connection.close(); // 将连接放回连接池
                    } catch (SQLException ex) {
                        ex.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        } catch (PropertyVetoException ex) {
            ex.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭数据源（通常在应用程序关闭时执行）
            dataSource.close();
        }
    }
}

五、Java Web中的会话技术：Cookie与Session

5.1 Cookie详解

Cookie是一种客户端会话管理技术，它就像服务器发给客户端浏览器的一张小纸条，用于在客户端存储少量数据。当用户访问服务器时，服务器可以将一些信息以Cookie的形式发送给浏览器，浏览器会把这些Cookie存储在本地。下次用户再次访问服务器时，浏览器会自动将这些Cookie发送给服务器，服务器可依据这些Cookie来识别用户的身份或获取相关的用户信息。

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在Java中，操作Cookie主要使用javax.servlet.http.Cookie类。常用的属性和方法如下：