非連接行集在基于Java的B/S系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫 璐

0 引言

MVC設(shè)計模式被廣泛應(yīng)用于 B/S架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，采用MVC設(shè)計模式，我們可以將表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層分離，構(gòu)建低耦合度的應(yīng)用。采用Java開發(fā)Web應(yīng)用可以采用幾種符合 MVC 設(shè)計模式的開發(fā)手段，例如JSP(V)-Servlet(C)-JavaBean/EJB(M)，或者JSP(V)-JavaBean(C)-JavaBean/EJB(M)等，每種開發(fā)手段各有優(yōu)劣，具體使用要看使用者的習(xí)慣及項目的需求特點[1]。不管何種開發(fā)方式，表現(xiàn)層都是采用JSP實現(xiàn)。與JavaBean、Servlet、EJB等純采用Java開發(fā)的程序不同，混合了HTML和Java語言（在HTML中會夾雜著Java語言或JSP標(biāo)記），部署在JSP服務(wù)器后再由服務(wù)器動態(tài)編譯為Servlet程序執(zhí)行，原始的 JSP程序的邏輯相對于純 Java的 JavaBean、Servlet、EJB而言，要混亂的多，是比較容易出錯的地方，也是程序調(diào)試的難點。如果是實現(xiàn)一般功能的JSP程序，問題還不大，但是涉及到數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，就比較復(fù)雜了，尤其是查詢類的程序，如果 JSP程序中出現(xiàn)異常，很有可能使得JSP中引用的數(shù)據(jù)連接沒有關(guān)閉，將直接影響后端的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，嚴重者將使得數(shù)據(jù)庫服務(wù)器因會話溢出而崩潰[2]。

之所以可能出現(xiàn)這類問題，原因是大多數(shù)使用者在開發(fā)JSP程序時，喜歡使用面向連接的行集對象ResultSet，面向連接的行集對象在JSP容器（JSP Container）不緩存數(shù)據(jù)集的內(nèi)容，數(shù)據(jù)集的內(nèi)容緩存在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的相應(yīng)會話（Session）中，但是使用時，需要一直保持數(shù)據(jù)庫連接處于活動（Alive）狀態(tài)，一旦數(shù)據(jù)庫連接關(guān)閉，該行集就不能再使用。而在JSP中，如果使用行集對象，則要保證無論在JSP中出現(xiàn)何種預(yù)知或無法預(yù)知的結(jié)果（包括錯誤），該JSP程序必須能關(guān)閉數(shù)據(jù)連接，這對一些比較復(fù)雜的JSP程序而言，相當(dāng)不容易。而本文所述的非連接行集對象CacheRowSet可以在短暫連接數(shù)據(jù)源并獲取數(shù)據(jù)后，脫離數(shù)據(jù)源而使用（即可以立刻關(guān)閉數(shù)據(jù)連接），解決了這類矛盾。

1 問題的提出

為什么基于Java的B/S數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中，當(dāng)數(shù)據(jù)庫連接沒有關(guān)閉時，會出現(xiàn)上節(jié)提到的數(shù)據(jù)庫會話溢出的問題呢？Java虛擬機不是有自動垃圾回收(Garbage Collection)的功能嗎？要想回答這個問題，我們需要對Java及JDBC作一個簡介。

Java是Sun公司推出的Java程序設(shè)計語言和Java平臺的總稱。Java語言是一種面向?qū)ο蟮摹⒔忉屝偷?、多線程的動態(tài)語言，與傳統(tǒng)的應(yīng)用程序不同，Java程序采用字節(jié)碼格式，獨立于操作系統(tǒng)及硬件平臺，運行于專用的 Java平臺之中，良好的可移植性使得其得到了迅速的普及。

Java平臺由 Java虛擬機(JVM)和 Java 應(yīng)用編程接口(Java API)構(gòu)成。Java虛擬機為Java程序提供屏蔽了操作系統(tǒng)與硬件差異的虛擬計算機運行環(huán)境，在它的隔離下，Java程序不需要從操作系統(tǒng)或硬件平臺上直接獲取資源（如內(nèi)存、寄存器等），而改由使用JVM提供的資源（字節(jié)碼指令集、JVM寄存器、棧、垃圾回收堆等），Java對象所需的存儲空間是在垃圾回收堆上分配的，垃圾回收堆為 Java程序中的對象分配內(nèi)存空間，管理內(nèi)存的使用，并在對象使用完畢，不再被程序引用時，自動將其回收到堆中，Java程序不需要也無法自己控制內(nèi)存的使用。Java API為Java程序提供了一個獨立于操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)編程接口，它本身是使用Java語言編寫的，包括了很多標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)定義的類庫，用于支持完成某些功能，如GUI設(shè)計、I/O、網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)庫操作等，可以極大的提高Java程序的開發(fā)效率。Java API已經(jīng)從1.1版發(fā)展到1.6版[3,4]。

JDBC（Java Database Connectivity）即是Java API中的一組包（Package），提供連接各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一接口,可以為多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供統(tǒng)一訪問，它由一組用 Java語言編寫的類和接口組成。其中，包java.sql由JDK1.x開始提供，包括了Connection（數(shù)據(jù)庫連接）、CallableStatement（存儲過程調(diào)用）、PreparedStatement（SQL命令調(diào)用）、ResultSet（面向連接的行集）等接口，包 javax.sql、javax.sql.rowset由JDK1.4開始提供（即JDBC3.0以上），包括 DataSource（數(shù)據(jù)源連接）、RowSet（添加了 JavaBeans屬性）、CachedRowSet（非面向連接行集）、WebRowSet（RowSet的XML文檔格式）等接口[5]。以查詢應(yīng)用為例，如果使用普通的行集對象，用JDBC開發(fā)的流程一般如下：

1) 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接對象，建立數(shù)據(jù)庫連接，有異常轉(zhuǎn)步驟5；

2) 構(gòu)建查詢SQL語句，有異常轉(zhuǎn)步驟5；

3) 執(zhí)行語句，創(chuàng)建行集對象，有異常轉(zhuǎn)步驟5；

4) 遍歷行集對象，顯示數(shù)據(jù)，有異常轉(zhuǎn)步驟5；

5) 關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接，釋放連接對象；

可以看出，程序要求任何時候都必須通過主動關(guān)閉數(shù)據(jù)庫來釋放連接對象，而不是指望 Java的垃圾自動回收機制起作用，為什么會這樣呢？并不是 Java的垃圾回收機制在這種情況下不起作用了，而是 Java的垃圾回收機制，僅會回收連接對象本身（即釋放了JVM宿主的內(nèi)存資源），而不能釋放數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的連接會話（Connection Sessions）資源。

由于JDBC與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器間通過TCP/IP方式通訊，一旦連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器會為該連接創(chuàng)建一個專門的會話（session）以管理該連接，每個會話擁有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器分配的一定資源（如內(nèi)存等），用于該會話所對應(yīng)的TCP連接上的各項任務(wù)執(zhí)行，如果客戶機不再需要使用一個連接，必須顯式地關(guān)閉連接以通知數(shù)據(jù)庫服務(wù)器回收會話資源，否則，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上將出現(xiàn)許多處于空閑（Idle）狀態(tài)的會話，占用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的內(nèi)存資源，并影響數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的性能，更有甚者，這種空閑會話除非數(shù)據(jù)庫服務(wù)器重啟，否則不會自行回收，一旦達到上限，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器勢必因內(nèi)存耗盡而無法使用，這就是引言中所指的“會話溢出”。

當(dāng)然，在程序結(jié)構(gòu)嚴謹?shù)募?Java的程序中，如 Java Application、Applet、Servlet、JavaBean、EJB等，管理好數(shù)據(jù)庫連接，在所有可能的程序出口顯式關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接并不是什么難事，因此使用面向連接的行集對象并無不可，還可以減小應(yīng)用服務(wù)器的負擔(dān)，但在混合了 HTML、Java、JSP標(biāo)記、Javascript等的JSP程序中，要做到這一點就不太容易了，頁面越復(fù)雜，打開的行集數(shù)目越多，顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容越分散，頁面中的分支越多，越是容易出現(xiàn)問題，而且當(dāng)頁面程序數(shù)量比較大時（一個B/S應(yīng)用系統(tǒng)，JSP頁面程序經(jīng)常數(shù)以百計），非常難定位發(fā)生問題的JSP程序。因為一些造成數(shù)據(jù)庫連接沒有關(guān)閉而結(jié)束的 JSP程序并不會在用戶端出現(xiàn)錯誤信息，因此使用者往往無法察覺到這類問題，而數(shù)據(jù)庫會話溢出也需要很長時間才會發(fā)生，這主要取決于發(fā)生問題的JSP程序代碼被調(diào)用的次數(shù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的內(nèi)存以及B/S系統(tǒng)是否需要長期連續(xù)運行，有時候是幾天，有時候可能會是幾周，對于不需要連續(xù)運行的B/S系統(tǒng)，這種現(xiàn)象可能永遠也不會出現(xiàn)。而一旦發(fā)生了“會話溢出”，除了重啟數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以外，別無它法，這將暫時中止應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)，對于提供公眾服務(wù)的B/S應(yīng)用系統(tǒng)而言，將是個災(zāi)難。

使用 JDBC3.0中提供的非連接行集接口，可以事半功倍地解決上述問題，下面我們以一個例子展示一下兩種不同行集接口的使用區(qū)別。

2 案例說明

為了方便表述，我們假設(shè)要開發(fā)一個學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)，其中有一項功能是根據(jù)查詢條件，查詢符合條件的學(xué)生資料的頁面，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1、2所示：

表1 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器信息

表2 表tblStudent數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

功能要求：可以根據(jù)學(xué)生序號、學(xué)生學(xué)號或姓名模糊查詢學(xué)生資料，查詢結(jié)果以列表方式展示。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 設(shè)計思路

如前文所述，基于Java的B/S應(yīng)用采用MVC設(shè)計模式開發(fā)有多種實施手段，為了簡化設(shè)計，本例采用JSP(View)-JavaBean(Modulel)-JavaBean(Control)方式開發(fā)，表3是本例中用到的各程序的說明：

表3 程序說明

因文章篇幅所限，下面僅概略展示本例所涉及程序的方法說明、主要代碼及設(shè)計的重要部分。

3.2 數(shù)據(jù)庫連接

JdbcDriver.java用于創(chuàng)建及釋放Oracle數(shù)據(jù)庫連接，主要方法包括兩個[6]：

1) Connection CreateOracleConnection()：創(chuàng)建 Oracle數(shù)據(jù)庫連接并返回Connection對象。

2) boolean FreeConnection(Connection connection)：釋放連接。

3.3 查詢條件

查詢條件程序ConditionBean.java是一個符合JavaBean規(guī)范的 Java程序，本例可作為查詢條件的包括學(xué)生序號、學(xué)生代碼、學(xué)生姓名，因此對于每個條件需要提供一對set/get方法，如以學(xué)生姓名為例，代碼如下：

3.4 返回結(jié)果

返回結(jié)果程序 ResultBean.java也是一個符合 JavaBean規(guī)范的 Java程序，本例中因為要比較兩種不同行集對象的應(yīng)用區(qū)別，因此ResultBean.java包含兩個方法分別輸出兩種行集結(jié)果，代碼如下[7]：

3.5 查詢處理程序

查詢程序的主要邏輯如下：

1) 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接；

2) 接收查詢條件，構(gòu)建SQL語句；

3) 執(zhí)行SQL語句，獲取行集對象；

4) 如果是非連接行集對象，可以釋放數(shù)據(jù)庫連接并返回行集對象，否則直接返回行集對象；

主要代碼如下：

注意上面代碼中的粗斜體部分。

3.6 結(jié)果頁面程序

查詢結(jié)果的顯示在JSP程序中處理，對于使用連接行集而言，需要在頁面的處理過程中，保持數(shù)據(jù)庫連接處于打開狀態(tài)，一直到離開頁面才可以以顯式方式釋放數(shù)據(jù)庫連接，而對于非連接行集就不需要這個過程了，這樣，程序的處理

邏輯更清晰。因篇幅所限，下面僅給出使用連接行集時的代碼，注意粗斜體部分的連接釋放處理。

4 結(jié)束語

本文以一個實例展示了非連接行集在 B/S系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用，事實上，非連接行集比連接行集更適合數(shù)據(jù)庫查詢一類的應(yīng)用的開發(fā)，且系統(tǒng)具有開發(fā)效率高、維護成本低的優(yōu)點，本例的設(shè)計思想，被筆者在許多應(yīng)用項目中都曾經(jīng)使用過，效果非常不錯，具有良好的應(yīng)用前景。

[1] 袁梅冷,黃煙波,黃家林,翁艷彬. J2EE應(yīng)用模型中 MVC軟件體系結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用[J] . 計算機應(yīng)用研究,2003,( 3):147-149.

[2] Nourie D. Java Technologies for Web Applications[EB/OL] .Http://java.sun.com/developer/technicalArticles/t ools/webapps_1/, (2006-11-15).

[3] SUN Co. The Java Language Specification, Third Edition[EB/OL] .Http://java.sun.com/docs/books/jls/third_edition/html/j3TOC.html, 2005.

[4] SUN Co. Java 2 Platform, Standard Edition, v1.4.2 API specification [EB/OL] . Http://java.sun.com/j2se/1.4.2/docs/api/, 2003.

[5] SUN Co. Getting Started with the JDBC API[EB/OL] .Http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/jdbc/getstart/Ge ttingStartedTOC.fm.html, 2003.

[6] Oracle Co. Oracle9i Java Developer's Guide, Release 2[M/CD] . Oracle Co. March 2002.

[7] （美）霍斯特曼. JAVA核心技術(shù)卷 II：高級特性 [M] .陳昊鵬,等譯.北京:機械工業(yè)出版社,2008: 202-256.