提高Java訪問數(shù)據(jù)庫效率的方法研究與探討

文｜戴長秀

提高Java訪問數(shù)據(jù)庫效率的方法研究與探討

文｜戴長秀

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已深入各行各業(yè)，電子商務(wù)發(fā)展態(tài)勢尤為突出。信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，導(dǎo)致信息量和數(shù)據(jù)量猛增，怎樣才能使管理信息和數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)高效、穩(wěn)定的運(yùn)行，其中最重要的措施就是要保證對數(shù)據(jù)庫的高效訪問。然而，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的增大，對數(shù)據(jù)庫的訪問壓力也越來越大，一般的數(shù)據(jù)庫技術(shù)已不能滿足快速、高效地讀取服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫要求。當(dāng)下，Java技術(shù)是用于網(wǎng)絡(luò)中較為流行的一門技術(shù)，Java技術(shù)最突出的特點(diǎn)就是跨平臺性，用Java編寫的代碼可移植性較好。在數(shù)據(jù)庫操作中，因?yàn)镴DBC同樣是獨(dú)立于平臺的，所以使用Java API提供的JDBC來連接數(shù)據(jù)庫時(shí)，就不用擔(dān)心平臺變更時(shí)的代碼移植問題。Java技術(shù)與JDBC的完善結(jié)合，使得Java技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，從而也使得Java訪問數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化技術(shù)逐漸備受關(guān)注。如何合理的進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理，如何對數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化，如何在數(shù)據(jù)庫訪問的編程上優(yōu)化等成為本文探討的問題。

一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問時(shí)，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很重要，結(jié)構(gòu)不合理將直接影響到對數(shù)據(jù)庫的訪問速度、穩(wěn)定等性能。

（一）表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)就是設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的過程，其主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模式，一個(gè)良好的數(shù)據(jù)庫模式應(yīng)具有最小的數(shù)據(jù)冗余，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享特性，通常數(shù)據(jù)模式設(shè)計(jì)完畢是不輕易改動(dòng)的，因?yàn)樗仁菓?yīng)用程序存取數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)的依據(jù)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)物理存儲(chǔ)的依據(jù)，因此數(shù)據(jù)模式設(shè)計(jì)的優(yōu)劣嚴(yán)重影響到數(shù)據(jù)庫的訪問性能。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模式時(shí)盡量滿足3NF，一個(gè)關(guān)系模式中每個(gè)非主屬性都完全依賴于關(guān)鍵字，關(guān)系模式之間不存在傳遞依賴，關(guān)鍵字段盡量使用單一屬性，不使用復(fù)合屬性，屬性選擇合理，避免數(shù)據(jù)刪除、插入操作等異?，F(xiàn)象發(fā)生。

（二）數(shù)據(jù)庫類型選擇

數(shù)據(jù)庫類型繁多，有簡單易操作的Excel，有面向中小型應(yīng)用的Visual Foxpro、Access、My SQL、 SQL Server、DB2，有面向大型應(yīng)用的Oracle等。從簡單易操作來考慮，首選Excel、Access、SQL Server，從開放性角度考慮，首選Oracle，Oracle完全支持所有的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用完全開放策略，完全向下兼容，沒有風(fēng)險(xiǎn)，但是Oracle操作復(fù)雜。因此，對于一般的中小型應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)盡量考慮應(yīng)用場合，使用人員水平等，遵循不勿高，不勿優(yōu)原則。

二、數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化

（一）優(yōu)化查詢語句

在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫查詢操作時(shí)，如果SQL查詢語句設(shè)計(jì)不合理，也會(huì)影響到數(shù)據(jù)庫的訪問效率，因此需要對SQL查詢語句進(jìn)行優(yōu)化。通過盡可能的減少SQL查詢語句的運(yùn)行時(shí)間，盡可能的少用聯(lián)表查詢，在SQL查詢語句的where子語句中慎用in和not in，避免在where子語句中進(jìn)行函數(shù)操作，優(yōu)化where子語句中的條件順序等方式來加快數(shù)據(jù)庫的查詢速度。

（二）建立索引

SQL查詢語言在索引技術(shù)支持下才能夠提高操作效率，索引會(huì)按我們要查詢的列進(jìn)行邏輯排序，盡量不使用復(fù)合索引，為了加快查詢速度盡量使用聚簇索引，該索引不額外增加存儲(chǔ)空間。通過索引的建立，加快數(shù)據(jù)的檢索、顯示、查詢等操作的速度。

三、訪問數(shù)據(jù)庫模式選擇

通過SQL語句，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的增、刪、改、查操作。但是，應(yīng)用程序中的SQL語句如何傳到數(shù)據(jù)庫中執(zhí)行，數(shù)據(jù)庫的執(zhí)行結(jié)果如何返回到應(yīng)用程序中，該問題的解決方案就是在應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫之間必須建立一條通道，這條通道提供SQL語句的發(fā)送和執(zhí)行結(jié)果的返回。建立通道的方式有ODBC開放式數(shù)據(jù)庫連接和JDBC數(shù)據(jù)庫連接應(yīng)用程序接口。JDBC是Java DataBase Connectivity的簡稱，是一種可執(zhí)行SQL語句并可返回結(jié)果的Java 應(yīng)用程序接口，它描述了如何使用SQL去連接數(shù)據(jù)源。JDBC制定了統(tǒng)一的訪問各類關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)接口，雖然在具體的使用過程中，往往由于數(shù)據(jù)庫的不同，需要修改數(shù)據(jù)庫的連接代碼，但是JDBC最大的特點(diǎn)就是獨(dú)立于具體的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，即與數(shù)據(jù)庫的無關(guān)性。使用JDBC訪問數(shù)據(jù)庫多有以下兩種結(jié)構(gòu)，要通過JDBC來存取某一特定的數(shù)據(jù)庫，必須有相應(yīng)的JDBC驅(qū)動(dòng)，選擇何種驅(qū)動(dòng)方式對數(shù)據(jù)庫的訪問性能有很大影響。

（一）JDBC-ODBC橋和ODBC驅(qū)動(dòng)模式

ODBC是Open DataBase Connectivity的簡稱，是由Microsoft公司提供的應(yīng)用程序接口，它負(fù)責(zé)連接各種不同產(chǎn)商和類型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為各種不同的編程語言提供查詢、插入、修改和刪除數(shù)據(jù)的功能，如同在各種不同的DBMS和各種不同的編程語言之間架設(shè)了一座通用的橋梁。雖然不同的數(shù)據(jù)庫，連接方式是不同的，就像安裝不同品牌的打印機(jī)需要安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序才能正常工作一樣。但是ODBC類似于數(shù)據(jù)庫的萬能驅(qū)動(dòng)，可以和多種數(shù)據(jù)庫連接，如Access，dBase，SQL Server，Oracle等。但是JAVA應(yīng)用程序無法和ODBC直接連接，于是原SUN公司提供JDBC-ODBC橋驅(qū)動(dòng)類，完成JAVA應(yīng)用程序和ODBC的連接。JDBC-ODBC橋驅(qū)動(dòng)模式一般用來存取Microsoft Access數(shù)據(jù)庫、Visual FoxPro數(shù)據(jù)庫等，此驅(qū)動(dòng)程序適合于開發(fā)小規(guī)模的應(yīng)用程序。雖然JDBC-ODBC橋提供了非常方便的免費(fèi)連接驅(qū)動(dòng)，但在連接時(shí)要進(jìn)行一些不必須的轉(zhuǎn)換，而影響了數(shù)據(jù)庫操作效率，在大量的數(shù)據(jù)操作的情況下，JDBCODBC橋驅(qū)動(dòng)無法滿足查詢速度的需要，另外，由于JDBCODBC橋驅(qū)動(dòng)不是純JAVA驅(qū)動(dòng)，影響程序的跨平臺執(zhí)行，因此該驅(qū)動(dòng)方式一般適用于測試，不作為軟件產(chǎn)品的代碼。

（二）純JAVA的JDBC驅(qū)動(dòng)程序

為了解決JDBC-ODBC橋驅(qū)動(dòng)的弊端，在JAVA數(shù)據(jù)庫編程中通常采用JDBC直連的方式訪問數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫廠商提供純JAVA的JDBC驅(qū)動(dòng)程序，開發(fā)者在應(yīng)用程序中只需通過調(diào)用JDBC API建立應(yīng)用程序到數(shù)據(jù)庫的連接即可。該模式的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)由數(shù)據(jù)庫廠商提供，匹配性能更好，無需ODBC轉(zhuǎn)發(fā)，執(zhí)行效率高。由于JDBC驅(qū)動(dòng)是數(shù)據(jù)庫廠商提供的，因此在數(shù)據(jù)庫編程中，用到何種數(shù)據(jù)庫就需要在應(yīng)用程序中添加相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序包。以SQL 2008數(shù)據(jù)庫為例，連接SQL 2008數(shù)據(jù)庫需要用到的包有sqljdbc.jar或sqljdbc4. jar。連接SQL 2008數(shù)據(jù)庫時(shí)加載驅(qū)動(dòng)的代碼為：Class. forName("com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDriver");建立連接的URL代碼為：

String url=”jdbc:sqlserver:// localhost:1433;databasename=數(shù)據(jù)源名”;

通常，如果是在實(shí)驗(yàn)性的環(huán)境下，則以JDBC-ODBC橋和ODBC驅(qū)動(dòng)模式最為常用，在小型應(yīng)用中多以純JAVA的JDBC驅(qū)動(dòng)程序模式訪問數(shù)據(jù)庫。無論是哪一種驅(qū)動(dòng)模式，JDBC主要完成以下四方面的工作：①加載JDBC驅(qū)動(dòng)程序；②建立與數(shù)據(jù)庫的連接；③使用SQL語句進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作并處理結(jié)果；④關(guān)閉相關(guān)連接。

四、數(shù)據(jù)庫訪問編程優(yōu)化

JDBC連接數(shù)據(jù)庫之后就可以對數(shù)據(jù)庫表進(jìn)行操作了，使用編程技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫表記錄的增、刪、改等操作，但是不同的程序代碼對數(shù)據(jù)庫表的操作效率不一樣，有必要對數(shù)據(jù)庫訪問編程優(yōu)化。

（一）使用預(yù)處理

Java.sql包中有個(gè)重要接口Statement，Statement用于執(zhí)行靜態(tài) SQL 語句并返回所生成結(jié)果的對象。例如ResultSet rst=stmt. Execute(“select ＊ from student where 性別=’女’”); SQL語句的執(zhí)行分兩個(gè)過程先編譯再執(zhí)行，通過Statement對象發(fā)送SQL語句時(shí)，DBMS負(fù)責(zé)解釋指令，執(zhí)行指令，完成相關(guān)的數(shù)據(jù)庫操作。如果用戶不斷的向數(shù)據(jù)庫提交SQL語句，勢必增加DBMS的負(fù)擔(dān)，影響執(zhí)行速度。在多次發(fā)送SQL語句的前提下，可使用PreparedStatement接口對象完成SQL語句的發(fā)送操作，PreparedStatement繼承Statement，它完全繼承Statement的所有操作，但是又不同于Statement，當(dāng)使用PreparedStatement發(fā)送SQL語句時(shí)，大多數(shù)情況下這個(gè)SQL語句已經(jīng)事先編譯過，因而DBMS無需臨時(shí)編譯，只需執(zhí)行即可。這不僅節(jié)省了SQL語句的編譯時(shí)間，也減輕了DBMS的負(fù)擔(dān)，從而提高了數(shù)據(jù)庫的訪問效率，因此PreparedStatement對象習(xí)慣性被稱為預(yù)處理語句對象。當(dāng)然使用PreparedStatement對象提高數(shù)據(jù)庫訪問效率的前提是SQL語句被多次發(fā)送，如果只發(fā)送一次SQL語句則使用PreparedStatement對象與Statement對象效率一樣。

使用PreparedStatement對象可以執(zhí)行動(dòng)態(tài)的SQL語句，當(dāng)有些操作只是SQL語句的某些參數(shù)會(huì)有些不同，其余的SQL子句皆相同時(shí)，則可以使用PreparedStatement對象來提高執(zhí)行效率，而且還可以避免Statement對象發(fā)送SQL語句的SQL注入問題，通過setXXX方法指定相應(yīng)參數(shù)，有效地解決了SQL注入問題。

（二）調(diào)用存儲(chǔ)過程

存儲(chǔ)過程在概念上類似于程序中的函數(shù)，它以黑盒形式運(yùn)行并返回相應(yīng)信息，存儲(chǔ)過程由數(shù)據(jù)引擎執(zhí)行，無論是將信息輸入到存儲(chǔ)過程還是從存儲(chǔ)過程將信息輸出都必須通過與數(shù)據(jù)庫交互的技術(shù)來完成的。CallableStatement對象為所有的DBMS提供了一種以標(biāo)準(zhǔn)形式調(diào)用存儲(chǔ)過程的方法，CallableStatement對象與PreparedStatement對象一樣都是一個(gè)預(yù)處理語句對象，可被多次使用，但是相對于Statement對象和PreparedStatement對象其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 存儲(chǔ)過程在服務(wù)器端運(yùn)行，執(zhí)行速度快。

2. 存儲(chǔ)過程執(zhí)行一次后，其字節(jié)碼文件就駐留高速緩沖存儲(chǔ)器，在以后的操作中，無需再編譯即可執(zhí)行，提高了系統(tǒng)性能。

3. 自動(dòng)完成需要預(yù)先執(zhí)行的任務(wù)，不必在系統(tǒng)啟動(dòng)后再進(jìn)行手工操作，大大方便用戶的使用。

（三）使用數(shù)據(jù)集對象轉(zhuǎn)存技術(shù)

當(dāng)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行操作時(shí)，一般都是先將數(shù)據(jù)記錄暫存在ResultSet對象中，在需要時(shí)再將其傳遞給所需的對象，但是，使用ResultSet對象暫存數(shù)據(jù)記錄的前提是一直需要與數(shù)據(jù)庫保持連接，系統(tǒng)資源將一直被占用而無法釋放。數(shù)據(jù)集對象轉(zhuǎn)存技術(shù)就是將ResultSet對象保存的數(shù)據(jù)記錄轉(zhuǎn)存到CachedRowSetImpl對象中，CachedRowSetImpl對象既可以保存ResultSet對象中的數(shù)據(jù)，而且不依賴于Connection對象，這意味著即使關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接也能訪問數(shù)據(jù)庫表中的數(shù)據(jù)，這樣ResultSet對象，Statement對象以及Connection對象都可以提前關(guān)閉，釋放了系統(tǒng)資源，提高了系統(tǒng)性能。

另外當(dāng)進(jìn)行分頁顯示操作時(shí)，使用數(shù)據(jù)庫提供的定位集的SQL語句，可以有效的提高執(zhí)行效率。此方法是將獲取的查詢請求的行范圍作為參數(shù)，通過這些參數(shù)生成SQL查詢語句，然后每次請求獲得一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接對象并執(zhí)行SQL查詢，把查詢結(jié)果返回給用戶，最后釋放所有的數(shù)據(jù)庫訪問資源，該種方法無論是從內(nèi)存資源占用角度還是數(shù)據(jù)庫資源占用角度看都是最為合理的，也是效率最高的一種形式。

（四）JSP程序開發(fā)模式選擇

JSP程序開發(fā)模式有四種：1. 單純的JSP頁面編程。2. JSP+JavaBean編程。3. JSP+Servlet+JavaBean編程。4. MVC模式。對于單純的JSP頁面編程模式，是將訪問數(shù)據(jù)庫的所有代碼都寫入了JSP頁面，這樣會(huì)導(dǎo)致編程難度加大，同時(shí)代碼的可維護(hù)性和重用性都得不到滿足。因此，盡可能的避免在JSP頁面中直接寫入大量的邏輯代碼，把訪問數(shù)據(jù)庫的代碼盡可能的放在JavaBean或者Servlet中，這樣，不僅頁面容易維護(hù)，代碼也能得到很好的重用。

五、結(jié)論

優(yōu)化Java訪問數(shù)據(jù)庫的效率，應(yīng)該首先從系統(tǒng)的應(yīng)用范圍考慮，選擇合適的數(shù)據(jù)庫，然后再針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域選擇合適的驅(qū)動(dòng)模式，最后針對不同的數(shù)據(jù)庫操作在編程中盡可能的優(yōu)化。當(dāng)然，除了本文中提到的方法之外，還可以使用連接池技術(shù)等達(dá)到優(yōu)化的目的，另外，硬件配置的提高也是優(yōu)化Java訪問數(shù)據(jù)庫效率的重要方面，我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要，采用硬、軟件相結(jié)合的方式，以達(dá)到提高Java訪問數(shù)據(jù)庫效率的目的。

作者單位：廣東外語外貿(mào)大學(xué)南國商學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院