JAVA连接数据库是其众多功能中的一部分，主要有两种方式连接DataBase: 一种是采用JDBC-ODBC桥，另一种则是称之为纯驱动连接DataBase，第一种方式在大型项目中基本上不再使用，本系列文章主要分析纯驱动源码。

对于初学JAVA者，甚至那些使用JAVA做过几年开发的程序员来讲，对于JDBC的工作原理都不一定能够明白。知其然，不知其所以然。遇到问题就不知所 措了。通过针对于MYSQL JDBC源码的分析，对于JAVA是如何连接数据库，其中到底做了些什么工作，一步步解剖开来，更好的理解JDBC。

使用JAVA连接数据库，首先要做的就是在程序中导入sql包，然后装载驱动类、获取连接、获取语句对象、发送SQL命令然后得到结果

请看以下代码片段：

package javaT.sql;

import java.sql.Connection;

import java.sql.DriverManager;

import java.sql.ResultSet;

import java.sql.SQLException;

import java.sql.Statement;

public class MysqlDemo {

public static void main(String[] args) throws Exception {

Connection conn = null;

String sql;

// MySQL的JDBC URL编写方式：jdbc:mysql://主机名称：连接端口/数据库的名称?参数=值

// 避免中文乱码要指定useUnicode和characterEncoding

// 执行数据库操作之前要在数据库管理系统上创建一个数据库，名字自己定，

// 下面语句之前就要先创建javademo数据库

String url = "jdbc:mysql://192.168.1.111:3306/appcenter_new?useUnicode=true&characterEncoding=utf8";

try {

// 之所以要使用下面这条语句，是因为要使用MySQL的驱动，所以我们要把它驱动起来，

// 可以通过Class.forName把它加载进去，也可以通过初始化来驱动起来，下面三种形式都可以

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");// 动态加载mysql驱动

// or:

// com.mysql.jdbc.Driver driver = new com.mysql.jdbc.Driver();

// or：

// new com.mysql.jdbc.Driver();

System.out.println("成功加载MySQL驱动程序");

// 一个Connection代表一个数据库连接

conn = DriverManager.getConnection(url,"jbjava","jb98");

// Statement里面带有很多方法，比如executeUpdate可以实现插入，更新和删除等

Statement stmt = conn.createStatement();

sql = "create table student(NO char(20),name varchar(20),primary key(NO))";

int result = stmt.executeUpdate(sql);// executeUpdate语句会返回一个受影响的行数，如果返回-1就没有成功

if (result != -1) {

System.out.println("创建数据表成功");

sql = "insert into student(NO,name) values('2012001','陶伟基')";

result = stmt.executeUpdate(sql);

sql = "insert into student(NO,name) values('2012002','周小俊')";

result = stmt.executeUpdate(sql);

sql = "select * from student";

ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);// executeQuery会返回结果的集合，否则返回空值

System.out.println("学号\t姓名");

while (rs.next()) {

System.out

.println(rs.getString(1) + "\t" + rs.getString(2));// 入如果返回的是int类型可以用getInt()

}

}

} catch (SQLException e) {

System.out.println("MySQL操作错误");

e.printStackTrace();

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

} finally {

conn.close();

}

}

}

/* 连接mysql 时装载的驱动类以及连接字符串 */

Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”);//1

DriverManager.getConnection(“jdbc:mysql://localhost:3306/test”,”root”,”123”);//2

/* 连接SQLServer2005 时装载的驱动类以及连接字符串 */

Class.forName(“com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDriver”);

DriverManager.getConnection(“jdbc:sqlserver://localhost:1433;databaseName=pubs”,”sa”, ””);

此段代码有两部分，连接不同数据库时所需要装载的驱动类以及连接字符串，以此获取连接。

Class.forName()装载类，在调用一个类的构造方法，初始化静态成员或者这个类有main方法时，JVM都会装载对应的类。

首先我们就看看com.mysql.jdbc.Driver类做了什么事情，找到MYSQL-JDBC驱动源码，解压之后找到src目录，然后找到com.mysql.jdbc下的Driver.java类

package com.mysql.jdbc;

import java.sql.SQLException;

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {

static {

try {

java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver()); //1

} catch (SQLException E) {

throw new RuntimeException("Can't register driver!");

}

}

// ~ Constructors

// -----------------------------------------------------------

/**

* Construct a new driver and register it with DriverManager

*

* @throws SQLException

* if a database error occurs.

*/

public Driver() throws SQLException {

// Required for Class.forName().newInstance()

}

}

Driver类继承NonRegisteringDriver 同时实现接口java.sql.Driver

此类会有一个静态块

static {

try {

java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver()); //1

} catch (SQLException E) {

throw new RuntimeException("Can't register driver!");

}

}

Class.forName的作用是要求JVM查找并加载指定的类， 也就是说JVM装载此类并执行静态块代码

此静态块只有一句关键部分，1处

在JDBC规范中明确要求这个Driver类必须向DriverManager注册自己，即任何一个JDBC 驱动

的Driver类的代码都必须类似下面这段

java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());

所以，如果你要自己实现一个数据库的JDBC驱动，那么就得实现java.sql.Driver接口，并且需要在实现类中使用 java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver())注册自己，new Driver()就是创建一个Driver对象，所以此类会有一个无参数的构造函数：

public Driver() throws SQLException {

}

下面再看看DriverManager.registerDriver()这个方法，源码如下：

public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)

throws SQLException {

if (!initialized) {

initialize();

}

DriverInfo di = new DriverInfo();

di.driver = driver;

di.driverClass = driver.getClass();

di.driverClassName = di.driverClass.getName();

// Not Required -- drivers.addElement(di);

writeDrivers.addElement(di);

println("registerDriver: " + di);

/* update the read copy of drivers vector */

readDrivers = (java.util.Vector) writeDrivers.clone();

}

此方法是一个静态同步的方法，形式参数是java.sql.Driver接口类型，因为com.mysql.jdbc.Driver这个类实现了 java.sql.Driver接口，所以com.mysql.jdbc.Driver实例对象new Driver()是可以作为实参传入到此方法中来的。在DriverManager类中都是使用的Driver接口类型，也就是说驱动的使用不依赖于任何 实现。如果需要更换你所连接的数据库，只需要在Class.forName传入的参数换成另一个数据库的驱动类，但要求此类必须实现Driver接口。

上一篇中分析了Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”)幕后所做的事情，也就是在Driver实现类中的静 态块和构造函数，本篇主要来分析一下静态块的一句代码：DriverManager.registerDriver方法和其它相关的调用。

registerDriver方法是一个静态方法，它所要做的工作就是加载所有系统提供的驱动，并把它们添加到具体的类中，形成对象。同时还创建连接，是一个管理驱动的工具类。如果我们使用的是mysql,那么加载的也就是它的驱动。

此方法的源码如下:

public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)

throws SQLException {

if (!initialized) { //1

initialize();

}

DriverInfo di = new DriverInfo();

di.driver = driver;

di.driverClass = driver.getClass();

di.driverClassName = di.driverClass.getName();

// Not Required -- drivers.addElement(di);

writeDrivers.addElement(di);

println("registerDriver: " + di);

/* update the read copy of drivers vector */

readDrivers = (java.util.Vector) writeDrivers.clone();

}

一、初始化操作

1、看看1处的代码，判断是否初始化，这个判断的变量是一个静态全局boolean值，初始为false

private static boolean initialized = false;

如果此变量的值为false那么它将会进入初始化方法，源码如下：

static void initialize() {

if (initialized) {

return;

}

initialized = true;

loadInitialDrivers();

println("JDBC DriverManager initialized");

}

2、Initialize方法中判断initialized值是否为真(其实就是通过此boolean变量判断是否已经初始化完成)，之后设置 initialized值为true,接着又会调用另一个方法loadInitialDrivers() 同样是静态方法，用于调用系统类装载器，装载所有系统提供的驱动：

loadInitialDrivers()源码：

private static void loadInitialDrivers() {

String drivers;

try {

drivers = (String) java.security.AccessController.doPrivileged(

new sun.security.action.GetPropertyAction("jdbc.drivers"));

} catch (Exception ex) {

drivers = null;

}

// If the driver is packaged as a Service Provider,

// load it.

// Get all the drivers through the classloader

// exposed as a java.sql.Driver.class service.

DriverService ds = new DriverService();

// Have all the privileges to get all the

// implementation of java.sql.Driver

java.security.AccessController.doPrivileged(ds);

println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);

if (drivers == null) {

return;

}

while (drivers.length() != 0) {

int x = drivers.indexOf(':');

String driver;

if (x < 0) {

driver = drivers;

drivers = "";

} else {

driver = drivers.substring(0, x);

drivers = drivers.substring(x+1);

}

if (driver.length() == 0) {

continue;

}

try {

println("DriverManager.Initialize: loading " + driver);

Class.forName(driver, true,

ClassLoader.getSystemClassLoader());

} catch (Exception ex) {

println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);

}

}

}

主要代码分析：

下面这段创建了一个内部类对象，创建此对象时，它会从系统服务中加载驱动

DriverService ds = new DriverService();

DriverService内部类的具体代码：

class DriverService implements java.security.PrivilegedAction {

Iterator ps = null;

public DriverService() {};

public Object run() {

ps = Service.providers(java.sql.Driver.class); //从系统服务中加载驱动

try {

while (ps.hasNext()) { //遍历驱动

ps.next();

} // end while

} catch(Throwable t) {

// Do nothing

}

return null;

} //end run

} //end DriverService

此句代码就是找到所有的拥有权限的java.sql.Driver的实现

java.security.AccessController.doPrivileged(ds);

下面这段，意思是得到系统属性jdbc.drivers对应驱动的驱动名称，使用了JAVA的安全许可

drivers = (String) java.security.AccessController.doPrivileged(

new sun.security.action.GetPropertyAction("jdbc.drivers"));

再看看后面的判断和循环

首先判断驱动服务对象是否为null,如果为null则返回，否则进入while循环，这个循环会依次遍历多个数据库驱动，因为jdbc:drivers 会有多个数据库驱动，驱动名是以:分割，接下来就是通过Class.forName依次装载驱动类，在其中使用了 ClassLoader.getSystemClassLoader()系统类装载器。

if (drivers == null) {

return;

}

while (drivers.length() != 0) {

…

Class.forName(driver, true, ClassLoader.getSystemClassLoader());

…

}

上面分析的就是在registerDriver方法中所要做的第一件事情：初始化。可以看到initialize()做的工作就是装载驱动，同时还 需要使用到系统的一些功能。如： java.security.AccessController.doPrivileged，此方法允许在一个类实例中的代码通知这个 AccessController,它的代码主体享受特权(Privileged),它不管这个请求是由什么代码所引发的，只是单独负责对它可得到的资源 的访问请求。比如说，一个调用者在调用doPrivileged方法时，可被标识为特权。AccessController做访问控制决策时，如果 checkPermission方法遇到一个通过doPrivileged方法调用而被视为特权调用者，那么checkPermission方法不会作许 可检查，表示那个访问请求是被允许的，如果调用者没有许可，则会抛出一个异常。

如：ClassLoader.getSystemClassLoader()，java中所有类都是通过ClassLoader装载的，ClassLoader可以为java程序提供很好的动态特性，有必要去深入理解哦。

接下来再看初始化之后的代码：

DriverInfo di = new DriverInfo();

di.driver = driver;

di.driverClass = driver.getClass();

di.driverClassName = di.driverClass.getName();

// Not Required -- drivers.addElement(di);

writeDrivers.addElement(di);

println("registerDriver: " + di);

/* update the read copy of drivers vector */

readDrivers = (java.util.Vector) writeDrivers.clone();

创建DriverInfo对象

DriverInfo di = new DriverInfo();

DriverInfo驱动信息类，是一个内部类，

源码如下：

class DriverInfo {

Driver driver;

Class driverClass;

String driverClassName;

public String toString() {

return ("driver[className=" + driverClassName + "," + driver + "]");

}

}

此类就是添加了三个属性，分别表示驱动对象，驱动的Class对象，以及驱动的类名；同时重写了toString方法。此内部类的作用就是以可以创建DriverInfo对象，以对象的形式保存驱动信息。

接下来就是设置对象的三个属性：

DriverInfo di = new DriverInfo();

di.driver = driver;

di.driverClass = driver.getClass();

di.driverClassName = di.driverClass.getName();

然后添加到集合writeDrivers中，这个集合是Vector类型，定义为DriverManager的属性

writeDrivers定义：

private static java.util.Vector writeDrivers = new java.util.Vector();

驱动添加到集合

writeDrivers.addElement(di);

最后就是调用writeDrivers对象的clone方法

readDrivers = (java.util.Vector) writeDrivers.clone();

readDrivers也是一个类型为Vector的集合，定义为DriverManager的属性

private static java.util.Vector readDrivers = new java.util.Vector();

为什么要先添加到writeDrivers然后再 clone到readDrivers中呢？

writeDrivers和 readDrivers两个都是驱动集合，无论是注册驱动抑或是取消注册，都是先对writeDrivers驱动集合中的数据进行添加或删除，然后再把 writeDrivers中的驱动都clone到readDrivers中，每次取出Driver并不是在writeDrivers中，而是在 readDrivers中取得。那么这两个驱动集合便可以这样理解,writeDrivers驱动集合负责注册驱动和注销驱动，readDrivers驱 动集合负责提供可用的驱动对象，readDrivers中的驱动对象应该都是可用的。把二者分开，使用者就不需加任何判断，很方便。

这里又涉及到一个知识就是clone, 有兴趣的朋友可以查看相关JAVA文档，Thinking in java 中也有详细描述。

这就是初始化的全过程，写了这么多，实际上只做一件事情，就是完成所有驱动的加载。装载之后就是连接了，在连载三当中我会详细描述。

第二篇中讲解了如何装载驱动，以及它的初始化过程。

本篇分析一下连接数据库时使用的获取数据库连接的代码：

DriverManager.getConnection(“jdbc:mysql://localhost:3306/test”,”root”,”123”);

DriverManager.getConnection方法有三种重载方式，这里我们使用带有三个参数的方法，第一个表示数据库的URL, 第二、三个分别

是用户名和密码。获取数据库连接如此简单，只要把三个参数准确无误的写上去，连接肯定就能获取。但是连接方法中到底给我们做

了哪些工作呢？ 下面找到DriverManager类的静态方法getConnection源码一探究竟。

public static Connection getConnection(String url,

String user, String password) throws SQLException {

java.util.Properties info = new java.util.Properties(); ///1

// Gets the classloader of the code that called this method, may

// be null.

ClassLoader callerCL = DriverManager.getCallerClassLoader(); ///2

if (user != null) {

info.put("user", user);

}

if (password != null) {

info.put("password", password);

}

return (getConnection(url, info, callerCL)); ///3

}

1处定义了一个Properties对象，java.util.Properties它是用来在文件中存储键值对的，其中键和值是用等号分隔的。可以将值以

key-value的形式存入Properties.

2处调用方法getCallerClassLoader得到类装载器对象, 这个地方有点意思，既然是调用方法，怎么变成了下面这种形式呢？根本就

不见方法体。

源码：

private static native ClassLoader getCallerClassLoader();

getCallerClassLoader()是一个静态原生方法,返回类型为ClassLoader, 被声明为native, 说明这个方法是一个原生方法，也就是说

这个方法是用C/C++语言实现的，并且被编译成了DLL，由JAVA调用。这些函数的实体在DLL中，JDK源码并不包含，在JAVA源文件中是

找不到源代码的。不同的平台其实现也有所差异。这也是JAVA的底层机制，实际上JAVA就是在不同的平台上调用不同的native方法实

现对操作系统的访问。native关键字一般是和C/C++联合开发的时候使用。如果标明为native 要求运行时通知操作系统，这个函数必

须给我实现，JAVA需要调用。如果未实现，那么调用时会抛出一个异常java.lang.UnsatisfiedLinkError

接下来判断用户名和密码，并将其存放到Properties对象中：

if (user != null) {

info.put("user", user);

}

if (password != null) {

info.put("password", password);

}

调用获取连接的另一个重载方法

getCollection(String url, java.util.Properties info, ClassLoader callerCL)

return (getConnection(url, info, callerCL));

getConnection(url, info, callerCL) 源码：

private static Connection getConnection(

String url, java.util.Properties info, ClassLoader callerCL) throws SQLException {

java.util.Vector drivers = null;

synchronized(DriverManager.class) {

// synchronize loading of the correct classloader.

if(callerCL == null) {

callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

}

}

if(url == null) {

throw new SQLException("The url cannot be null", "08001");

}

println("DriverManager.getConnection(/"" + url + "/")");

if (!initialized) {

initialize();

}

synchronized (DriverManager.class){

// use the readcopy of drivers

drivers = readDrivers;

}

// Walk through the loaded drivers attempting to make a connection.

// Remember the first exception that gets raised so we can reraise it.

SQLException reason = null;

for (int i = 0; i < drivers.size(); i++) {

DriverInfo di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i);

// If the caller does not have permission to load the driver then

// skip it.

if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {

println(" skipping: " + di);

continue;

}

try {

println(" trying " + di);

Connection result = di.driver.connect(url, info);

if (result != null) {

// Success!

println("getConnection returning " + di);

return (result);

}

} catch (SQLException ex) {

if (reason == null) {

reason = ex;

}

}

}

// if we got here nobody could connect.

if (reason != null) {

println("getConnection failed: " + reason);

throw reason;

}

println("getConnection: no suitable driver found for "+ url);

throw new SQLException("No suitable driver found for "+ url, "08001");

}

此方法代码较多，我们一步步来分析。

1、    传参

从前面的那个getConnection方法中形成的三个参数传递到这个getConnection方法中, 参数包括连接数据库的URL，包装了用户名和

密码的对象info, 通过调用原生函数返回的类装载器callerCL

2、    同步DriverManager.class

同步DriverManager的Class对象，synchronized同步的对象为DriverManager.class，是为同步正确的类加载器来加载类，在同步块

中判断传入的类装载器对象是否存在，如果为null, 通过当前线程来获取上下文类装载器，保证JDBC驱动程序类以外的rt.jar中的类

可以在这里被加载。有关于Thread和synchronized读者可以参考java多线程编程

synchronized(DriverManager.class) {

if(callerCL == null) {

callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

}

}

3、    判断URL，如果为null则抛出SQLException异常

判断initialized的值，如果未初始化，继续调用初始化方法，此处在第二篇中已详细解释初始化过程，初始化之后writeDrivers 和readDrivers 将会有系统所有驱动数据，接下来使用synchronized同步DriverManager.class对象, 将方法中定义的集合drivers 引用 readDrivers对象，readDrivers是从writeDrivers拷贝过来

if(url == null) {

throw new SQLException("The url cannot be null", "08001");

}

println("DriverManager.getConnection(/"" + url + "/")");

if (!initialized) {

initialize();

}

synchronized (DriverManager.class) {

// use the readcopy of drivers

drivers = readDrivers;

}

4、    遍历驱动

通过for循环，遍历drivers集合，其中每个元素的类型为DriverInfo, 这个在第二篇中也有详细描述

首先取得集合中的每一个对象元素，调用getCallerClass()方法

for (int i = 0; i < drivers.size(); i++) {

DriverInfo di = (DriverInfo)drivers.elementAt(i);

if ( getCallerClass(callerCL, di.driverClassName ) != di.driverClass ) {

println(" skipping: " + di);

continue;

}

……

}

getCallerClass方法源码:

private static Class getCallerClass(ClassLoader callerClassLoader,

String driverClassName) {

Class callerC = null;

try {

callerC = Class.forName(driverClassName, true, callerClassLoader);

}

catch (Exception ex) {

callerC = null;

}

return callerC;

}

这个方法返回一个Class对象，通过指定的类装载器来装载驱动类。这个方法内做得非常小心，如果出现异常都会把需要返

回的Class对象置为null.

在if语句中调用getCallerClass方法得到的Class 对象和每一个驱动的Class对象比较，不相等的话就继续执行下一次循环

，否则都调用Driver的connect方法，传入url, 和 info，通过这个方法返回Connection连接对象

Connection result = di.driver.connect(url, info);

Driver接口的实现类中的connect方法具体所做的工作将在下一篇中详述

connect 方法是java.sql.Driver接口中定义的方法，如果连接的数据库不同，那么为不同的数据库编写JDBC驱动将变得很灵活，实现Driver接口 即可。连接数据库时首先得装载JDBC驱动，也就是调用 Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”)方法，在第一篇中已经列出mysql jdbc Driver类的源码，此类继承NonRegisteringDriver同时实现了java.sql.Driver接口。找到 NonRegisteringDriver类会发现它也实现了java.sql.Driver接口：

public class NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {

……

}

在getConnection方法中有如下一句代码，Connection result = di.driver.connect(url, info);

di是DriverInfo类型的对象，此对象中包含了Driver的引用，但是在com.mysql.jdbc.Driver类中只有一个静态块和一个 构造方法，那么connect方法有可能是在其父类中实现。如前所述，父类为NonRegisteringDriver，在mysql驱动包的源码中可以 找到此类,：

com.mysql.jdbc.NonRegisteringDriver

那么di.driver.connect(url, info) 调用的connect方法就是NonRegisteringDriver类中的connect方法，源码如下:

public java.sql.Connection connect(String url, Properties info)

throws SQLException {

if (url != null) {

if (StringUtils.startsWithIgnoreCase(url, LOADBALANCE_URL_PREFIX)) {

return connectLoadBalanced(url, info);

} else if (StringUtils.startsWithIgnoreCase(url,

REPLICATION_URL_PREFIX)) {

return connectReplicationConnection(url, info);

}

}

Properties props = null;

if ((props = parseURL(url, info)) == null) {

return null;

}

try {

Connection newConn = com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.getInstance(

host(props), port(props), props, database(props), url);

return newConn;

} catch (SQLException sqlEx) {

// Don't wrap SQLExceptions, throw

// them un-changed.

throw sqlEx;

} catch (Exception ex) {

SQLException sqlEx = SQLError.createSQLException(Messages

.getString("NonRegisteringDriver.17") //$NON-NLS-1$

+ ex.toString()

+ Messages.getString("NonRegisteringDriver.18"), //$NON-NLS-1$

SQLError.SQL_STATE_UNABLE_TO_CONNECT_TO_DATASOURCE, null);

sqlEx.initCause(ex);

throw sqlEx;

}

}

在connect方法中传入了两个参数，一个是String 类型的url， 另一个是Properties类型的连接属性信息。

首先判断url是否为null，此判断逻辑中使用了如下类的方法

调用类com.mysql.jdbc.StringUtils

方法 startsWithIgnoreCase 其中使用了String 类中的方法regionMatches

regionMatches方法两种原型为：

public boolean regionMatches(int toffset, String other,

int ooffset,int len) { }

public boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toffset,

String other, int ooffset, int len) {}

这两个重载的方法用来比较两个字符串中指定区域的子串。

传入的静态常量参数：

private static final String LOADBALANCE_URL_PREFIX = "jdbc:mysql:loadbalance://";

private static final String REPLICATION_URL_PREFIX = "jdbc:mysql:replication://";

根据下面的判断调用不同的方法返回Connection对象

if (StringUtils.startsWithIgnoreCase(url, LOADBALANCE_URL_PREFIX)) {

return connectLoadBalanced(url, info);

} else if (StringUtils.startsWithIgnoreCase(url,

REPLICATION_URL_PREFIX)) {

return connectReplicationConnection(url, info);

}

如果url为null, 则通过如下方法返回Connection

try {

Connection newConn = com.mysql.jdbc.ConnectionImpl.getInstance(

host(props), port(props), props, database(props), url);

return newConn;

} catch (SQLException sqlEx) {

……

} catch (Exception ex) {

……

}

}

未完待续......