Spring 核心技術解析【純干貨版】- IX：Spring 數據訪問模塊 Spring-Jdbc 模塊精講

在現代企業級應用中，數據訪問層的穩定性和高效性至關重要。為了簡化和優化數據庫操作，Spring Framework 提供了 Spring-JDBC 模塊，旨在通過高度封裝的 JDBC 操作，簡化開發者的編碼負擔，減少冗余代碼，同時提升系統的健壯性和可維護性。Spring-JDBC 模塊的核心組成之一，JdbcTemplate，是開發者在數據庫交互中最常用的工具，它不僅大幅度減少了樣板代碼，還自動處理了事務和異常管理。本文將深入探討 Spring-JDBC 模塊的基本功能、核心組件以及事務管理機制，幫助開發者更好地理解和使用該模塊，從而提升數據訪問的效率與安全性。

文章目錄

- - 1、Spring-Jdbc 模塊介紹
  - - 1.1、Spring-Jdbc 模塊概述
    - 1.2、Spring-Jdbc 模塊依賴
    - 1.3、Spring-Jdbc 模塊作用
  - 2、Spring-Jdbc 核心組件
  - - 2.1、配置文件和依賴
    - 2.2、配置 Spring 容器
    - 2.3、啟動 Spring 容器
    - 2.4、使用 `EmpDao` 類中的方法
  - 3、Spring-Jdbc 事務管理
  - - 3.1、Spring JDBC 事務管理概述
    - 3.2、使用 `@Transactional` 進行聲明式事務管理
    - 3.3、編程式事務管理
    - 3.4、事務傳播行為
  - X、后記

1、Spring-Jdbc 模塊介紹

1.1、Spring-Jdbc 模塊概述

Spring JDBC 模塊，是一個提供了對 JDBC 訪問的高度抽象的模塊，它簡化了使用 JDBC 進行數據庫操作的過程。

Spring JDBC 模塊，它包含了一個 JdbcTemplate 類，該類封裝了諸如查詢、更新、事務處理等常用操作，使得編寫數據庫交互代碼變得更加簡潔且不易出錯。JdbcTemplate 還能自動處理資源管理和異常翻譯，提高了代碼的健壯性。

1.2、Spring-Jdbc 模塊依賴

Spring-Jdbc 模塊的依賴有三個，分別是 Spring-Beans 模塊、Spring-Core 模塊和 Spring-Tx 模塊。

其中 Spring Beans 模塊是對 Spring Bean 進行定義，實現 IOC 基礎功能的模塊。Spring-Core 是 Spring 中的基礎模塊，它提供了框架運行所必需的核心功能。而 Spring Tx 模塊，是 Spring 中處理事務管理的模塊。

1.3、Spring-Jdbc 模塊作用

Spring-JDBC 的主要作用：

簡化 JDBC 操作：Spring-JDBC 提供了 JdbcTemplate 類，封裝了 JDBC 的核心操作（如連接管理、SQL 執行、結果集處理等），開發者只需關注 SQL 語句和業務邏輯，無需手動處理資源管理（如關閉連接、結果集等）。
減少樣板代碼：傳統的 JDBC 代碼需要手動處理 Connection、Statement、ResultSet 等資源的創建和釋放，容易出錯且代碼冗長。Spring-JDBC 通過模板方法模式，自動處理這些資源，減少了重復代碼。
異常處理：Spring-JDBC 將 JDBC 的 SQLException 轉換為 Spring 的 DataAccessException 異常體系，提供了更清晰的異常層次結構，便于開發者處理數據庫操作中的錯誤。
事務管理：Spring-JDBC 與 Spring 的事務管理模塊無縫集成，支持聲明式事務管理（通過注解或 XML 配置），簡化了事務控制的實現。
支持多種數據庫操作：除了基本的 CRUD 操作，Spring-JDBC 還支持批量操作、存儲過程調用、復雜結果集映射等功能。
與 ORM 框架集成：Spring-JDBC 可以與其他 ORM 框架（如 Hibernate、MyBatis）結合使用，提供更靈活的數據訪問方式。

2、Spring-Jdbc 核心組件

JdbcTemplate 為 Spring JDBC 的核心類，提供數據 CRUD 方法。本節介紹對于 JdbcTemplate 的使用。

2.1、配置文件和依賴

使用 Maven，確保在 pom.xml 中正確引入了相關的 Spring JDBC 和數據庫連接池的依賴。例如：

    <dependencies><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-context</artifactId><version>5.3.39</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-jdbc</artifactId><version>5.3.39</version></dependency><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><version>8.0.33</version></dependency></dependencies>

2.2、配置 Spring 容器

首先，確保我們的 Spring 配置文件配置正確，并且已經引入了 Spring 的上下文和 JDBC 配置。例如：

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"><!-- 配置數據源 --><bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp2.BasicDataSource"><property name="driverClassName" value="com.mysql.cj.jdbc.Driver"/><property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/yourdb"/><property name="username" value="yourusername"/><property name="password" value="yourpassword"/></bean><!-- 配置JdbcTemplate --><bean id="jdbcTemplate" class="org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate"><property name="dataSource" ref="dataSource"/></bean><!-- 配置EmpDao --><bean id="empDao" class="com.example.EmpDao"><property name="jdbcTemplate" ref="jdbcTemplate"/></bean>
</beans>

2.3、啟動 Spring 容器

在 Spring 項目中，通常使用 ClassPathXmlApplicationContext 來加載配置文件并啟動容器。我們可以在 main 方法中使用如下代碼啟動 Spring 容器：

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;public class Main {public static void main(String[] args) {// 加載 Spring 配置文件ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring-bean.xml");// 獲取 EmpDao Bean 并調用方法EmpDao empDao = (EmpDao) context.getBean("empDao");// 調用 EmpDao 中的方法empDao.addEmployee("John Doe", 30);empDao.deleteEmployee(5);}
}

2.4、使用 `EmpDao` 類中的方法

確保我們的 EmpDao 類已經正確配置了增刪改查的方法，并且使用了 JdbcTemplate。例如：

import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;public class EmpDao {private JdbcTemplate jdbcTemplate;public void setJdbcTemplate(JdbcTemplate jdbcTemplate) {this.jdbcTemplate = jdbcTemplate;}public void addEmployee(String name, int age) {String sql = "INSERT INTO employee (name, age) VALUES (?, ?)";jdbcTemplate.update(sql, name, age);}public void deleteEmployee(int id) {String sql = "DELETE FROM employee WHERE id = ?";jdbcTemplate.update(sql, id);}
}

3、Spring-Jdbc 事務管理

Spring JDBC 提供了對事務管理的支持，使得數據庫操作的事務管理更加簡潔和統一。通過 Spring 的事務管理，我們可以在操作數據庫時保證事務的一致性和原子性，避免數據的不一致性。

Spring 提供了兩種事務管理機制：

編程式事務管理：通過代碼顯式地控制事務的開始、提交、回滾。
聲明式事務管理：通過配置和注解（@Transactional）來實現自動的事務管理，Spring 會自動控制事務的開始、提交、回滾。

3.1、Spring JDBC 事務管理概述

Spring 提供了 DataSourceTransactionManager 來管理 JDBC 事務，它實現了 PlatformTransactionManager 接口，Spring 會通過該類來控制事務的生命周期。

事務的狀態：通常有 begin（開始）、commit（提交）、rollback（回滾）。
傳播行為：事務的傳播方式，決定了一個方法被調用時，當前事務的狀態。

3.2、使用 `@Transactional` 進行聲明式事務管理

最常用的方式是通過 @Transactional 注解實現聲明式事務管理。Spring 會在方法執行前開啟事務，執行完畢后提交事務。如果出現異常，事務會回滾。

例子：使用 @Transactional 注解

import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;public class EmpDao {private JdbcTemplate jdbcTemplate;public void setJdbcTemplate(JdbcTemplate jdbcTemplate) {this.jdbcTemplate = jdbcTemplate;}// 使用 @Transactional 注解，聲明式事務管理@Transactionalpublic void addEmployeeAndDepartment(String empName, int empAge, String deptName) {String addEmployeeSql = "INSERT INTO employee (name, age) VALUES (?, ?)";jdbcTemplate.update(addEmployeeSql, empName, empAge);String addDepartmentSql = "INSERT INTO department (name) VALUES (?)";jdbcTemplate.update(addDepartmentSql, deptName);// 模擬一個錯誤，事務應該回滾if (empAge < 0) {throw new RuntimeException("Invalid age");}}
}

在上面的例子中：

@Transactional 注解表示在 addEmployeeAndDepartment 方法執行時，Spring 會自動管理事務。
如果方法正常執行，事務會提交。
如果方法拋出異常，Spring 會自動回滾事務。

配置支持事務管理：

為了讓 Spring 管理事務，我們需要在配置文件中啟用事務管理器，并且確保 Spring 容器掃描事務管理相關注解。

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsdhttp://www.springframework.org/schema/txhttp://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx.xsd"><!-- 配置事務管理器 --><bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp2.BasicDataSource"><property name="driverClassName" value="com.mysql.cj.jdbc.Driver"/><property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/yourdb"/><property name="username" value="yourusername"/><property name="password" value="yourpassword"/></bean><bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager"><property name="dataSource" ref="dataSource"/></bean><!-- 開啟事務管理 --><tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager"/>
</beans>

3.3、編程式事務管理

如果不想使用聲明式事務，可以使用編程式事務管理。在這種方式中，我們需要顯式地使用 PlatformTransactionManager 來控制事務。

例子：編程式事務管理

import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;
import org.springframework.transaction.TransactionDefinition;
import org.springframework.transaction.TransactionStatus;
import org.springframework.transaction.support.DefaultTransactionDefinition;public class EmpDao {private JdbcTemplate jdbcTemplate;private PlatformTransactionManager transactionManager;public void setJdbcTemplate(JdbcTemplate jdbcTemplate) {this.jdbcTemplate = jdbcTemplate;}public void setTransactionManager(PlatformTransactionManager transactionManager) {this.transactionManager = transactionManager;}public void addEmployeeAndDepartment(String empName, int empAge, String deptName) {// 創建事務定義DefaultTransactionDefinition def = new DefaultTransactionDefinition();def.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED);TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(def);try {String addEmployeeSql = "INSERT INTO employee (name, age) VALUES (?, ?)";jdbcTemplate.update(addEmployeeSql, empName, empAge);String addDepartmentSql = "INSERT INTO department (name) VALUES (?)";jdbcTemplate.update(addDepartmentSql, deptName);// 模擬一個錯誤，事務應該回滾if (empAge < 0) {throw new RuntimeException("Invalid age");}// 提交事務transactionManager.commit(status);} catch (Exception e) {// 回滾事務transactionManager.rollback(status);throw e; // 拋出異常}}
}

在編程式事務管理中，我們需要手動創建事務定義（DefaultTransactionDefinition），并使用 PlatformTransactionManager 來開始、提交或回滾事務。

3.4、事務傳播行為

事務的傳播行為決定了事務在多個方法調用之間如何傳播。常見的傳播行為有：

PROPAGATION_REQUIRED：如果當前沒有事務，則新建一個事務；如果已有事務，則加入當前事務（默認行為）。
PROPAGATION_REQUIRES_NEW：無論當前是否有事務，都會新建一個事務。
PROPAGATION_NESTED：支持事務嵌套。如果當前事務存在，則會在當前事務內開啟一個子事務。

我們可以通過設置 @Transactional 注解的 propagation 屬性來控制傳播行為，例如：

@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
public void addEmployeeAndDepartmentWithNewTransaction(String empName, int empAge, String deptName) {// 新建事務，獨立于外部事務
}

X、后記

通過本文的講解，我們深入了解了 Spring-JDBC 模塊如何通過 JdbcTemplate 類，簡化 JDBC 操作，并自動處理數據庫連接、事務管理和異常翻譯等繁瑣任務。Spring-JDBC 不僅減輕了開發者的工作量，還能顯著提高代碼的可讀性和可維護性。無論是常見的增刪改查操作，還是復雜的事務控制，Spring-JDBC 都提供了極其簡潔和靈活的解決方案。掌握這些核心技術，將為開發者帶來更高效、可靠的數據庫交互體驗。希望大家能將本文中的知識點應用到實際開發中，不斷優化和提升自己的技術水平。