Java Web 数据库与持久层技术

以下是Java Web项目中数据库与持久层技术的系统介绍，涵盖核心概念、主流框架、最佳实践及技术选型建议。

📌 一、数据库连接基础

1. JDBC（Java Database Connectivity）

核心组件：

  • DriverManager：管理数据库驱动
  • Connection：数据库连接对象
  • Statement/PreparedStatement：执行SQL语句
  • ResultSet：存储查询结果

工作流程：

  1. 加载驱动：Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver")
  2. 创建连接：
    String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password); //
  3. 执行SQL：
    PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement("SELECT * FROM users WHERE id=?");
stmt.setInt(1, userId); // 防止SQL注入
ResultSet rs = stmt.executeQuery(); //
  4. 处理结果：遍历ResultSet获取数据
  5. 关闭资源：按ResultSet → Statement → Connection顺序释放

痛点解决：

  • 原生JDBC需手动管理连接和资源关闭 → 连接池技术优化性能
  • SQL硬编码维护难 → ORM框架自动映射对象与表

🧩 二、连接池技术

1. 为何需要连接池？

频繁创建/销毁连接消耗资源，连接池预先创建并复用连接，提升性能与稳定性。

2. 主流连接池对比

连接池特点配置示例（Spring Boot）
HikariCP高性能、轻量级（默认Spring Boot集成）spring.datasource.hikari.maximum-pool-size=10
Druid支持SQL监控、防火墙功能spring.datasource.druid.initial-size=5

3. Druid监控配置

# application.yml
spring:
  datasource:
    druid:
      stat-view-servlet:
        enabled: true # 启用监控页面
        url-pattern: /druid/*
      filters: stat,wall # 启用统计和防火墙

🛠️ 三、持久层框架

1. MyBatis

核心特性：

  • 半自动化ORM：手动编写SQL，灵活控制性能
  • 动态SQL：支持<if>, <foreach>等标签
  • 缓存机制：
    • 一级缓存（SqlSession级别）
    • 二级缓存（Mapper命名空间级别）

集成Spring Boot步骤：

  1. 添加依赖：
    <dependency>
    <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
    <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
  2. 配置Mapper扫描：
    @MapperScan("com.example.mapper") // 自动扫描Mapper接口
  3. XML/注解编写SQL：
    @Select("SELECT * FROM user WHERE id = #{id}")
User selectById(Long id); //

2. 通用Mapper插件

优势：

  • 零SQL实现单表CRUD
  • 兼容MyBatis原生功能

使用示例：

public interface UserMapper extends Mapper<User> {} // 继承通用接口
userMapper.selectByPrimaryKey(1); // 自动生成查询

3. JPA（Hibernate）

核心概念：

  • 对象关系映射（ORM）：实体类映射数据库表
  • Repository接口：继承JpaRepository获得CRUD方法

实体类示例：

@Entity
@Table(name = "music_track")
public class Track {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    private String title;
    // Getter/Setter
}

⚙️ 四、高级主题

1. 多数据源配置

场景：读写分离、多数据库混合访问
实现方式：

  • Spring AbstractRoutingDataSource：动态路由数据源
  • MyBatis多数据源：配置多个SqlSessionFactory

2. 事务管理

声明式事务：

@Service
public class UserService {
    @Transactional // 开启事务
    public void createUser(User user) {
        userDao.insert(user);
        userRoleDao.insert(user.getId(), "ROLE_USER");
    }
}

关键注解：

  • @Transactional：定义事务边界（回滚规则、传播行为）

3. SQL性能优化

  • 连接池参数调优：根据并发量设置max-active、min-idle
  • 慢SQL监控：Druid内置StatFilter统计执行时间
  • ORM缓存：合理启用二级缓存减少数据库压力

📐 五、架构设计实践

1. 三层架构分层

层级职责技术实现
Controller接收HTTP请求，返回响应Spring MVC @RestController
Service业务逻辑处理，事务控制@Service + @Transactional
DAO数据库操作MyBatis Mapper / JPA Repository

协作流程：

2. DTO（数据传输对象）

作用：隔离实体类与前端数据，避免暴露敏感字段
示例：

public class UserDTO {
    private String username;
    private String email;
    // 不包含password字段
}

🔍 六、技术选型建议

场景推荐技术理由
高性能、复杂SQLMyBatis + 连接池（HikariCP）SQL可控性强，灵活优化查询
快速开发、简单CRUDSpring Data JPA减少样板代码，自动生成SQL
监控需求高Druid连接池内置监控和防火墙功能
多表关联查询MyBatis动态SQL + 通用Mapper灵活处理复杂关联逻辑

💎 总结

Java Web中的数据库与持久层技术是系统性能的核心保障：

  1. 基础连接：JDBC是基石，连接池（HikariCP/Druid）解决资源管理问题；
  2. 持久层框架：
    • MyBatis：适合需精细控制SQL的场景；
    • JPA/Hibernate：适合快速开发标准CRUD；
  3. 架构设计：三层分层（Controller/Service/DAO）提升可维护性，DTO隔离数据层与展示层；
  4. 高级特性：事务管理、多数据源、缓存机制是构建高并发系统的关键。

最佳实践：

  • 始终使用连接池和PreparedStatement防注入；
  • 复杂查询用MyBatis动态SQL，简单CRUD用JPA；
  • 生产环境启用SQL监控（如Druid）。
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