44.1 Einleitung

• 44.1 Einleitung
  • 44.1.1 Grundsätzliche Arbeitsweise
  • 44.1.2 Die Architektur von JDBC
    • Treibertypen
    • Mehrstufige Client-Server-Architekturen
    • SQL-2 Entry Level
    • JDBC-Versionen

Wir wollen uns in diesem Abschnitt zunächst mit der grundsätzlichen Architektur von JDBC und datenbankbasierten Java-Anwendungen vertraut machen. Anschließend werden die wichtigsten Bestandteile der JDBC-Schnittstelle vorgestellt und ihre jeweilige Funktionsweise kurz erläutert. Der nächste Abschnitt illustriert und verfeinert die Konzepte dann an einem praktischen Beispiel, bei dem eine Datenbank zur Speicherung von Verzeichnissen und Dateien entworfen, mit Daten gefüllt und abgefragt wird. Zum Abschluss werden wir einige spezielle Probleme besprechen und auf die Besonderheiten gebräuchlicher JDBC-Treiber eingehen.

Dieses Kapitel ist typisch für die weiterführenden Themen in diesem Buch. JDBC ist ein sehr umfassendes Gebiet, das auf den zur Verfügung stehenden Seiten nicht vollständig behandelt werden kann. Wir verfolgen stattdessen einen pragmatischen Ansatz, bei dem wichtige Grundlagen erläutert werden. Mit Hilfe von Beispielen wird ihre praktische Anwendbarkeit demonstriert. Insgesamt müssen aber viele Fragen offen bleiben, die durch die Lektüre weiterer Dokumentationen geschlossen werden können. Dazu zählen beispielsweise Trigger, Blobs und Stored Procedures oder die Entwicklung eigener JDBC-Treiber.

44.1.1 Grundsätzliche Arbeitsweise

Kurz nachdem die Version 1.0 des Java Development Kit vorlag, begann die Entwicklung einer einheitlichen Datenbankschnittstelle für Java-Programme. Anstelle des von vielen Entwicklern erwarteten objektorientierten Ansatzes verfolgten die Designer dabei das primäre Ziel, die große Zahl vorhandener SQL-Datenbanken problemlos anzubinden. In konzeptioneller Anlehnung an die weitverbreitete ODBC-Schnittstelle wurde daraufhin mit JDBC (Java Database Connectivity) ein standardisiertes Java-Datenbank-Interface entwickelt, das mit der Version 1.1 fester Bestandteil des JDK wurde.

JDBC stellt ein Call-Level-Interface zur SQL-Datenbank dar. Bei einer solchen Schnittstelle werden die SQL-Anweisungen im Programm als Zeichenketten bearbeitet und zur Ausführung an parametrisierbare Methoden übergeben. Rückgabewerte und Ergebnismengen werden durch Methodenaufrufe ermittelt und nach einer geeigneten Typkonvertierung im Programm weiterverarbeitet.

Dem gegenüber steht ein zweites Verfahren, das als Embedded SQL (ESQL) bezeichnet wird. Hierbei werden die SQL-Anweisungen mit besonderen Schlüsselwörtern direkt in den Java-Quelltext eingebettet und die Kommunikation mit dem Java-Programm erfolgt durch speziell deklarierte Host-Variablen. Damit der Java-Compiler durch die eingebetteten SQL-Anweisungen nicht durcheinandergebracht wird, müssen sie zunächst von einem Präprozessor in geeigneten Java-Code übersetzt werden. Während Embedded-SQL insbesondere bei Datenbankanwendungen, die in C oder C++ geschrieben sind, sehr verbreitet ist, spielt es in Java praktisch keine Rolle und konnte sich gegenüber JDBC nicht durchsetzen.

44.1.2 Die Architektur von JDBC

Treibertypen

JDBC ist keine eigene Datenbank, sondern eine Schnittstelle zwischen einer SQL-Datenbank und der Applikation, die sie benutzen will. Bezüglich der Architektur der zugehörigen Verbindungs-, Anweisungs- und Ergebnisklassen unterscheidet man vier Typen von JDBC-Treibern:

• Steht bereits ein ODBC-Treiber zur Verfügung, so kann er mit Hilfe der im Lieferumfang enthaltenen JDBC-ODBC-Bridge in Java-Programmen verwendet werden. Diese Konstruktion bezeichnet man als Typ-1-Treiber. Mit seiner Hilfe können alle Datenquellen, für die ein ODBC-Treiber existiert, in Java-Programmen genutzt werden.
• Zu vielen Datenbanken gibt es neben ODBC-Treibern auch spezielle Treiber des jeweiligen Datenbankherstellers. Setzt ein JDBC-Treiber auf einem solchen proprietären Treiber auf, bezeichnet man ihn als Typ-2-Treiber.
• Wenn ein JDBC-Treiber komplett in Java geschrieben und auf dem Client keine spezielle Installation erforderlich ist, der Treiber zur Kommunikation mit einer Datenbank aber auf eine funktionierende Middleware angewiesen ist, handelt es sich um einen Typ-3-Treiber.
• Falls ein JDBC-Treiber komplett in Java geschrieben ist und die JDBC-Calls direkt in das erforderliche Protokoll der jeweiligen Datenbank umsetzt, handelt es sich um einen Typ-4-Treiber.

Die JDBC-Treibertypen sind im Übrigen nicht zu verwechseln mit der der vom jeweiligen JDK unterstützten JDBC-Version. Diese wird etwas später in diesem Absatz vorgestellt.

Warnung

Mehrstufige Client-Server-Architekturen

Während die Typ-1- und Typ-2-Treiber lokal installierte und konfigurierte Software erfordern (die jeweiligen ODBC- bzw. herstellerspezifischen Treiber), ist dies bei Typ-3- und Typ-4-Treibern normalerweise nicht der Fall. Hier können die zur Anbindung an die Datenbank erforderlichen Klassendateien zusammen mit der Applikation oder dem Applet aus dem Netz geladen und ggfs. automatisch aktualisiert werden. Nach der Veröffentlichung von JDBC gab es zunächst gar keine Typ-3- oder Typ-4-Treiber. Mittlerweile haben sich aber alle namhaften Datenbankhersteller zu Java bekannt und stellen auch Typ-3- oder Typ-4-Treiber zur Verfügung. Daneben gibt es eine ganze Reihe von Fremdherstellern, die JDBC-Treiber zur Anbindung bekannter Datenbanksysteme zur Verfügung stellen.

Mit JDBC können sowohl zwei- als auch drei- oder höherstufige Client-Server-Systeme aufgebaut werden (Multi-Tier-Architekturen). Während bei den zweistufigen Systemen eine Aufteilung der Applikation in Datenbank (Server) und Arbeitsplatz (Client) vorgenommen wird, gibt es bei den dreistufigen Systemen noch eine weitere Schicht, die zwischen beiden Komponenten liegt. Sie wird gemeinhin als Applikations-Server bezeichnet und dient dazu, komplexe Operationen vom Arbeitsplatz weg zu verlagern. Der Applikations-Server ist dazu mit dem Datenbank-Server verbunden und kommuniziert mit diesem über ein standardisiertes Protokoll (z.B. JDBC). Den Arbeitsplätzen stellt er dagegen höherwertige Dienste (z.B. komplette Business-Transaktionen) zur Verfügung und kommuniziert mit ihnen über ein spezielles Anwendungsprotokoll (z.B. HTTP, RMI, CORBA oder andere).

SQL-2 Entry Level

JDBC übernimmt die Aufgabe eines »Transportprotokolls« zwischen Datenbank und Anwendung und definiert damit zunächst noch nicht, welche SQL-Kommandos übertragen werden dürfen und welche nicht. Tatsächlich verwendet heute jede relationale Datenbank ihren eigenen SQL-Dialekt, und eine Portierung auf eine andere Datenbank ist nicht selten aufwändiger als ein Wechsel des Compilers.

Um einen minimalen Anspruch an Standardisierung zu gewährleisten, fordert Oracle von den JDBC-Treiberherstellern, mindestens den SQL-2 Entry-Level-Standard von 1992 zu erfüllen. Mit Hilfe einer von Oracle erhältlichen Testsuite können die Hersteller ihre JDBC-Treiber auf Konformität testen. Da praktisch alle großen Datenbanken in ihrer Funktionalität weit über besagten Standard hinausgehen, ist bei Verwendung dieser Features möglicherweise mit erheblichem Portierungsaufwand zu rechnen.

JDBC-Versionen

Genauso, wie sich der Umfang der einzelnen JDKs immer weiter gesteigert hat, ist auch die Leistungsfähigkeit der JDBC-Schnittstelle kontinuierlich gestiegen. Um dies zu verdeutlichen, trägt die jeweils unterstützte JDBC-Version eine eigene Versionsnummer:

• Erstmals wurde die JDBC 1997 mit der Version 1.0 in das JDK 1.1 integriert. Diese JDBC-Version basiert auf dem SQL-Standard SQL-92.
• Die Version 2.0 der JDBC-API wurde mit dem JDK 1.2 eingeführt und berücksichtigt bereits die Erweiterungen von SQL-99. Um den Herstellern die Implementierung von Treibern zu erleichtern, wurde die API mit dieser Version in zwei Pakete aufgeteilt. Das als JDBC 1.0 Core API bezeichnete Paket findet sich im Namensraum java.sql und ist fester Bestandteil des JDK, während sich die Klassen des sogenannten JDBC 2.0 Optional Package im Namensraum javax.sql befinden.
• Seit dem JDK 1.4 trägt die JDBC-API die Versionsnummer 3.0. Diese wurde abermals um weitere Datentypen wie Boolean und DataLink erweitert und unterstützt zum Beispiel vorbereitete Statements (PreparedStatement) und Sicherungspunkte (SavePoints) in einer laufenden Transaktion.
• Das JDK 6 integriert nun die JDBC-Version 4.0, welche neue SQL-2003 Datentypen für XML unterstützt und die Verwendung von Annotationen gestattet.
• Mit dem JDK 7 wurde die JDBC-Versionsnummer auf 4.1 hochgezählt. Eine der Neuerungen ist das automatische Schließen von Connection- , Statement und ResultSet-Objekten (wie in Abschnitt 13.4 beschrieben).