Programmierung von Client/Server-Anwendungen Verwendung von API

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Programmierung von Client/Server-AnwendungenVer
wendung von APIs (JDBC)
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Übersicht zur Vorlesung

• Persistenzsicherung von Java-Objekten
• Datenbankanbindung mit Hilfe von JDBC
• Beispiel zur Verwendung des JDBC-Interfaces
• Verwendung von Prepared Statements
• Weiterführende Themenstellungen zum JDBC-Interface

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Möglichkeiten zur Persistenzsicherung von
Java-Objekten
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Möglichkeiten zur Persistenzsicherung

• Objektserialisierung Objekt als Datenstrom
  wegschreiben
• Manuelles OR-Mapping
• Verwendung des JDBC-Frameworks
• Embedded SQL (sehr verbreitet in C bzw. C, bei
  Java aber keine Bedeutung)
• Nutzung objektorientierter Datenbanksysteme
• Verwendung des DAO-Entwurfsmusters
  (Datenabstraktion)
• Einsatz von EJBs (Entity Beans)
• OR-Mapping Tools (z.B. Hibernate)

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Möglichkeiten zur Persistenzsicherung
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Möglichkeiten zur Persistenzsicherung
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Möglichkeiten zur Persistenzsicherung
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Möglichkeiten zur Persistenzsicherung

• Hibernate-Anwendungen bestehen klassisch aus 4
  Teilen
• 1. Hibernate-Konfigurationsdatei (XML)
• 2. Pro persistenter Klasse eine Hibernate Mapping
  XML-Datei
• 3. Der Hibernate Java Library (JAR-Datei)
• 4. HQL (Hibernate Query Language) ?
  OO-Erweiterung zu SQL
• sowie
• 1. Den Java-Klassen
• 2. Der Datenbank mit dem Datenbank Schema

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Möglichkeiten zur Persistenzsicherung

• OR-Mapping Tools http//www.service-architecture.
  com/products/object-relational_mapping.html

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Datenbankanbindung mit Hilfe von JDBC
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Datenbankanbindung mit JDBC

• JDBC - Java Database Connectivity API zur
  Programmierung von Datenbankverbindungen
  (Konzeptionell angelehnt an ODBC)
• JDBC nutzt für den Datenbankzugriff das durch die
  X/Open standardisierte Call-Level-Interfaces
  (CLI)
• Low level API, kein direktes objektorientiertes
  Mapping
• Implementierungen von Oracle, Sybase, Informix,
  DB/2, IMS,...
• Aufgaben des JDBC-Interface
• Verbindungsaufbau zur Datenbank
• SQL Kommandos (vgl. SELECT name FROM MITARBEITER)
• Ergebnisse verarbeiten und in der Oberfläche
  anzeigen

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Das JDBC-Interface bietet verschiedene
  Treibertypen (Typ 1 bis 4)
• Entscheidung über die Schichten der Applikation
• Vorteile einer mehrschichtigen C/S-Architektur
  berücksichtigen
• Verwendbare Systeme (ohne Firewall)
• Web-Server MS Internet Information Server
• JDBC-Applikations-Server (z.B. Weblogic Tengah
  www.weblogic.com)
• MS SQL-Server

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Datenbankanbindung mit JDBC
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Datenbankanbindung mit JDBC

• Type 1 Treiber JDBC-ODBC Bridge
• keine Hardwareunabhängigkeit bei
  Applet-Anwendungen
• DB-Zugriffe erfolgen via dem ODBC-Treiber
• Zu fast jedem DB-System sind ODBC-Treiber
  verfügbar
• Type 2 Treiber Native partly Java Driver
• Treiber des entsprechenden DBMS Herstellers
  werden benötigt
• Wandlung der JDBC-Aufrufe in herstellerspezifische
  Client-API für das jeweilige Datenbank-System
• Merke Treibertypen 1 und 2 sind für
  Applet-Anwendungen ungeeignet.

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Type 3 Treiber Java Net all Java-Driver
• Treiber nur zum Teil in Java geschrieben
  (eigentlich Proxy beim Client)
• Middleware zwischen Java-Client und DB-Server
  notwendig
• keine spezielle Software beim Client (Applets
  möglich) notwendig
• mehrstufige C/S-Architekturen sind realisierbar
  (n-Tier)
• Type 4 Treiber
• Treiber komplett in 100 Java geschrieben
• Treiber wird bei Start des Browsers übertragen
  (rel. groß)
• Mehrstufige C/S-Architekturen werden unterstützt
• Schlußfolgerung Treibertyp 4 ist für
  mehrstufige C/S-Architekturen die optimale Lösung
  (z.B. Einsatz im Kontext eines Web-Serves)

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Datenbankanbindung mit JDBC

• SQL-2 Entry Level Standard von 1992
• Problem der Portierung einer Anwendung auf ein
  anderes Datenbanksystem (Problem der
  verschiedenen SQL-Dialekte)
• Forderung von SUN an die JDBC-Hersteller zur
  Sicherung eines minimalen Anspruches auf
  Standardisierung
• SUN stellt eine entsprechende Test-Suite zum
  Nachweis der Konformität von JDBC-Treibern bereit
  
• Kritisch ist die Verwendung von Funktionen die
  über den o.g. Standard hinausgehen

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Meistgenutzte Klassen des JDBC-API (import
  java.sql.)
• java.sql.DriverManager
• Verwalten der Datenbankverbindung
• java.sql.DriverConnection
• Verbindungsaufbau zur Datenbank
• java.sql.Statement
• beinhaltet den auszuführenden SQL-Befehl
• wird als ASCI-Zeichenkette übergeben
• java.sql.ResultSet
• Zugriff auf die Ergebnismenge des ausgeführten
  SQL-Befehls

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Öffnen einer Verbindung
• Bevor auf die DB zugegriffen werden bedarf es
  einer Verbindung
• Schritte beim Verbindungsaufbau
• Datenbanktreiber laden
• Initialisierung des Datenbanktreibers
• Erzeugen eines Verbindungsobjektes
• Verbindungsobjekt
• Bleibt während der gesamten Verbindung bestehen
• Lieferant für spezielle Objekte zur Abfrage
  Veränderung der DB

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Ausprägungen von getConnection (Verbindungsaufbau
  zur Datenbank)
• static Connection getConnection(
• string url
• )
• static Connection getConnection(
• string url, String user, String password
• )
• static Connection getConnection(
• string url, Properties info
• )

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Aufbau des Connection-Strings
• Besteht aus mehreren Teilen
• Durch Doppelpunkt voneinander getrennt
• 1. Teil immer jdbc
• 2. Teil Sub-Protokoll Angabe des konkreten
  Treibers
• Weitere Teile Treiberspezifisch
• Beispiele
• Firebird-DB
• con DriverManager.getConnection("jdbcfirebirds
  qllocalhost/3050DirDB","sysdba","masterkey")
• MySQL-DB
• con DriverManager.getConnection("jdbcmysql//l
  ocalhost/hs_mitarbeiter", "root", "")

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Erzeugen von Anweisungsobjekten
• Abfragen und Änderungen erfolgen mittels
  Anweisungsobjekten
• Implementieren das Interface Statement bzw.
  entspr. Subinterfaces
• Einfachste Form createStatement mit folgenden
  Methoden
• executeQuery (String sql)
• executeUpdate (String sql)
• Erzeugung unparametrisierter Abfragen und
  Änderungen der DB
• Rückgabe
• Einfacher numerischer Ergebniswert (Erfolg bzw.
  Misserfolg)
• Menge von Datenbanksätzen, als Ergebnis der
  Abfrage

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Statement-Objekte
• Häufig kostenintensive Ressourcen
• Belegung von Speicherplatz
• Belegung von Rechenzeit
• Erzeugung einer großen Anzahl sollte vermieden
  werden
• Besserer Stil
• Anlegen einer Reihe vordefinierter
  Statement-Objekte
• Mehrfache Verwendung von Statement-Objekten
• Allerdings besteht die Gefahr undefinierter
  Zustände

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Datenbankabfragen Verwendung der
  executeQuery-Methode
• public ResultSet executeQuery (String sql)
• throws SQLException
• Die oben dargestellte Methode erwartet eine für
  die Datenbank gültige SELECT-Anweisung (z.B.
  SELECT FROM kunden WHERE name Meier) und
  gibt einen ResultSet zurück. Das ResultSet
  repräsentiert die Ergebnismenge.
• Schrittweisen durchlaufen des ResultSet mittels
  der Methode next.
• boolean next()

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Datenbankabfragen Verwendung der
  executeQuery-Methode
• Zugriff auf die Spalten des durch next
  referenzierten Tupels
• getXXX (int n), Übergabe eines numerischen Wertes
• getXXX (String x), Übergabe eines Spaltennamens
• Ausgewählte Get-Methoden von ResultSet
• getBoolean
• getByte
• getDate
• getString
• getInt

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Datenbankänderungen Verwendung der
  executeUpdate-Methode
• public int executeUpdate (String sql)
• throws SQLException
• Die oben dargestellte Methode erwartet eine für
  die Datenbank gültige INSERT, UPDATE oder
  DELETE-Anweisung (z.B. INSERT INTO kunden VALUES
  (122, Meier, Andreas, 13509, Berlin,
  Wittestrasse 30H) bzw. eine DDL-Anweisung zum
  Ändern der Datenbankstruktur.
• Diese Methode gibt keine Ergebnismenge zurück!
• Bei Erfolg wird 1 zurückgegeben, andernfalls
  eines SQLException

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Datenbankanbindung mit JDBC

• Klasse SQLException (Ausnahmebehandlung)
• Verbindungsaufbau zur Datenbank ist
  fehlgeschlagen
• Probleme mit SQL-Anweisungen
• Syntaxfehler
• Semantische Fehler z.B. falsche Typisierung
• Behandlung einer SQLException
• catch (SQLException sqle)
• while (sqle ! null)
• System.err.println(sqle.toString())
• System.err.println(SQL-Status
  sqle.getSQLState())
• System.err.println(ErrorCode
  sqle.getSQLState())

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Beispiel für die Verwendung des JDBC-Interfaces
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JDBC-Beispiel

• Benötigte Software bzw. Systeme
• Laufende Firebird-Datenbank (z.B. mittels
  IBO-Console bearbeiten)
• http//sourceforge.net/projects/firebird
  firebird-jca-jdbc-driver
• firebirdsql-full.jar enthält alle benötigten
  Klassen
• firebirdsql.jar
• mini-concurrent.jar
• jaas.jar (Innerhalb des JDK 1.4)
• mini-j2ee.jar (JDBC classes)
• log4j-core.jar (Logging-Funktionalitäten)
• JDK 1.4.x - Setzen der Java-Umgebungsvariablen
• Unter WinXP Start Einstellungen
  Systemsteuerung System - Erweitert
• CLASSPATH ? .C\j2sdk1.4.2_08\lib\firebirdsql-ful
  l.jar
• JAVA_HOME ? C\j2sdk1.4.2_08

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JDBC-Beispiel

• Firebank-Datenbank mittels DDL aufsetzen
• Java-Programm implementieren
• Treiber laden Class.forName("org.firebirdsql.jdbc.
  FBDriver")
• Variable für Connection-Objekt private
  Connection con
• Datenbankverbindung (TreiberServerDatenbank)
  herstellen mit
• DriverManager.getConnection("jdbcfirebirdsqlloca
  lhost/3050C/Programme/Firebird/examples/employee
  .gdb","sysdba","masterkey")
• Treiber jdbcfirebirdsql
• Server localhost/3050
• Datenbank C/Programme/Firebird/examples/employee
  .gdb
• Nutzername/Passwort sysdba/masterkey

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JDBC-Beispiel
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JDBC-Beispiel

• import java.sql.
• public class JDBCTest
• // A. Schmietendorf Fachhochschule für
  Wirtschaft Berlin WS06/07
• // JDBC-Testbeispiel im Rahmen der Vorlesung
  Programmierung C/S-Systeme
• private Connection con
• private java.sql.Statement stm
• public static void main(String argv)
• new JDBCTest().access()

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JDBC-Beispiel

• public void access()
• try
• Class.forName("org.firebirdsql.jdbc.FBDriver")
  
• catch(ClassNotFoundException ex)
• System.out.println("Class.forName "
  ex.getMessage())
• try
• con DriverManager.getConnection("jdbcfirebir
  dsqllocalhost/3050C/Programme/Firebird/examples
  /employee.gdb","sysdba","masterkey")
• stm con.createStatement()
• stm.executeUpdate("INSERT INTO country VALUES
  ('Bulgaria','Leva')")
• System.out.println("Daten erfolgreich in die
  Datenbank eingetragen")

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JDBC-Beispiel

• System.out.println("Daten aus der
  Datenbanktabelle auslesen")
• ResultSet rs stm.executeQuery ("SELECT
  FROM country")
• while (rs.next ())
• String country rs.getString (1)
• String currency rs.getString (2)
• System.out.println(country " " currency)
• System.out.println("Ende der Datenausgabe - A.
  Schmietendorf")
• // Ressourcenffreigabe
• rs.close()
• con.close()
• catch (SQLException ex) System.out.println(ex
  .getMessage())

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JDBC-Beispiel

• Verwendung eines ResultSet-Objektes zur
  Ergebnisverwaltung der Anfrage
• Navigation über die Ergebnismenge erfolgt nach
  dem Cursor-Prinzip
• Weitersetzen des Cursors mit der Methode next
• Zeilenauswahl entspricht der aktuellen Position
  des Cursors
• Spaltenauswahl der aktuellen Tupel mit
  getXXX-Methode und Spaltenindex
• ResultSet rs stm.executeQuery ("SELECT
  FROM country")
• while (rs.next ())
• String country rs.getString (1)
• String currency rs.getString (2)
• System.out.println(country " " currency)

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JDBC-Beispiel
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Verwendung von Prepared Statements
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Prepared Statements

• Prepared Statements sind parametrisierte
  SQL-Anweisungen
• Werden deklariert und zum Vorkompilieren der DB
  übergeben
• Können später beliebig of ausgeführt werden
• Vorteile
• Vorbereitungssarbeiten werden nur einmal erledigt
• Syntaxanalyse
• Vorbereitung der Abfragestrategie und
  -optimierung
• Bessere Performance
• JDBC ? Prepared Statements im Interface
  PreparedStatement

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Prepared Statements

• Methode preparedStatement
• PreparedStatement pst con.preparedStatement (
• SELECT FROM ?
• )
• Parametrisierung von executeQuery bzw.
  executeUpdate
• Aufruf einer entsprechenden set-Methode je
  Fragezeichen
• Ausführung mittels executeQuery bzw. executeUpdate

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Prepared Statements
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Prepared Statements
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Prepared Statements

• public class DBClient
• public static void main(String args) throws
  Exception
• DBConnect MyDBConnect new DBConnect()
• // Suche ueber den Namen
• String res1 MyDBConnect.searchForName("Mueller
  ")
• System.out.print(res1)
• // Suche ueber die email-Adresse
• String res2 MyDBConnect.searchForEMail("schmid
  t_at_gmx.de")
• System.out.print(res2)
• // Suche ueber die Raumnummer
• String res3 MyDBConnect.searchForRaum("113")
• System.out.print(res3)

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Prepared Statements

• public class DBClient
• public static void main(String args) throws
  Exception
• DBConnect MyDBConnect new DBConnect()
• // Suche ueber den Namen
• String res1 MyDBConnect.searchForName("Mueller
  ")
• System.out.print(res1)
• // Suche ueber die email-Adresse
• String res2 MyDBConnect.searchForEMail("schmid
  t_at_gmx.de")
• System.out.print(res2)
• // Suche ueber die Raumnummer
• String res3 MyDBConnect.searchForRaum("113")
• System.out.print(res3)

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Prepared Statements
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Prepared Statements
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Prepared Statements
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Prepared Statements
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Weiterführende Themenstellungen zum
JDBC-Interface
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Transaktionssicherung

• Steuerung des Transaktionsverhalten der Datenbank
  über 3 Methoden des Connection-Objektes
• void commit()
• void rollback()
• void setAutoCommit (boolean autoCommit)
• Nach dem Aufbau einer JDBC-Verbindung
• DB im Auto-Commit-Modus (Vorgabe JDBC)
• Jede einzelne Anweisung gilt als separate TA
• Änderung mittes setAutoCommit (false)
• TA müssen explizit durch Aufruf von commit
  bestätigt werden
• Mittels rollback kann eine TA zurückgesetzt werden

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Transaktionssicherung

• Transaction Isolation Level (Beeinflussung des
  Sperrverhalten)
• Steuerung des Grades der Parallelität
• Hoher Transaction Level
• desto weniger Konsistenzprobleme
• geringerer Durchsatz, d.h. Performanceprobleme
• Niedriger Tranaction Level
• ggf. potentielle Konsistenzprobleme
• besseres Performanceverhalten

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Transaktionssicherung

• Verfügbare Transaction Isolation Level
• Connection.TRANSACTION_NONE
• Connection.TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED
• Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED
• Connection.TRANSACTION_REPEATABLE_READ
• Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE
• Lesen und Ändern des Transaction Isolation Level
• int getTransactionIsolation ( )
• void setTransactionIsolation ( )