在Java中呼叫預存程序(詳細)

 本文闡述如何使用DBMS預存程序。我闡述了使用預存程序的基本的和高級特性，例如回傳ResultSet。本文假設你對DBMS和JDBC已經非常熟悉，也假設你能夠毫無障礙地閱讀其它語言寫成的程式碼（即不是Java的語言），但是，並不要求你有任何預存程序的程式經驗。 
預存程序是指保存在資料庫並在資料庫端執行的程式。你可以使用特殊的語法在Java類別中呼叫預存程序。呼叫時，預存程序的名稱及指定的參數會透過JDBC連線傳送給DBMS，執行預存程序並透過連線（如果有）傳回結果。 
使用預存程序擁有和使用基於EJB或CORBA這樣的應用伺服器一樣的好處。差別是預存程序可以從許多流行的DBMS中免費使用，而應用程式伺服器大都非常昂貴。這不只是許可證費用的問題。使用應用程式伺服器所需花費的管理、編寫程式碼的費用，以及客戶程式所增加的複雜性，都可以透過DBMS中的預存程序所整個地替代。 
你可以使用Java，Python，Perl或C編寫預存程序，但通常使用你的DBMS所指定的特定語言。 Oracle使用PL/SQL，PostgreSQL使用pl/pgsql，DB2使用Procedural SQL。這些語言都非常相似。在它們之間移植預存程序並不比在Sun的EJB規範不同實現版本之間移植Session Bean困難。並且，預存程序是為嵌入SQL所設計，這使得它們比Java或C等語言更友善地方式表達資料庫的機制。 
因為預存程序運行在DBMS自身，這可以幫助減少應用程式中的等待時間。不是在Java程式碼中執行4個或5個SQL語句，只需要在伺服器端執行1個預存程序。網路上的資料往返次數的減少可以戲劇性地優化效能。 

使用預存程序 

簡單的舊的JDBC透過CallableStatement類別支援預存程序的呼叫。該類別實際上是PreparedStatement的子類別。假設我們有一個poets資料庫。資料庫中有一個設定詩人逝世年齡的儲存過程。以下是對老酒鬼Dylan Thomas（old soak Dylan Thomas，不指定是否有關典故、文化，請批評指正。譯註）進行調用的詳細代碼： 

try{
       int age = 39;
      String poetName = "dylan thomas";
      CallableStatement proc = connection.prepareCall("{ call set_death_age(?, ?) }");
      proc.setString(1, poetName);
      proc.setInt(2, age);
      cs.execute();
}catch (SQLException e){ // ....}

 

傳給prepareCall。調用的書寫規範。它指定了預存程序的名稱，？代表了你需要指定的參數。 
和JDBC整合是預存程序的一個很大的便利：為了從應用程式中呼叫預存程序，不需要存根（stub）類別或設定文件，除了你的DBMS的JDBC驅動程式外什麼也不需要。 
當這段程式碼執行時，資料庫的預存程序就被呼叫。我們沒有去獲取結果，因為該預存程序不會傳回結果。執行成功或失敗將透過例外得知。失敗可能意味著呼叫預存程序時的失敗（例如提供的一個參數的類型不正確），或者一個應用程式的失敗（例如拋出例外指示在poets資料庫中並不存在“Dylan Thomas”） 

結合SQL操作與預存程序 

映射Java物件到SQL表中的資料行相當簡單，但通常需要執行幾個SQL語句；可能是一個SELECT查找ID，然後一個INSERT插入指定ID的資料。在高度規格化（符合更高的範式，譯註）的資料庫模式中，可能需要多個表格的更新，因此需要更多的語句。 Java程式碼會很快地膨脹，每個語句的網路開銷也迅速增加。 
將這些SQL語句轉移到一個預存程序中將大幅簡化程式碼，只涉及一次網路呼叫。所有關聯的SQL操作都可以在資料庫內部發生。並且，儲存過程語言，例如PL/SQL，允許使用SQL語法，這比Java程式碼更自然。以下是我們早期的預存過程，使用Oracle的PL/SQL語言編寫： 

create procedure set_death_age(poet VARCHAR2, poet_age NUMBER)
      poet_id NUMBER;
      begin SELECT id INTO poet_id FROM poets WHERE name = poet;
      INSERT INTO deaths (mort_id, age) VALUES (poet_id, poet_age);
end set_death_age;

很獨特？不。我敢打賭你一定期待看到一個poets表上的UPDATE。這也暗示了使用預存程序實作是多麼容易的一件事情。 set_death_age幾乎可以肯定是一個很爛的實作。我們應該在poets表中新增一列來儲存逝世年齡。 Java程式碼中並不關心資料庫模式是怎麼實現的，因為它只呼叫預存程序。我們以後可以改變資料庫模式以提高效能，但是我們不必修改我們程式碼。 
下面是呼叫上面預存程序的Java程式碼： 

public static void setDeathAge(Poet dyingBard, int age) throws SQLException{
      Connection con = null;
      CallableStatement proc = null;
      try {
           con = connectionPool.getConnection();
           proc = con.prepareCall("{ call set_death_age(?, ?) }");
           proc.setString(1, dyingBard.getName());
            proc.setInt(2, age);
            proc.execute();
}
     finally {  
           try { proc.close(); }
           catch (SQLException e) {}  
            con.close();
     }
}

为了确保可维护性，建议使用像这儿这样的static方法。这也使得调用存储过程的代码集中在一个简单的模版代码中。如果你用到许多存储过程，就会发现仅需要拷贝、粘贴就可以创建新的方法。因为代码的模版化，甚至也可以通过脚本自动生产调用存储过程的代码。 

Functions 

存储过程可以有返回值，所以CallableStatement类有类似getResultSet这样的方法来获取返回值。当存储过程返回一个值时，你必须使用registerOutParameter方法告诉JDBC驱动器该值的SQL类型是什么。你也必须调整存储过程调用来指示该过程返回一个值。 
下面接着上面的例子。这次我们查询Dylan Thomas逝世时的年龄。这次的存储过程使用PostgreSQL的pl/pgsql： 

create function snuffed_it_when (VARCHAR) returns integer 'declare
                 poet_id NUMBER;
                 poet_age NUMBER;
begin
--first get the id associated with the poet.
               SELECT id INTO poet_id FROM poets WHERE name = $1;
--get and return the age.
                 SELECT age INTO poet_age FROM deaths WHERE mort_id = poet_id;
return age;
end;' language 'pl/pgsql';

另外，注意pl/pgsql参数名通过Unix和DOS脚本的$n语法引用。同时，也注意嵌入的注释，这是和Java代码相比的另一个优越性。在Java中写这样的注释当然是可以的，但是看起来很凌乱，并且和SQL语句脱节，必须嵌入到Java String中。 
下面是调用这个存储过程的Java代码： 

connection.setAutoCommit(false);
CallableStatement proc = connection.prepareCall("{ ? = call snuffed_it_when(?) }");
proc.registerOutParameter(1, Types.INTEGER);
proc.setString(2, poetName);
cs.execute();
int age = proc.getInt(2);

如果指定了错误的返回值类型会怎样？那么，当调用存储过程时将抛出一个RuntimeException，正如你在ResultSet操作中使用了一个错误的类型所碰到的一样。 

复杂的返回值 

关于存储过程的知识，很多人好像就熟悉我们所讨论的这些。如果这是存储过程的全部功能，那么存储过程就不是其它远程执行机制的替换方案了。存储过程的功能比这强大得多。 
当你执行一个SQL查询时，DBMS创建一个叫做cursor（游标）的数据库对象，用于在返回结果中迭代每一行。ResultSet是当前时间点的游标的一个表示。这就是为什么没有缓存或者特定数据库的支持，你只能在ResultSet中向前移动。 
某些DBMS允许从存储过程中返回游标的一个引用。JDBC并不支持这个功能，但是Oracle、PostgreSQL和DB2的JDBC驱动器都支持在ResultSet上打开到游标的指针（pointer）。 
设想列出所有没有活到退休年龄的诗人，下面是完成这个功能的存储过程，返回一个打开的游标，同样也使用PostgreSQL的pl/pgsql语言： 

create procedure list_early_deaths () return refcursor as 'declare
      toesup refcursor;
begin
      open toesup for SELECT poets.name, deaths.age FROM poets, deaths -- all entries in deaths are for poets. -- but the table might become generic.
      WHERE poets.id = deaths.mort_id AND deaths.age < 60;
      return toesup;
end;&#39; language &#39;plpgsql&#39;;

下面是调用该存储过程的Java方法，将结果输出到PrintWriter： 
PrintWriter: 

static void sendEarlyDeaths(PrintWriter out){
      Connection con = null;
      CallableStatement toesUp = null;
      try {
          con = ConnectionPool.getConnection();
           // PostgreSQL needs a transaction to do this... con.
          setAutoCommit(false); // Setup the call.
          CallableStatement toesUp = connection.prepareCall("{ ? = call list_early_deaths () }");
           toesUp.registerOutParameter(1, Types.OTHER);
           toesUp.execute();
           ResultSet rs = (ResultSet) toesUp.getObject(1);
           while (rs.next()) {
                  String name = rs.getString(1);
                  int age = rs.getInt(2);
                  out.println(name + " was " + age + " years old.");
            }
            rs.close();
         }  
       catch (SQLException e) { // We should protect these calls. toesUp.close(); con.close();
      }
}

因为JDBC并不直接支持从存储过程中返回游标，我们使用Types.OTHER来指示存储过程的返回类型，然后调用getObject()方法并对返回值进行强制类型转换。 
这个调用存储过程的Java方法是mapping的一个好例子。Mapping是对一个集上的操作进行抽象的方法。不是在这个过程上返回一个集，我们可以把操作传送进去执行。本例中，操作就是把ResultSet打印到一个输出流。这是一个值得举例的很常用的例子，下面是调用同一个存储过程的另外一个方法实现： 

public class ProcessPoetDeaths{
      public abstract void sendDeath(String name, int age);
}
      static void mapEarlyDeaths(ProcessPoetDeaths mapper){
      Connection con = null;
      CallableStatement toesUp = null;
      try {
           con = ConnectionPool.getConnection();
           con.setAutoCommit(false);
           CallableStatement toesUp = connection.prepareCall("{ ? = call list_early_deaths () }");
            toesUp.registerOutParameter(1, Types.OTHER);
            toesUp.execute();
            ResultSet rs = (ResultSet) toesUp.getObject(1);
           while (rs.next()) {
           String name = rs.getString(1);
           int age = rs.getInt(2);
          mapper.sendDeath(name, age);
}
rs.close();
} catch (SQLException e) { // We should protect these calls. toesUp.close();
con.close();
}
}

这允许在ResultSet数据上执行任意的处理，而不需要改变或者复制获取ResultSet的方法： 

static void sendEarlyDeaths(final PrintWriter out){
            ProcessPoetDeaths myMapper = new ProcessPoetDeaths() {
                                public void sendDeath(String name, int age) {
                                                    out.println(name + " was " + age + " years old.");
                               }
           };
mapEarlyDeaths(myMapper);
}

这个方法使用ProcessPoetDeaths的一个匿名实例调用mapEarlyDeaths。该实例拥有sendDeath方法的一个实现，和我们上面的例子一样的方式把结果写入到输出流。当然，这个技巧并不是存储过程特有的，但是和存储过程中返回的ResultSet结合使用，是一个非常强大的工具。 

结论 

存储过程可以帮助你在代码中分离逻辑，这基本上总是有益的。这个分离的好处有： 
• 快速创建应用，使用和应用一起改变和改善的数据库模式。  
• 数据库模式可以在以后改变而不影响Java对象，当我们完成应用后，可以重新设计更好的模式。 
• 存储过程通过更好的SQL嵌入使得复杂的SQL更容易理解。 
• 编写存储过程比在Java中编写嵌入的SQL拥有更好的工具－－大部分编辑器都提供语法高亮！ 
• 存储过程可以在任何SQL命令行中测试，这使得调试更加容易。 

并不是所有的数据库都支持存储过程，但是存在许多很棒的实现，包括免费/开源的和非免费的，所以移植并不是一个问题。Oracle、PostgreSQL和DB2都有类似的存储过程语言，并且有在线的社区很好地支持。 
存储过程工具很多，有像TOAD或TORA这样的编辑器、调试器和IDE，提供了编写、维护PL/SQL或pl/pgsql的强大的环境。 
存储过程确实增加了你的代码的开销，但是它们和大多数的应用服务器相比，开销小得多。如果你的代码复杂到需要使用DBMS，我建议整个采用存储过程的方式。

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