Java中加載資料庫驅動的方式有幾種?背後的原理是什麼?

1、Class.forName()加載

這是最常見的一種方式，也是從早期沿用下來的方式。下面看一下在這背後發生的事情。

Driver接口

先來了解下java.sql.Driver接口，java.sql.Driver是所有JDBC驅動程序需要實現的接口。這個接口是提供給資料庫廠商使用的，不同廠商實現該接口的類名是不同的，例如MySQL 8.x的JDBC驅動的類名是：com.mysql.cj.jdbc.Driver。

Driver接口接口中一個connect方法，用來建立到資料庫的連接，，該方法的籤名如下所示：

Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException在程序中不需要直接去訪問這些實現了Driver接口的類，而是由驅動程序管理器去調用這些驅動。我們通過JDBC驅動程序管理器註冊每個驅動程序，使用驅動程序管理器類提供的方法來建立資料庫連接，而驅動程序管理器類的連接方法則調用驅動程序類的connect方法建立資料庫連接，如下圖所示：

JDBC驅動程序管理器與JDBC驅動程序通信

加載JDBC驅動是調用Class類的靜態方法forName，向其傳遞要加載的JDBC驅動的類名。在運行時，類加載器從CLASSPATH路徑中定位和加載JDBC驅動類。在加載驅動程序類後，需要註冊驅動程序類的一個實例。

DriverManager類是驅動程序管理器類，負責管理驅動程序，這個類中所有的方法都是靜態的。在DriverManager類中提供了registerDriver方法來註冊驅動程序類的實例，該方法的籤名如下所示：

public static void registerDriver(Driver driver) throws SQLException加載與註冊JDBC驅動

加載JDBC驅動是調用Class類的靜態方法forName，向其傳遞要加載的JDBC驅動的類名。在運行時，類加載器從CLASSPATH路徑中定位和加載JDBC驅動類。在加載驅動程序類後，需要註冊驅動程序類的一個實例。

DriverManager類是驅動程序管理器類，負責管理驅動程序，這個類中所有的方法都是靜態的。在DriverManager類中提供了registerDriver方法來註冊驅動程序類的實例，該方法的籤名如下所示：

public static void registerDriver(Driver driver) throws SQLException通常不需要我們親自去調用registerDriver方法來註冊驅動程序類的實例，因為實現Driver接口的驅動程序類都包含了靜態代碼塊，在這個靜態代碼塊中，會調用DriverManager.registerDriver方法來註冊自身的一個實例。當這個類被加載時（調用Class.forName），類加載器會執行該類的靜態代碼塊，從而註冊驅動程序類的一個實例。

下面我們看一下MySQL 8.0.20的驅動程序類對自身實例註冊的代碼片段。

MySQL 8.0.20 JDBC驅動程序類的代碼片段// com.mysql.cj.jdbc.Driver

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {

//

// Register ourselves with the DriverManager

//

static {

try {

java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());

} catch (SQLException E) {

throw new RuntimeException("Can't register driver!");

}

}

...

}

可以看到Driver類所包含的靜態代碼塊是調用DriverManager類的靜態方法registerDriver來註冊Driver類的實例。

2、服務加載

JDBC API定義了Driver接口，不同的資料庫廠商給出該接口的實現，如果廠商遵循SPI機制，那麼就可以利用服務加載器來找到並加載Driver實現類。

用解壓縮軟體打開mysql-connector-java-8.0.20.jar，可以看到在METF-INF\services目錄下有一個java.sql.Driver文件，文件內容如下：

com.mysql.cj.jdbc.Driver

這正是MySQL的JDBC驅動的類名。

查看java.sql.DriverManager類的原始碼，可以發現在ensureDriversInitialized方法中，實現了JDBC驅動類的加載，如以下代碼所示。

DriverManager類的ensureDriversInitialized方法// java.sql.DriverManager

private static void ensureDriversInitialized() {

if (driversInitialized) {

return;

}

synchronized (lockForInitDrivers) {

if (driversInitialized) {

return;

}

String drivers;

try {

drivers = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<String>() {

public String run() {

return System.getProperty(JDBC_DRIVERS_PROPERTY);

}

});

} catch (Exception ex) {

drivers = null;

}

AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {

public Void run() {

ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);

Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();

try {

while (driversIterator.hasNext()) {

driversIterator.next();

}

} catch (Throwable t) {

// Do nothing

}

return null;

}

});

println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);

if (drivers != null && !drivers.equals("")) {

String[] driversList = drivers.split(":");

println("number of Drivers:" + driversList.length);

for (String aDriver : driversList) {

try {

println("DriverManager.Initialize: loading " + aDriver);

Class.forName(aDriver, true,

ClassLoader.getSystemClassLoader());

} catch (Exception ex) {

println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);

}

}

}

driversInitialized = true;

println("JDBC DriverManager initialized");

}

}

熟悉的配方，熟悉的味道。只要mysql-connector-java-8.0.20.jar在類路徑中能夠找到，DriverManager就可以利用SPI機制找到並加載MySQL的JDBC驅動類。換句話說，對於支持SPI機制的JDBC驅動，可以不用調用Class.forName來加載驅動類。

3、系統變量

上述代碼中有如下一句代碼：

System.getProperty(JDBC_DRIVERS_PROPERTY);

JDBC_DRIVERS_PROPERTY是DriverManager類中定義的一個私有的靜態字符串常量，值為：jdbc.drivers。

還有一種設置JDBC驅動類名的方式就是利用系統屬性jdbc.drivers來設置，在執行程序時，使用-D選項給出JDBC驅動的類名，如下所示：

java -Djdbc.drivers=com.mysql.cj.jdbc.Driverch24.GetDBInfo

如果要設置多個JDBC驅動類名，以冒號（:）分隔即可。採用這種方式，也不需要調用Class.forName。這種方式並不常用。

由於歷史遺留原因，大多數的資料庫訪問程序中，仍然習慣使用Class.forName來加載JDBC驅動類。

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