非连接行集在基于Java的B/S系统中的应用

孙 璐

0 引言

MVC设计模式被广泛应用于 B/S架构的应用系统开发，采用MVC设计模式，我们可以将表现层、业务层分离，构建低耦合度的应用。采用Java开发Web应用可以采用几种符合 MVC 设计模式的开发手段，例如JSP(V)-Servlet(C)-JavaBean/EJB(M)，或者JSP(V)-JavaBean(C)-JavaBean/EJB(M)等，每种开发手段各有优劣，具体使用要看使用者的习惯及项目的需求特点[1]。不管何种开发方式，表现层都是采用JSP实现。与JavaBean、Servlet、EJB等纯采用Java开发的程序不同，混合了HTML和Java语言（在HTML中会夹杂着Java语言或JSP标记），部署在JSP服务器后再由服务器动态编译为Servlet程序执行，原始的 JSP程序的逻辑相对于纯 Java的 JavaBean、Servlet、EJB而言，要混乱的多，是比较容易出错的地方，也是程序调试的难点。如果是实现一般功能的JSP程序，问题还不大，但是涉及到数据库应用，就比较复杂了，尤其是查询类的程序，如果 JSP程序中出现异常，很有可能使得JSP中引用的数据连接没有关闭，将直接影响后端的数据库服务器，严重者将使得数据库服务器因会话溢出而崩溃[2]。

之所以可能出现这类问题，原因是大多数使用者在开发JSP程序时，喜欢使用面向连接的行集对象ResultSet，面向连接的行集对象在JSP容器（JSP Container）不缓存数据集的内容，数据集的内容缓存在数据库服务器的相应会话（Session）中，但是使用时，需要一直保持数据库连接处于活动（Alive）状态，一旦数据库连接关闭，该行集就不能再使用。而在JSP中，如果使用行集对象，则要保证无论在JSP中出现何种预知或无法预知的结果（包括错误），该JSP程序必须能关闭数据连接，这对一些比较复杂的JSP程序而言，相当不容易。而本文所述的非连接行集对象CacheRowSet可以在短暂连接数据源并获取数据后，脱离数据源而使用（即可以立刻关闭数据连接），解决了这类矛盾。

1 问题的提出

为什么基于Java的B/S数据库应用中，当数据库连接没有关闭时，会出现上节提到的数据库会话溢出的问题呢？Java虚拟机不是有自动垃圾回收(Garbage Collection)的功能吗？要想回答这个问题，我们需要对Java及JDBC作一个简介。

Java是Sun公司推出的Java程序设计语言和Java平台的总称。Java语言是一种面向对象的、解释型的、多线程的动态语言，与传统的应用程序不同，Java程序采用字节码格式，独立于操作系统及硬件平台，运行于专用的 Java平台之中，良好的可移植性使得其得到了迅速的普及。

Java平台由 Java虚拟机(JVM)和 Java 应用编程接口(Java API)构成。Java虚拟机为Java程序提供屏蔽了操作系统与硬件差异的虚拟计算机运行环境，在它的隔离下，Java程序不需要从操作系统或硬件平台上直接获取资源（如内存、寄存器等），而改由使用JVM提供的资源（字节码指令集、JVM寄存器、栈、垃圾回收堆等），Java对象所需的存储空间是在垃圾回收堆上分配的，垃圾回收堆为 Java程序中的对象分配内存空间，管理内存的使用，并在对象使用完毕，不再被程序引用时，自动将其回收到堆中，Java程序不需要也无法自己控制内存的使用。Java API为Java程序提供了一个独立于操作系统的标准编程接口，它本身是使用Java语言编写的，包括了很多标准的预定义的类库，用于支持完成某些功能，如GUI设计、I/O、网络编程、数据库操作等，可以极大的提高Java程序的开发效率。Java API已经从1.1版发展到1.6版[3,4]。

JDBC（Java Database Connectivity）即是Java API中的一组包（Package），提供连接各种关系数据库的统一接口,可以为多种关系数据库提供统一访问，它由一组用 Java语言编写的类和接口组成。其中，包java.sql由JDK1.x开始提供，包括了Connection（数据库连接）、CallableStatement（存储过程调用）、PreparedStatement（SQL命令调用）、ResultSet（面向连接的行集）等接口，包 javax.sql、javax.sql.rowset由JDK1.4开始提供（即JDBC3.0以上），包括 DataSource（数据源连接）、RowSet（添加了 JavaBeans属性）、CachedRowSet（非面向连接行集）、WebRowSet（RowSet的XML文档格式）等接口[5]。以查询应用为例，如果使用普通的行集对象，用JDBC开发的流程一般如下：

1) 创建数据库连接对象，建立数据库连接，有异常转步骤5；

2) 构建查询SQL语句，有异常转步骤5；

3) 执行语句，创建行集对象，有异常转步骤5；

4) 遍历行集对象，显示数据，有异常转步骤5；

5) 关闭数据库连接，释放连接对象；

可以看出，程序要求任何时候都必须通过主动关闭数据库来释放连接对象，而不是指望 Java的垃圾自动回收机制起作用，为什么会这样呢？并不是 Java的垃圾回收机制在这种情况下不起作用了，而是 Java的垃圾回收机制，仅会回收连接对象本身（即释放了JVM宿主的内存资源），而不能释放数据库服务器上的连接会话（Connection Sessions）资源。

由于JDBC与数据库服务器间通过TCP/IP方式通讯，一旦连接，数据库服务器会为该连接创建一个专门的会话（session）以管理该连接，每个会话拥有数据库服务器分配的一定资源（如内存等），用于该会话所对应的TCP连接上的各项任务执行，如果客户机不再需要使用一个连接，必须显式地关闭连接以通知数据库服务器回收会话资源，否则，在数据库服务器上将出现许多处于空闲（Idle）状态的会话，占用数据库服务器的内存资源，并影响数据库服务器的性能，更有甚者，这种空闲会话除非数据库服务器重启，否则不会自行回收，一旦达到上限，数据库服务器势必因内存耗尽而无法使用，这就是引言中所指的“会话溢出”。

当然，在程序结构严谨的纯 Java的程序中，如 Java Application、Applet、Servlet、JavaBean、EJB等，管理好数据库连接，在所有可能的程序出口显式关闭数据库连接并不是什么难事，因此使用面向连接的行集对象并无不可，还可以减小应用服务器的负担，但在混合了 HTML、Java、JSP标记、Javascript等的JSP程序中，要做到这一点就不太容易了，页面越复杂，打开的行集数目越多，显示的数据内容越分散，页面中的分支越多，越是容易出现问题，而且当页面程序数量比较大时（一个B/S应用系统，JSP页面程序经常数以百计），非常难定位发生问题的JSP程序。因为一些造成数据库连接没有关闭而结束的 JSP程序并不会在用户端出现错误信息，因此使用者往往无法察觉到这类问题，而数据库会话溢出也需要很长时间才会发生，这主要取决于发生问题的JSP程序代码被调用的次数、数据库服务器的内存以及B/S系统是否需要长期连续运行，有时候是几天，有时候可能会是几周，对于不需要连续运行的B/S系统，这种现象可能永远也不会出现。而一旦发生了“会话溢出”，除了重启数据库服务器以外，别无它法，这将暂时中止应用系统的服务，对于提供公众服务的B/S应用系统而言，将是个灾难。

使用 JDBC3.0中提供的非连接行集接口，可以事半功倍地解决上述问题，下面我们以一个例子展示一下两种不同行集接口的使用区别。

2 案例说明

为了方便表述，我们假设要开发一个学生学籍管理系统，其中有一项功能是根据查询条件，查询符合条件的学生资料的页面，数据库服务器及数据结构如表1、2所示：

表1 数据库服务器信息

表2 表tblStudent数据结构

功能要求：可以根据学生序号、学生学号或姓名模糊查询学生资料，查询结果以列表方式展示。

3 系统设计

3.1 设计思路

如前文所述，基于Java的B/S应用采用MVC设计模式开发有多种实施手段，为了简化设计，本例采用JSP(View)-JavaBean(Modulel)-JavaBean(Control)方式开发，表3是本例中用到的各程序的说明：

表3 程序说明

因文章篇幅所限，下面仅概略展示本例所涉及程序的方法说明、主要代码及设计的重要部分。

3.2 数据库连接

JdbcDriver.java用于创建及释放Oracle数据库连接，主要方法包括两个[6]：

1) Connection CreateOracleConnection()：创建 Oracle数据库连接并返回Connection对象。

2) boolean FreeConnection(Connection connection)：释放连接。

3.3 查询条件

查询条件程序ConditionBean.java是一个符合JavaBean规范的 Java程序，本例可作为查询条件的包括学生序号、学生代码、学生姓名，因此对于每个条件需要提供一对set/get方法，如以学生姓名为例，代码如下：

3.4 返回结果

返回结果程序 ResultBean.java也是一个符合 JavaBean规范的 Java程序，本例中因为要比较两种不同行集对象的应用区别，因此ResultBean.java包含两个方法分别输出两种行集结果，代码如下[7]：

3.5 查询处理程序

查询程序的主要逻辑如下：

1) 创建数据库连接；

2) 接收查询条件，构建SQL语句；

3) 执行SQL语句，获取行集对象；

4) 如果是非连接行集对象，可以释放数据库连接并返回行集对象，否则直接返回行集对象；

主要代码如下：

注意上面代码中的粗斜体部分。

3.6 结果页面程序

查询结果的显示在JSP程序中处理，对于使用连接行集而言，需要在页面的处理过程中，保持数据库连接处于打开状态，一直到离开页面才可以以显式方式释放数据库连接，而对于非连接行集就不需要这个过程了，这样，程序的处理

逻辑更清晰。因篇幅所限，下面仅给出使用连接行集时的代码，注意粗斜体部分的连接释放处理。

4 结束语

本文以一个实例展示了非连接行集在 B/S系统开发中的应用，事实上，非连接行集比连接行集更适合数据库查询一类的应用的开发，且系统具有开发效率高、维护成本低的优点，本例的设计思想，被笔者在许多应用项目中都曾经使用过，效果非常不错，具有良好的应用前景。

[1] 袁梅冷,黄烟波,黄家林,翁艳彬. J2EE应用模型中 MVC软件体系结构的研究与应用[J] . 计算机应用研究,2003,( 3):147-149.

[2] Nourie D. Java Technologies for Web Applications[EB/OL] .Http://java.sun.com/developer/technicalArticles/t ools/webapps_1/, (2006-11-15).

[3] SUN Co. The Java Language Specification, Third Edition[EB/OL] .Http://java.sun.com/docs/books/jls/third_edition/html/j3TOC.html, 2005.

[4] SUN Co. Java 2 Platform, Standard Edition, v1.4.2 API specification [EB/OL] . Http://java.sun.com/j2se/1.4.2/docs/api/, 2003.

[5] SUN Co. Getting Started with the JDBC API[EB/OL] .Http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/jdbc/getstart/Ge ttingStartedTOC.fm.html, 2003.

[6] Oracle Co. Oracle9i Java Developer's Guide, Release 2[M/CD] . Oracle Co. March 2002.

[7] （美）霍斯特曼. JAVA核心技术卷 II：高级特性 [M] .陈昊鹏,等译.北京:机械工业出版社,2008: 202-256.