JDBC性能技巧

介紹
開發一個注重性能的JDBC應用程序不是一件容易的事. 當你的代碼運行很慢的時候JDBC驅動程序並不會拋出異常告訴你.

本系列的性能提示將為改善JDBC應用程序的性能介紹一些基本的指導原則，這其中的原則已經被許多現有的JDBC應用程序編譯運行並驗證過。 這些指導原則包括:

* 正確的使用數據庫MetaData方法
* 只獲取需要的數據
* 選用最佳性能的功能
* 管理連接和更新

以下這些一般性原則可以幫助你解決一些公共的JDBC系統的性能問題.

選用JDBC對象和方法

本節的指導原則將幫助你在選用JDBC的對象和方法時哪些會有最好的性能.
在存儲過程中使用參數標記作為參數

當 調用存儲過程時, 應總是使用參數標記(?)來代替字面上的參數. JDBC驅動能調用數據庫的存儲過程, 也能被其它的SQL查詢執行, 或者直接通過遠程進程調用(RPC)的方式執行. 當你將存儲過程作為一個SQL查詢執行時, 數據庫要解析這個查詢語句, 校驗參數並將參數轉換為正確的數據類型.

要記住, SQL語句總是以字符串的形式送到數據庫, 例如, 「{call getCustName (12345)}」. 在這裡, 即使程序中將參數作為整數賦給了getSustName, 而實現上參數還是以字符串的形式傳給了服務器. 數據庫會解析這個SQL查詢, 並且根據metadata來決定存儲過程的參數類型, 然後分解出參數"12345", 然後在最終將存儲過程作為一個SQL查詢執行之前將字串'12345』轉換為整型數.

按RPC方式調用時, 之前那種SQL字符串的方式要避免使用. 取而代之, JDBC驅動會構造一個網絡packet, 其中包含了本地數據類型的參數，然後執行遠程調用.

案例 1

在這個例子中, 存儲過程不能最佳的使用RPC. 數據庫必須將這作為一個普通的語言來進行解析，校驗參數類型並將參數轉換為正確的數據類型，最後才執行這個存儲過程.
CallableStatement cstmt = conn.prepareCall (
"{call getCustName (12345)}");
ResultSet rs = cstmt.executeQuery ();

案例 2

在這個例子中, 存儲過程能最佳的執行RPC. 因為程序避免了字面的的參數, 使用特殊的參數來調用存儲過程, JDBC驅動能最好以RPC方式直接來執行存儲過程. SQL語言上的處理在這裡被避免並且執行也得到很大的改善.
CallableStatement cstmt - conn.prepareCall (
"{call getCustName (?)}");
cstmt.setLong (1,12345);
ResultSet rs = cstmt.executeQuery();
使用Statement而不是PreparedStatement對象

JDBC 驅動的最佳化是基於使用的是什麼功能. 選擇PreparedStatement還是Statement取決於你要怎麼使用它們. 對於只執行一次的SQL語句選擇Statement是最好的. 相反, 如果SQL語句被多次執行選用PreparedStatement是最好的.

PreparedStatement 的第一次執行消耗是很高的. 它的性能體現在後面的重複執行. 例如, 假設我使用Employee ID, 使用prepared的方式來執行一個針對Employee表的查詢. JDBC驅動會發送一個網絡請求到數據解析和優化這個查詢. 而執行時會產生另一個網絡請求. 在JDBC驅動中，減少網絡通訊是最終的目的. 如果我的程序在運行期間只需要一次請求, 那麼就使用Statement. 對於Statement, 同一個查詢只會產生一次網絡到數據庫的通訊.

對於使用 PreparedStatement池的情況下, 本指導原則有點複雜. 當使用PreparedStatement池時, 如果一個查詢很特殊, 並且不太會再次執行到, 那麼可以使用Statement. 如果一個查詢很少會被執行,但連接池中的Statement池可能被再次執行, 那麼請使用PreparedStatement. 在不是Statement池的同樣情況下, 請使用Statement.
使用PreparedStatement的Batch功能

Update 大量的數據時, 先Prepare一個INSERT語句再多次的執行, 會導致很多次的網絡連接. 要減少JDBC的調用次數改善性能, 你可以使用PreparedStatement的AddBatch()方法一次性發送多個查詢給數據庫. 例如, 讓我們來比較一下下面的例子.

例 1: 多次執行Prepared Statement
PreparedStatement ps = conn.prepareStatement(
"INSERT into employees values (?, ?, ?)");

for (n = 0; n < 100; n++) {

ps.setString(name[n]);
ps.setLong(id[n]);
ps.setInt(salary[n]);
ps.executeUpdate();
}

例 2: 使用Batch
PreparedStatement ps = conn.prepareStatement(
"INSERT into employees values (?, ?, ?)");

for (n = 0; n < 100; n++) {

ps.setString(name[n]);
ps.setLong(id[n]);
ps.setInt(salary[n]);
ps.addBatch();
}
ps.executeBatch();

在 例 1中, PreparedStatement被用來多次執行INSERT語句. 在這裡, 執行了100次INSERT操作, 共有101次網絡往返. 其中,1次往返是預儲statement, 另外100次往返執行每個迭代. 在例2中, 當在100次INSERT操作中使用addBatch()方法時, 只有兩次網絡往返. 1次往返是預儲statement, 另一次是執行batch命令. 雖然Batch命令會用到更多的數據庫的CPU週期, 但是通過減少網絡往返，性能得到提高. 記住, JDBC的性能最大的增進是減少JDBC驅動與數據庫之間的網絡通訊.
選擇合適的光標類型

選擇適用的光標類型以最大限度的適用你的應用程序. 本節主要討論三種光標類型的性能問題.
對於從一個表中順序讀取所有記錄的情況來說, Forward-Only型的光標提供了最好的性能. 獲取表中的數據時, 沒有哪種方法比使用Forward-Only型的光標更快. 但不管怎樣, 當程序中必須按無次序的方式處理數據行時, 這種光標就無法使用了.

對 於程序中要求與數據庫的數據同步以及要能夠在結果集中前後移動光標, 使用JDBC的Scroll-Insensitive型光標是較理想的選擇. 此類型的光標在第一次請求時就獲取了所有的數據(當JDBC驅動採用'lazy'方式獲取數據時或許是很多的而不是全部的數據)並且儲存在客戶端. 因此, 第一次請求會非常慢, 特別是請求長數據時會理嚴重. 而接下來的請求並不會造成任何網絡往返(當使用'lazy'方法時或許只是有限的網絡交通) 並且處理起來很快. 因為第一次請求速度很慢, Scroll-Insensitive型光標不應該被使用在單行數據的獲取上. 當有要返回長數據時, 開發者也應避免使用Scroll-Insensitive型光標, 因為這樣可能會造成內存耗盡. 有些Scroll-Insensitive型光標的實現方式是在數據庫的臨時表中緩存數據來避免性能問題, 但多數還是將數據緩存在應用程序中.

Scroll -Sensitive型光標, 有時也稱為Keyset-Driven光標, 使用標識符, 像數據庫的ROWID之類. 當每次在結果集移動光標時, 會重新該標識符的數據. 因為每次請求都會有網絡往返, 性能可能會很慢. 無論怎樣, 用無序方式的返回結果行對性能的改善是沒有幫助的.

現 在來解釋一下這個, 來看這種情況. 一個程序要正常的返回1000行數據到程序中. 在執行時或者第一行被請求時, JDBC驅動不會執行程序提供的SELECT語句. 相反, 它會用鍵標識符來替換SELECT查詢, 例如, ROWID. 然後修改過的查詢都會被驅動程序執行，跟著會從數據庫獲取所有1000個鍵值. 每一次對一行結果的請求都會使JDBC驅動直接從本地緩存中找到相應的鍵值, 然後構造一個包含了'WHERE ROWID=？'子句的最佳化查詢, 再接著執行這個修改過的查詢, 最後從服務器取得該數據行.

當程序無法像Scroll-Insensitive型光標一樣提供足夠緩存時, Scroll-Sensitive型光標可以被替代用來作為動態的可滾動的光標.
使用有效的getter方法

JDBC 提供多種方法從ResultSet中取得數據, 像getInt(), getString(), 和getObject()等等. 而getObject()方法是最泛化了的, 提供了最差的性能。 這是因為JDBC驅動必須對要取得的值的類型作額外的處理以映射為特定的對象. 所以就對特定的數據類型使用相應的方法.

要更進一步的改善性能, 應在取得數據時提供字段的索引號, 例如, getString(1), getLong(2), 和getInt(3)等來替代字段名. 如果沒有指定字段索引號, 網絡交通不會受影響, 但會使轉換和查找的成本增加. 例如, 假設你使用getString("foo") ... JDBC驅動可能會將字段名轉為大寫(如果需要), 並且在到字段名列表中逐個比較來找到"foo"字段. 如果可以, 直接使用字段索引, 將為你節省大量的處理時間.

例如, 假設你有一個100行15列的ResultSet, 字段名不包含在其中. 你感興趣的是三個字段 EMPLOYEENAME (字串型), EMPLOYEENUMBER (長整型), 和SALARY (整型). 如果你指定getString(「EmployeeName」), getLong(「EmployeeNumber」), 和getInt(「Salary」), 查詢旱每個字段名必須被轉換為metadata中相對應的大小寫, 然後才進行查找. 如果你使用getString(1), getLong(2), 和getInt(15). 性能就會有顯著改善.
獲取自動生成的鍵值

有許多數據庫提供了隱藏列為表中的每行記錄分配一 個唯一鍵值. 很典型, 在查詢中使用這些字段類型是取得記錄值的最快的方式, 因為這些隱含列通常反應了數據在磁盤上的物理位置. 在JDBC3.0之前, 應用程序只可在插入數據後通過立即執行一個SELECT語句來取得隱含列的值.
例如:
//插入行
int rowcount = stmt.executeUpdate (
"insert into LocalGeniusList (name) values ('Karen')");
// 現在為新插入的行取得磁盤位置 - rowid
ResultSet rs = stmt.executeQuery (
"select rowid from LocalGeniusList where name = 'Karen'");

這 種取得隱含列的方式有兩個主要缺點. 第一, 取得隱含列是在一個獨立的查詢中, 它要透過網絡送到服務器後再執行. 第二, 因為不是主鍵, 查詢條件可能不是表中的唯一性ID. 在後面一個例子中, 可能返回了多個隱含列的值, 程序無法知道哪個是最後插入的行的值.

(譯者：由於不同的數據庫支持的程度不同，返回rowid的方式各有差異。在SQL Server中，返回最後插入的記錄的id可以用這樣的查詢語句：SELECT @IDENTITY )

JDBC3.0規範中的一個可選特性提供了一種能力, 可以取得剛剛插入到表中的記錄的自動生成的鍵值.
例如:
int rowcount = stmt.executeUpdate (
"insert into LocalGeniusList (name) values ('Karen')",
// 插入行並返回鍵值
Statement.RETURN_GENERATED_KEYS);
ResultSet rs = stmt.getGeneratedKeys ();
// 得到生成的鍵值

現在, 程序中包含了一個唯一性ID, 可以用來作為查詢條件來快速的存取數據行, 甚至於表中沒有主鍵的情況也可以.

這種取得自動生成的鍵值的方式給JDBC的開發者提供了靈活性, 並且使存取數據的性能得到提升.
選擇合適的數據類型

接 收和發送某些數據可能代價昂貴. 當你設計一個schema時, 應選擇能被最有效地處理的數據類型. 例如, 整型數就比浮點數或實數處理起來要快一些. 浮點數的定義是按照數據庫的內部規定的格式, 通常是一種壓縮格式. 數據必須被解壓和轉換到另外種格式, 這樣它才能被數據的協議處理.
獲取ResultSet

由於數據庫系統對可滾動光標的支持有 限, 許多JDBC驅動程序並沒有實現可滾動光標. 除非你確信數據庫支持可滾動光標的結果集, 否則不要調用rs.last()和rs.getRow()方法去找出數據集的最大行數. 因為JDBC驅動程序模擬了可滾動光標, 調用rs.last()導致了驅動程序透過網絡移到了數據集的最後一行. 取而代之, 你可以用ResultSet遍歷一次計數或者用SELECT查詢的COUNT函數來得到數據行數.

通常情況下，請不要寫那種依賴於結果集行數的代碼, 因為驅動程序必須獲取所有的數據集以便知道查詢會返回多少行數據.