PostgreSQL - Java

现代 PostgreSQL 与 Java 集成

将 Java 应用程序连接到 PostgreSQL 数据库是一个常见的需求。本教程将指导您完成现代的最佳实践，摒弃过时的手动 JAR 包管理和不安全的编码实践。

先决条件

• Java 开发工具包（JDK）11 或更高版本。
• 一个现代构建自动化工具，如 Maven 或 Gradle。我们将使用 Maven 作为示例。
• 一个正在运行的 PostgreSQL 服务器实例。

步骤 1：使用 Maven 设置项目

现代 Java 项目绝不应通过手动下载 JAR 文件来管理依赖项。相反，请使用 Maven 等构建工具。它会自动下载所需的库（称为“依赖项”）并管理您的项目结构。

在您项目的 pom.xml 文件中，添加 PostgreSQL JDBC 驱动依赖项：

<!-- pom.xml -->
<project ...>
    ...
    <properties>
        <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
    </properties>

    <dependencies>
        <!-- PostgreSQL JDBC Driver -->
        <dependency>
            <groupId>org.postgresql</groupId>
            <artifactId>postgresql</artifactId>
            <version>42.7.3</version> <!-- 在 Maven Central 检查最新版本 -->
        </dependency>

        <!-- （可选但推荐）连接池，如 HikariCP -->
        <dependency>
            <groupId>com.zaxxer</groupId>
            <artifactId>HikariCP</artifactId>
            <version>5.1.0</version>
        </dependency>
    </dependencies>
    ...
</project>

务必前往 Maven Central 仓库 查看 PostgreSQL 驱动的最新版本。

步骤 2：安全地建立连接

现代 Java 提供了 try-with-resources 语句，它会自动关闭数据库连接、语句和结果集等资源。这可以防止资源泄露并使代码更简洁。

最佳实践：避免在源代码中硬编码凭据。请使用环境变量或配置文件。

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

public class DatabaseConnector {
    // 理想情况下，从配置文件或环境变量中加载这些信息
    private static final String URL = "jdbc:postgresql://localhost:5432/testdb";
    private static final String USER = "postgres";
    private static final String PASSWORD = "your_password";

    public static void main(String[] args) {
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD)) {
            if (conn != null) {
                System.out.println("成功连接到 PostgreSQL 服务器。");
            } else {
                System.out.println("连接失败。");
            }
        } catch (SQLException e) {
            System.err.println("连接失败！请检查输出控制台");
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

步骤 3：使用 PreparedStatement 进行 CRUD 操作

一项关键的安全实践是始终使用 PreparedStatement，而不是通过拼接字符串来构建 SQL 查询。这可以防止 SQL 注入攻击，恶意用户可能通过这种方式操纵您的数据库。

让我们创建一个完整的 CRUD 示例类。首先是表设置 SQL：

-- 请先在 psql 或数据库客户端中运行此命令
DROP TABLE IF EXISTS employees;
CREATE TABLE employees (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name TEXT NOT NULL,
    position TEXT NOT NULL,
    salary NUMERIC(10, 2)
);

现在，完整的 Java 代码演示了安全的 CRUD 操作：

import java.sql.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 一个简单的员工模型类
class Employee {
    private int id;
    private String name;
    private String position;
    private double salary;
    // 为简洁起见，省略了构造函数、Getter、Setter 和 toString() 方法
}

public class EmployeeDAO {
    private static final String URL = "jdbc:postgresql://localhost:5432/testdb";
    private static final String USER = "postgres";
    private static final String PASSWORD = "your_password";

    // C: Create (创建)
    public void addEmployee(String name, String position, double salary) {
        String sql = "INSERT INTO employees(name, position, salary) VALUES(?, ?, ?)";
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
             PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
            pstmt.setString(1, name);
            pstmt.setString(2, position);
            pstmt.setDouble(3, salary);
            pstmt.executeUpdate();
            System.out.println("添加了员工：" + name);
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // R: Read (读取)
    public Employee getEmployeeById(int id) {
        String sql = "SELECT * FROM employees WHERE id = ?";
        Employee employee = null;
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
             PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
            pstmt.setInt(1, id);
            ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
            if (rs.next()) {
                // 创建并填充员工对象（实现已省略）
            }
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return employee;
    }

    // U: Update (更新)
    public void updateEmployeeSalary(int id, double newSalary) {
        String sql = "UPDATE employees SET salary = ? WHERE id = ?";
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
             PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
            pstmt.setDouble(1, newSalary);
            pstmt.setInt(2, id);
            int affectedRows = pstmt.executeUpdate();
            System.out.println("更新了员工 ID " + id + " 的薪资。影响的行数：" + affectedRows);
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // D: Delete (删除)
    public void deleteEmployee(int id) {
        String sql = "DELETE FROM employees WHERE id = ?";
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
             PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
            pstmt.setInt(1, id);
            int affectedRows = pstmt.executeUpdate();
            System.out.println("删除了员工 ID " + id + "。影响的行数：" + affectedRows);
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

步骤 4：事务管理

事务（transaction）是作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作。所有操作都必须成功，否则任何操作都不会被应用。这可以确保数据完整性。

示例：将“奖金”从一名员工的记录转移到特殊基金。两次更新都必须成功。

public void performTransaction() {
    Connection conn = null;
    try {
        conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
        // 1. 禁用自动提交以开始事务
        conn.setAutoCommit(false);

        // 2. 执行多项操作
        String sql1 = "UPDATE employees SET salary = salary - 5000 WHERE name = 'Alice'";
        String sql2 = "UPDATE company_funds SET balance = balance + 5000";

        try (Statement stmt = conn.createStatement()) {
            stmt.executeUpdate(sql1);
            stmt.executeUpdate(sql2);
        }

        // 3. 如果所有操作都成功，则提交事务
        conn.commit();
        System.out.println("事务成功提交。");

    } catch (SQLException e) {
        System.err.println("事务失败。正在回滚...");
        if (conn != null) {
            try {
                // 4. 如果发生任何错误，则回滚整个事务
                conn.rollback();
            } catch (SQLException ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (conn != null) {
            try {
                conn.setAutoCommit(true); // 重置为默认行为
                conn.close();
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

最佳实践：连接池

为每个请求打开一个新的数据库连接既慢又低效。在实际应用中，您应该使用连接池（如我们已添加到 pom.xml 中的 HikariCP）。连接池维护一组打开的数据库连接，可供您的应用程序重用，从而显著提高性能。

虽然完整的实现超出了本基础教程的范围，但集成连接池涉及在应用程序启动时创建一个 DataSource 对象，并从中获取连接而不是从 DriverManager 获取。