16.3 JDBC und Datenbanktreiber

JDBC ist die inoffizielle Abkürzung für Java Database Connectivity und bezeichnet einen Satz von Schnittstellen, um relationale Datenbanksysteme von Java zu nutzen. Die erste JDBC-Spezifikation gab es im Juni 1996. Die Schnittstellen und wenigen Klassen sind ab dem JDK 1.1 im Core-Paket integriert. Die JDBC-API und ihre Treiber erreichen eine wirksame Abstraktion von relationalen Datenbanken, sodass durch die einheitliche Programmierschnittstelle die Funktionen differierender Datenbanken in gleicher Weise genutzt werden können. Das Lernen von verschiedenen Zugriffsmethoden für unterschiedliche Datenbanken der Hersteller entfällt. Wie jedoch diese spezielle Datenbank nun wirklich aussieht, verheimlicht uns die Abstraktion. Jede Datenbank hat ihr eigenes Protokoll (und eventuell auch Netzwerkprotokoll), doch die Implementierung ist nur dem Datenbanktreiber bekannt.

Das Modell von JDBC setzt auf dem X/OPEN-SQL-Call-Level-Interface (CLI) auf und bietet somit die gleiche Schnittstelle wie Microsofts ODBC (Open[100](Microsoft und Open? Eine ungewohnte Kombination ...) Database Connectivity). Dem Programmierer gibt JDBC Methoden, um Verbindungen zu Datenbanken aufzubauen, Datensätze zu lesen oder neue Datensätze zu verfassen. Zusätzlich können Tabellen aktualisiert und Prozeduren auf der Serverseite ausgeführt werden.

Hinweis

Ein JDBC-Treiber muss nicht unbedingt relationale Datenbanken ansprechen, obwohl das der häufigste Fall ist. Mit dem freien xlSQL (https://xlsql.dev.java.net/) steht ein JDBC-Treiber bereit, der auf Excel-Tabellen beziehungsweise CSV-Dateien arbeitet, und Oracle bietet mit Synopsis (http://www.sunopsis.com/corporate/us/products/jdbcforxml/) ein Produkt, das statt relationaler Datenbanken XML-Dokumente verwendet.

Implementierung der JDBC-API

Um eine Datenbank ansprechen zu können, müssen wir einen Treiber haben, der die JDBC-API implementiert und zwischen dem Java-Programm und der Datenbank vermittelt. Jeder Treiber ist üblicherweise anders implementiert, denn er muss die datenbankunabhängige JDBC-API auf die konkrete Datenbank übertragen. Oracle veröffentlicht unter http://developers.sun.com/product/jdbc/drivers Treiber zu allen möglichen Datenbanken. Eine Suchmaske erlaubt die Eingabe einer Datenbank und die Auswahl eines gewünschten Typs.

16.3.1 Treibertypen *

Oracle definiert vier Treiber-Kategorien, die wir im Folgenden beschreiben. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen darin, ob sie über einen nativen Anteil verfügen oder nicht.

Typ 1: JDBC-ODBC-Brücke

ODBC (Open Database Connectivity Standard) ist ein Standard von Microsoft, der den Zugriff auf Datenbanken über eine genormte Schnittstelle möglich macht. ODBC ist insbesondere in der Windows-Welt weit verbreitet, und für jede ernst zu nehmende Datenbank gibt es einen Treiber.

Da es am Anfang der JDBC-Entwicklung keine Treiber gab, haben sich JavaSoft und Intersolv (seit 2000 Merant) etwas ausgedacht: eine JDBC-ODBC-Brücke, die die Aufrufe von JDBC in ODBC-Aufrufe der Clientseite umwandelt. Da die Performance oft nicht optimal und die Brücke nicht auf jeder Plattform verfügbar ist, stellt diese JDBC-Anbindung häufig eine Notlösung dar. Und weil ODBC eine systembezogene Lösung ist, hat der Typ-1-Treiber native Methoden, was die Portierung und seinen Einsatz – etwa über das Netz – erschwert. Die JDBC-ODBC-Brücke implementiert seit Version 1.4 den JDBC 2-Standard.

Hinweis

Die Geschwindigkeit des Zugriffs über die JDBC-ODBC-Brücke hängt von vielen Faktoren ab, ist aber im Allgemeinen nicht so gut. Der Grund ist, dass die Abfrage unter JDBC bis zur Datenbank viele Schichten durchläuft. Jede der Schichten übersetzt die Abfragen für die nächste Schicht. Zusätzlich kommen zum Zeitaufwand noch Inkompatibilitäten und Fehler hinzu. Somit hängt das Gelingen der JDBC-ODBC-Brücke von vielen Schichten ab und ist oft nicht so performant wie eine native Implementierung.

Typ 2: native plattformeigene JDBC-Treiber

Diese Treiber übersetzen die JDBC-Aufrufe direkt in Aufrufe der Datenbank-API. Dazu enthält der Treiber Programmcode, der native Methoden aufruft.

Treiber vom Typ 1 oder 2 sind nicht portabel, da sie zum einen für die JDBC-ODBC-Brücke auf die Plattform-Bibliothek für ODBC zurückgreifen müssen und zum anderen auf plattformspezifische Zugriffsmöglichkeiten für die Datenbank angewiesen sind. Damit ist der Nachteil verbunden, dass Applets mit diesen Treibern nichts anfangen können. Ein Applet erlaubt es nicht, nativen Code von anderen Quellen zu laden und auszuführen. Das ist nicht leicht, wenn etwa ein Macintosh mit Power-PC-Prozessor einen binären Treiber für eine MS-SQL-Datenbank installieren möchte. Die Quintessenz daraus: Applets können damit keine Verbindung zu einer externen Datenquelle aufbauen.

Typ 3: universeller JDBC-Treiber

Der universelle JDBC-Treiber ist ein in Java programmierter Treiber, der beim Datenbankzugriff auf den Client geladen wird. Der Treiber kommuniziert mit der Datenbank nicht direkt, sondern mit einer Softwareschicht, die zwischen der Anwendung und der Datenbank sitzt: der Middleware. Damit erfüllen Typ-3-Treiber eine Vermittlerrolle, denn erst die Middleware leitet die Anweisungen an die Datenbank weiter. Für Applets und Internet-Dienste hat ein Typ-3-Treiber den großen Vorteil, dass seine Klassendateien oft kleiner als Typ-4-Treiber sind, da ein komprimiertes Protokoll eingesetzt werden kann. Über das spezielle Protokoll zur Middleware ist auch eine Verschlüsselung der Verbindung möglich. Kaum eine Datenbank unterstützt verschlüsselte Datenbankverbindungen. Da zudem das Middleware-Protokoll unabhängig von der Datenbank ist, müssen auf der Clientseite für einen Datenbankzugriff auf mehrere Datenbanken auch nicht mehr alle Treiber installiert werden, sondern im günstigsten Fall nur noch ein Typ-3-Treiber von einem Anbieter. Die Ladezeiten sind damit deutlich geringer.

Typ 4: direkte Netzwerktreiber

Diese Treiber sind vollständig in Java programmiert und kommunizieren direkt mit dem Datenbank-Server. Sie sprechen mithilfe des datenbankspezifischen Protokolls direkt mit der Datenbank über einen offenen IP-Port. Dies ist in einer Direktverbindung die performanteste Lösung. Sie ist jedoch nicht immer realisierbar, etwa bei Datenbanken wie MS Access, dBase oder Paradox, die kein Netzwerkprotokoll definieren.

16.3.2 JDBC-Versionen *

Mit den Java-Versionen ist auch die Versionsnummer von JDBC gestiegen:

• Am Anfang stand JDBC 1.0, das Sun im Jahre 1997 in Java 1.1 integrierte. JDBC 1.0 basiert auf SQL-92.
• Die nächste Spezifikation ist die JDBC 2.0 API. Sie berücksichtigt SQL-99 (SQL-3). Die Spezifikation der Version 2 setzt sich aus zwei Teilen zusammen: einer JDBC 2.0 core API und einer JDBC 2.0 Optional Package API. Die Core-API im Paket java.sql erweitert das Ur-JDBC um Batch-Updates und SQL-3-Datentypen. Das JDBC Optional Package liegt im Paket javax.sql und bietet unter anderem Data-Source, Connection-Pooling und verteilte Transaktionen. Während das Core-Paket fester Teil von Java 1.2 war, ist das optionale Paket in Java 1.2 noch echt optional und erst in Java 1.3 fest integriert. Für fast alle Datenbanken gibt es JDBC-2.0-Treiber.
• JDBC 3.0 ist Teil von Java 1.4. Es integriert die JDBC 2.1 core API, das JDBC 2.0 Optional Package und nimmt neu unter anderem hinzu: Savepoints in Transaktionen, Wiederverwendung von Prepared-Statements, JDBC-Datentypen BOOLEAN und DATALINK, Abrufen automatisch generierter Schlüssel, Änderungen von LOBs und mehrere gleichzeitig geöffnete ResultSets.
• In Java 5 hat sich nicht viel an JDBC geändert. Es ist immer noch JDBC 3.0, doch sind JDBC-RowSet-Implementierungen hinzugekommen.
• In JDBC 4.0, das in Java 6 Einzug gehalten hat, werden Treiber – wenn mit einer speziellen Mata-Datei vorbereitet – automatisch angemeldet. Weiterhin gibt es XML-Datentypen aus SQL:2003 und Zugriff auf die SQL-ROWID.
• Ein kleines Update auf JDBC 4.1 bringt Java 7 mit sich. Die API unterstützt etwa das neue Sprachfeature try-mit-Ressourcen.

Hinweis

Viele JDBC 4-Treiber gibt es im Moment noch nicht. Die aktuellen Treiber für die Datenbanken Oracle 11, Java DB (Apache Derby), DB 2 und MySQL implementieren einige JDBC 4-Eigenschaften, wenngleich nicht alle. http://developers.sun.com/product/jdbc/drivers zählt bislang keinen JDBC 4-Treiber auf. Für JDBC 3 gibt es immerhin mehrere.

Der Grad der SQL-Unterstützung

Auch wenn uns der neueste Treiber einer Datenbank vorliegt, heißt das nicht, dass er auch alle JDBC-Möglichkeiten ausschöpft. Zum einen kann das daran liegen, dass die Datenbank diese Möglichkeiten gar nicht bietet – etwa Savepoints – oder dass der Treiber nicht hinreichend aktuell ist.

Einige Möglichkeiten lassen sich über die Metadaten einer Datenbank erfragen. Dazu zählt zum Beispiel, ob ein Treiber beziehungsweise eine Datenbank den vollen ANSI-92-Standard unterstützt. Die Metadaten liefern über die Methoden supportsANSI92XXXSQL() den Hinweis, ob die Datenbank ANSI 92 Entry Level (gilt immer), Intermediate SQL oder Full SQL unterstützt. Auch für ODBC gibt es unterschiedliche Level: Minimum SQL Grammar, Core SQL Grammar und Extended SQL Grammar. Weitere Informationen bietet die Webseite http://java.sun.com/products/jdbc/driverdevs.html.

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