애플리케이션 서버와 데이터베이스

커넥션 연결 : 주로 TCP/IP를 사용해서 커넥션을 연결한다.
SQL 전달 : 애플리케이션 서버는 DB가 이해할 수 있는 SQL을 연결된 커넥션을 통해 DB에 전달한다.
결과 응답 : DB는 전달된 SQL을 수행하고 그 결과를 응답한다. 애플리케이션 서버는 응답 결과를 활용한다.

문제
- 각각의 데이터베이스마다 커넥션 연결, SQL 전달, 결과를 응답 받는 방법이 모두 다르다. 즉, 데이터베이스 종류를 변경하면 애플리케이션 서버의 데이터베이스 사용 코드도 함께 변경해야 한다.
- 이런 문제를 해결하기 위해 JDBC라는 자바 표준이 등장한다.

JDBC

JDBC(Java Database Connectivity)는 데이터베이스와의 연결 및 상호작용을 위한 자바 API이다.
- JDBC API는 자바 패키지 java.sql과 javax.sql에 여러 표준 인터페이스와 클래스를 정의하고 있다.
  - java.sql 패키지는 JDBC API의 핵심 부분을 구성하며, javax.sql 패키지는 JDBC API의 확장 부분을 구성한다.
- 각 DB 벤더는 자신의 DB에 맞도록 JDBC API에서 정의한 표준 인터페이스들을 구현해서 라이브러리로 제공하는데, 이것을 JDBC 드라이버라고 한다.
  - 즉, JDBC 표준 인터페이스의 구현체는 JDBC 드라이버이다.
- 개발자는 JDBC 표준 인터페이스만 사용해서 개발하면 되고, 애플리케이션 로직은 JDBC 표준 인터페이스에만 의존한다.
  - 데이터베이스를 다른 종류의 데이터베이스로 변경하고 싶다면 JDBC 드라이버만 변경하면 되므로, 애플리케이션 서버의 사용 코드를 그대로 유지할 수 있다.
주요 JDBC 표준 인터페이스와 클래스
- Connection, Statement, ResultSet (인터페이스, java.sql)
  - 데이터베이스와의 연결, 쿼리 실행, 쿼리 결과의 표준을 정의한다.
- Driver (인터페이스, java.sql)
  - 데이터베이스와 연결을 설정하는 방법의 표준을 정의한다.
- DriverManager (클래스, java.sql)
  - JDBC 드라이버들을 관리하고, 등록된 드라이버 중에서 적합한 드라이버의 Connection 객체를 획득하는 기능을 제공한다.
- DataSource (인터페이스, javax.sql)
  - Connection 객체를 획득하는 방법의 표준을 정의한다.
  - 커넥션 풀과 DataSource
- SQLException (클래스, java.sql)
  - JDBC에서 데이터베이스와의 상호작용 중에 발생할 수 있는 모든 예외를 처리하는 기본 예외 클래스이다.

Connection, Statement, ResultSet

Connection 주요 메소드

  public interface Connection extends Wrapper, AutoCloseable {
      Statement createStatement() throws SQLException; // SQL 쿼리를 실행할 수 있는 Statement 객체를 생성
      PreparedStatement prepareStatement(String var1) throws SQLException; //  미리 컴파일된 SQL 쿼리를 실행할 수 있는 PreparedStatement 객체를 생성

      void setAutoCommit(boolean var1) throws SQLException; // 자동 커밋 모드로 설정
      void commit() throws SQLException; // 현재 트랜잭션을 커밋
      void rollback() throws SQLException; // 현재 트랜잭션을 롤백

      void close() throws SQLException; // Connection 종료
  }

Statement 주요 메소드

  public interface Statement extends Wrapper, AutoCloseable {
      ResultSet executeQuery(String var1) throws SQLException; // SELECT 문을 실행하고, 결과를 ResultSet 객체로 반환
      int executeUpdate(String var1) throws SQLException; // INSERT, UPDATE, DELETE 문을 실행하고, 영향을 받은 행의 수를 반환
      boolean execute(String var1) throws SQLException; // SQL 문을 실행하고, 쿼리의 실행 결과를 나타내는 boolean 값을 반환

      void close() throws SQLException; // Statement 종료
  }

ResultSet 주요 메소드

  // ResultSet은 테이블 형식이다.
  public interface ResultSet extends Wrapper, AutoCloseable {
      boolean next() throws SQLException; // 커서를 다음 행으로 이동시키며, 결과 집합에 더 이상 행이 없으면 false를 반환

      String getString(String var1) throws SQLException; // 지정된 열의 문자열 값을 반환
      int getInt(String var1) throws SQLException; // 지정된 열의 정수 값을 반환
      double getDouble(String var1) throws SQLException; // 지정된 열의 실수 값을 반환

      void close() throws SQLException; // ResultSet 종료
  }

Driver, DriverManager

public interface Driver {
    // 주어진 URL과 정보를 바탕으로 데이터베이스와 연결하고, 그 연결 객체(Connection 객체)를 반환
    Connection connect(String var1, Properties var2) throws SQLException;
    ...
}

public class DriverManager {
    ...
    // Driver 객체를 DriverManager에 등록
    public static void registerDriver(Driver driver) throws SQLException {
        registerDriver(driver, (DriverAction)null);
    }
    public static void registerDriver(Driver driver, DriverAction da) throws SQLException {
        ...
        registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da));
    }

    // Driver 객체의 connect 메소드를 호출하여 Connection 객체를 획득
    public static Connection getConnection(String url, String user, String password) throws SQLException { 
        ...
        return getConnection(url, info, Reflection.getCallerClass());
    }
    private static Connection getConnection(String url, Properties info, Class<?> caller) throws SQLException {
        ...
        Iterator var5 = registeredDrivers.iterator();
        while(true) {
            while(var5.hasNext()) {
                DriverInfo aDriver = (DriverInfo)var5.next();  
                ...
                    Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
                    if (con != null) {
                        return con;
                    }
                ...
    }
    ...
}

Driver 클래스 로딩 시 Driver 객체가 DriverManager에 등록되는데, Driver 클래스를 로딩하는 방식은 아래와 같이 2가지 방식이 있다.
- 명시적 로딩 : Class.forName(“…”) 메소드를 사용하여 Driver 클래스를 명시적으로 로드하는 방식
- 자동 로딩 : Java 6 이후, JDBC 4.0부터는 JDBC 드라이버 JAR 파일의 “META-INF/services/java.sql.Driver” 파일이 포함되어 있으면 자동으로 Driver 클래스가 로드되는 방식
DriverManager는 JDBC 드라이버들의 Driver 객체를 관리하고, 등록된 Driver 객체들의 connect 메소드를 호출하여 Connection 객체가 얻어지면 해당 Connection 객체를 반환하는 기능을 제공한다.
- Connection 객체를 얻기 위한 이런 복잡한 작업들을 DriverManager가 해주기 때문에, 개발자는 간편하게 DriverManager만 사용해서 Connection 객체를 얻으면 된다.
DriverManager와 JDBC 드라이버 - MySQL 예시
- MySQL JDBC 드라이버 JAR 파일의 “com.mysql.cj.jdbc 패키지” 내에는 Driver, Connection, Statement, ResultSet 등 JDBC 표준 인터페이스를 구현하는 클래스들이 존재한다.

MySQL JDBC 드라이버의 Driver 클래스가 로드될 때, Driver 클래스의 정적 초기화 블록이 실행되어 Driver 객체가 DriverManager에 등록된다.

 public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver 
 {
     public Driver() throws SQLException { }

     static {
         try {
             DriverManager.registerDriver(new Driver());
         } catch (SQLException var1) {
             throw new RuntimeException("Can't register driver!");
         }
     }
 }

애플리케이션에서 DriverManager.getConnection(url, user, password) 메소드를 호출하면, 해당 메소드에서는 등록된 Driver 객체들의 connect 메소드를 호출하여 Connection 객체가 얻어지면 해당 Connection 객체를 반환한다.
- MySQL JDBC 드라이버의 Driver 객체의 connect 메소드는 MySQL 서버에 연결한 후 ConnectionImpl 객체(Connection 인터페이스의 구현체)를 반환한다.

JDBC를 사용한 간단한 CRUD 예시

DBConnectUtil 클래스 작성 (Connection 획득)

  public class DBConnectionUtil {
      public static Connection getConnection() {
          try {
              Connection connection = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
              return connection;
          } catch (SQLException e) {
              throw new IllegalStateException(e);
          }
      }
  }

Member 클래스 작성

  public class Member {
      private String memberId;
      private int money;

      public Member() {
      }

      public Member(String memberId, int money) {
          this.memberId = memberId;
          this.money = money;
      }
        
      ...
      // Getter, Setter 메소드
      // toString, equals, hashCode 메소드 - @Override
  }

JdbcMemberRepository 클래스 작성

  @Repository
  public class MemberRepositoryJdbc implements MemberRepository {
      private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(MemberRepositoryJdbc.class);

      // Coonection 획득
      private Connection getConnection() { 
          return DBConnectionUtil.getConnection(); 
      }

      // 리소스 정리
      private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs) {
          JdbcUtils.closeResultSet(rs);
          JdbcUtils.closeStatement(stmt);
          JdbcUtils.closeConnection(con);
      }
        
      @Override
      public Member save(Member member) throws SQLException {
          String sql = "insert into member(member_id, money) values(?, ?)";
          Connection con = null;
          PreparedStatement pstmt = null;
          try {
              con = getConnection();
              pstmt = con.prepareStatement(sql);
              pstmt.setString(1, member.getMemberId());
              pstmt.setInt(2, member.getMoney());
              pstmt.executeUpdate();
              return member;
          } catch (SQLException e) {
              log.error("db error", e);
              throw e;
          } finally {
              close(con, pstmt, null);
          }
      }

      @Override
      public Member findById(String memberId) throws SQLException {
          String sql = "select * from member where member_id = ?";
          Connection con = null;
          PreparedStatement pstmt = null;
          ResultSet rs = null;
          try {
              con = getConnection();
              pstmt = con.prepareStatement(sql);
              pstmt.setString(1, memberId);
              rs = pstmt.executeQuery();
              // 조회 결과가 항상 1건(member_id는 PK)이므로 
                  // while 대신에 if 사용
              if (rs.next()) {
                  Member member = new Member();
                  member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
                  member.setMoney(rs.getInt("money"));
                  return member;
              } else {
                  throw new NoSuchElementException("member not found memberId=" + memberId);
              }
          } catch (SQLException e) {
              log.error("db error", e);
              throw e;
          } finally {
              close(con, pstmt, rs);
          }
      }

      @Override
      public void update(String memberId, int money) throws SQLException {
          String sql = "update member set money=? where member_id=?";
          Connection con = null;
          PreparedStatement pstmt = null;
          try {
              con = getConnection();
              pstmt = con.prepareStatement(sql);
              pstmt.setInt(1, money);
              pstmt.setString(2, memberId);
              pstmt.executeUpdate();
          } catch (SQLException e) {
              log.error("db error", e);
              throw e;
          } finally {
              close(con, pstmt, null);
          }
      }

      @Override
      public void delete(String memberId) throws SQLException {
          String sql = "delete from member where member_id=?";
          Connection con = null;
          PreparedStatement pstmt = null;
          try {
              con = getConnection();
              pstmt = con.prepareStatement(sql);
              pstmt.setString(1, memberId);
              pstmt.executeUpdate();
          } catch (SQLException e) {
              log.error("db error", e);
              throw e;
          } finally {
              close(con, pstmt, null);
          }
      }
  }

참고 자료

“김영한 스프링 DB 1편” https://ko.wikipedia.org/wiki/JDBC https://www.ibm.com/docs/ko/i/7.3?topic=connections-java-drivermanager-class https://www.ibm.com/docs/ko/i/7.3?topic=exceptions-java-sqlexception-class

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