探究一下JDBC中的Class.forName

寧願。發表於2019-04-01
JDBC

引言

如果熟悉使用JDBC來連線資料庫的同學一定很清楚連線資料庫的程式碼中一定會有依據Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

    public static Connection getConnection() throws ClassNotFoundException, SQLException {
        if(connection == null){
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/xxx?serverTimezone=UTC", "root", "xxxxxx");
        }
        return connection;
    }
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之前沒有想過為什麼需要有這麼一個語句，都是按照文件直接這麼做的，在這篇文章中我來試著解釋這麼做的原因。

類載入機制

在這之前我們先來說下Java中的類載入機制。

在Java中如果想要使用一個類，則必須要求該類已經被載入到Jvm中，載入的過程實際上就是通過類的全限定名來獲取定義該類二進位制位元組流，然後將這個位元組流所表示的靜態儲存結構轉換為方法去的動態執行時資料結構。同時在在記憶體中例項化一個java.lang.Class物件，作為方法區中該類的資料訪問入口(供我們使用)。

而會觸發類載入的會有如下幾種情況(引用自<<深入理解Java虛擬機器>>)：

  1. 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic這4條位元組碼指令時，如果類沒有進行過初始化，則需要先觸發其初始化。生成這4條指令的最常見的Java程式碼場景是：使用new關鍵字例項化物件的時候、讀取或設定一個類的靜態欄位（被final修飾、已在編譯期把結果放入常量池的靜態欄位除外）的時候，以及呼叫一個類的靜態方法的時候。
  2. 使用java.lang.reflect包的方法對類進行反射呼叫的時候，如果類沒有進行過初始化，則需要先觸發其初始化。
  3. 當初始化一個類的時候，如果發現其父類還沒有進行過初始化，則需要先觸發其父類的初始化。
  4. 當虛擬機器啟動時，使用者需要指定一個要執行的主類（包含main()方法的那個類），虛擬機器會先初始化這個主類。

Class.forName

在Java官方文件中對Class.forName的解釋為在執行時動態的載入一個類，返回值為生成的Class物件。

那麼很明顯在jdbc中使用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");僅僅就是將com.mysql.jdbc.Driver類載入到Jvm中了，這個原因大多數人應該都知道。

但是我們要知道Class.forName貌似只是對類進行了載入，我們甚至都沒有對返回的Class物件做任何操作，那麼我們為什麼後面就可以直接用了呢？

首先看Class.forName呼叫了native方法forName0(...);

@CallerSensitive
public static Class<?> forName(String className)
            throws ClassNotFoundException {
    Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
    return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
}

private static native Class<?> forName0(String name, boolean initialize,ClassLoader loader,Class<?> caller);
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要注意forName0中有一個關鍵的引數boolean initialize,;該引數用來標識在將該類載入後是否進行初始化操作。可以看到程式碼中是true，就表示會進行初始化操作。

初始化過程實際上就是對變數賦值(不是賦初值，不會呼叫建構函式)的過程。包含所有類變數的賦值以及靜態程式碼語句塊的執行程式碼，包括對父類的初始化。

再看com.mysql.jdbc.Driver驅動類：

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!");
        }
    }
}
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該類中定義了一個靜態程式碼塊，靜態程式碼快中建立了一個驅動類例項註冊給了DriverManager，而靜態程式碼塊的內容會在初始化的過程中執行，所以才能通過DriverManager.getConnection直接獲取一個連線。

其他載入類方法

我們需要明白的是在Java中並不是只有通過Class.forName()才能顯示的載入類。那麼為什麼不使用其他的載入方法而偏偏選擇Class.forName()呢？

ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass()

通過類載入器也可以將一個類載入到Jvm中。通過ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("com.mysql.jdbc.Driver");也可以載入驅動類。

但是如果我們深入看下loadClass的實現：

public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    return loadClass(name, false);
}

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve);
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可以看到其呼叫了一個過載的方法，該方法也有一個boolean型別的變數boolean resolve，呼叫時預設為false。該引數用於標識是否對載入後的類進行連結操作，如果不進行連線操作則不會有初始化的操作。

所以如果使用這種載入類方式的話理論上來說是沒發使用該驅動類的。

new關鍵字

也可以使用new關鍵字進行載入操作，在使用new關鍵字時會檢視該類是否已經被載入，如果沒有被載入的話則會進行載入操作。所以我們的類中也可以這樣寫：

public static Connection getConnection() throws ClassNotFoundException, SQLException {
    if(connection == null){
        new Driver();//會自動呼叫靜態程式碼塊
        connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/xxx?serverTimezone=UTC", "root", "xxxx");
    }
    return connection;
}
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但是實際上因為在驅動類的靜態程式碼快中實際上已經有了例項化物件並註冊到DriverMananger中的操作。所以這裡根本就沒有在例項化一個物件的過程。使用Class.forName即可，這也算是一個優化的過程吧。

可以不使用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")

在測試的過程中發現即使不顯示的使用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")也能夠連線到資料庫，一時間覺得很奇怪。

深入跟蹤程式碼後發現實際上只要我們引入了mysql的驅動包，那麼在使用時會根據驅動包下提供的配置檔案預設的建立一個類。

driver

所以實際上只要引入了該驅動包，那麼使用jdbc是可以直接通過DriverManage來獲取連線。

public static Connection getConnection() SQLException {
    return DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/xxx?serverTimezone=UTC", "root", "xxxxxx");
}
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