JDBC 핵심 개념 정리

 

 

JSP 에서 다루는 JDBC 관련 핵심 개념들을 간략하게 정리해보았습니다 :)

면접때 혹시나 나올만한 사항들을 위주로 간략히 대답할 수 있도록 정리 요약한 것이니, 상세한 설명은 부족할 수 있습니다.

 

DBMS의 여러가지 기능

- 데이터의 추가/조회/변경/삭제

- 데이터의 무결성(integrity) 유지

- 트랜잭션 관리

- 데이터의 백업 및 복원

- 데이터 보안

 

웹 어플리케이션을 구축할 때 주로 사용하는 데이터 베이스는 관계형 데이터베이스(Relational DBMS)이다. 여기에는 오라클, MySQL, MS SQL 등이 있다. 이것을 기준으로 내용을 진행할 것이다.

 

테이블(table)

RDBMS에서 데이터를 저장하는 장소를 말한다.

 

스키마(schema)

테이블의 구조와 관련된 정보(칼럼, 칼럼 타입, 칼럼의 길이)

 

레코드(record)

테이블의 칼럼과 레코드

칼럼 데이터 모음, 하나의 테이블은 여러 개의 레코드로 구성된다.

 

주요키(Primary key)

레코드를 미리 특정 값을 이용해서 정렬해 놓아 좀 더 빠르게 레코드를 찾을 수 있도록 하는 서로 다른 값을 가진 칼럼

ex) 회원 아이디가 서로 다른 값을 가진 다면, 회원아이디에 해당하는 MEMBERID 칼럼을 주요키로 사용한다.  

 

인덱스(Index)

데이터의 순서를 미리 정렬해서 저장할 때 사용하며 중복된 값을 가질 수 없다.

ex) 회원의 이름으로 데이터를 조회하는 기능이 많은 경우에는 NAME 칼럼을 사용한 인덱스를 생성하면 회원 이름으로도 빠르게 데이터를 조회할 수 있게 된다.

 

데이터베이스 프로그래밍의 필수 요소

- DBMS : 데이터베이스를 관리해주는 시스템 (ex. Oracle, MySql...)

- 데이터베이스 : 데이터를 저장할 공간 (데이터 베이스를 생성하는 방법은 사용할 DBMS에 맞게 생성해주어야 한다.)

- DBMS 클라이언트 : 데이터베이스를 사용하는 어플리케이션 (ex. TOAD, DBeaver, MySQL Workbench...)

 

JDBC의 구조

JSP를 포함한 자바 어플리케이션에서 데이터베이스를 사용할 때에는 데이터베이스 종류에 상관없이 JDBC API를 이용해서 데이터베이스에 접근한다. JDBC API는 JDBC 드라이버를 거쳐 데이터 베이스와 통신을 한다. 

 

JDBC 드라이버

DBMS와의 통신을 담당하는 자바 클래스. DBMS마다 별도의 JDBC 드라이버가 필요하다. 각 DBMS는 JDBC 드라이버를 jar 파일 형태로 제공한다. JDBC 드라이버를 로딩해야 데이터베이스에 연결해서 원하는 작업을 수행할 수 있다. 

 

JDBC 드라이버는 한 번만 로딩하면 이후로 계속해서 사용할 수 있기 때문에 JSP를 실행할 때마다 JDBC 드라이버를 로딩할 필요가 없다. 가장 좋은 시점은 웹 어플리케이션이 시작할 때다. 즉, 톰캣과 같은 웹 컨테이너가 시작될 때 자동으로 JDBC 드라이버를 로딩하도록 지정하면 JSP 페이지에서 매번 JDBC 드라이버를 로딩할 필요가 없다.

 

아래와 같이 서블릿 클래스를 작성하고, 설정을 하면 JDBC 드라이버를 웹 어플리케이션 시작시에 로딩하므로, 개별 JSP는 JDBC 드라이버를 로딩할 필요가 없어진다.

 

MySQLDriverLoader.java

package jdbc;

import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.ServletConfig;
import javax.servlet.ServletException;

public class MySQLDriverLoader extends HttpServlet {
	
    public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
    	try{
        	Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
        } catch(Exception ex) {
        	throw new ServletException(ex);
        }
    }
}

 

web.xml

<servlet>
	<servlet-name>mysqlDriverLoader</servlet-name>
    <servlet-class>jdbc.MySQLDriverLoader</servlet-class>
    <load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>

 

JDBC 연결

1. JDBC 드라이버 로딩 

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

 

** Class.forName() 메서드는 지정한 클래스 정보를 담고 있는 Class 인스턴스를 구해주는 기능만을 제공한다. JDBC 드라이버에 해당하는 클래스들은 Class.forName() 메서드를 통해서 로딩될 때 자동으로 JDBC 드라이버로 등록한다.

 

2. 데이터베이스 커넥션 생성 

Connection conn = DriverManager.getConnection(jdbcURL);
Connection conn = DriverManager.getConnection(jdbcURL, dbUser, dbPass);

 

** JDBC를 이용해서 데이터베이스를 사용하려면 데이터베이스와 연결된 커넥션을 구해야 한다. java.sql.Connection 타입이 데이터베이스 커넥션을 나타내며, java.sql.DriverManager 클래스가 제공하는 getConnection()메서드를 사용해서 커넥션을 구할 수 있다. DriverManager 클래스는 위의 두 getConnection() 메서드를 제공하고 있다. 이 메서드는 Connection 객체를 리턴하는데, 리턴하지 못할 경우 예외를 발생시키니, 반드시 try -catch 블록을 사용해서 예외를 처리할 수 있도록 한다.

 

3. Statement 생성 

Statement stmt = conn.createStatement();

 

** Connection 객체를 생성한 후에는 Connection 객체로부터 Statement를 생성하고 쿼리를 실행할 수 있다. Statement는 위와 같이 Connection의 createStatement() 메서드를 사용하여 생성한다.

 

💡 PreparedStatement를 사용한 쿼리 실행

java.sql.PreparedStatement는 java.sql.Statement와 동일한 기능을 제공한다. 차이점이 있다면 PreparedStatement는 SQL 쿼리의 틀을 미리 생성해 놓고 값을 나중에 지정한다는 것이다. 순서는 다음과 같다.

 

1. Connection.preparedStatement() 메서드를 사용하여 PreparedStatement 생성
2. PreparedStatement의 set메서드를 사용하여 필요한 값 지정
3. PreparedStatement의 executeQuery() 또는 executeUpdate() 메서드를 사용하여 쿼리를 실행
4. finally 블록에서 사용한 PreparedStatement를 닫음(close() 메서드 실행)

PreparedStatement pstmt = null;
...
//실행할 쿼리를 미리 입력하는데,
//값 부분을 물음표로 대치한 쿼리를 사용한다.
pstmt = conn.preparedStatement(
	"insert into MEMBER (MEMBERID, NAME, EMAIL) values (?, ?, ?)");
    
//그 다음은 set*** 메서드를 이용해서 값을 지정해준다.
//앞에 숫자는 물음표의 인덱스를 나타낸다. 
//인덱스는 1부터 시작하고, 나오는 순서대로 1씩 증가한다.
pstmt.setString(1, "madvirus");
pstmt.setString(2, "최범균");

//LONG VARCHAR 타입의 값을 지정하고 싶을 때는 해당 메서드를 사용한다.
//해석을 하자면, 
//해당 인덱스에 Reader로부터 length 글자 수 만큼 데이터를 읽어와 저장하는 것이다.
String value = "..."; //LONG VARCHAR에 넣을 값
java.io.StringReader reader = new java.io.StringReader(value);
pstmt.setCharacterStream(1, reader, value.length());

//만약, 텍스트 파일로부터 데이터를 읽어와 저장하고 싶다면, 이렇게 사용한다.
FileReader reader = new java.io.FileReader(파일경로);
pstmt.setCharacterStream(1, reader);

 

💡 PreparedStatement VS Statement 

 

Statement 쿼리 대신 PreparedStatement 쿼리를 사용하는 주된 이유는 다음과 같다.

- 값 변환을 자동으로 하기 위해
- 간결한 코드를 위해

 

예시로 들어 설명하자면, Statement를 사용해서 "최'범균"과 같이 중간에 작은따옴표가 포함된 값을 지정하려면 다음과 같이 작은따옴표를 두 번 사용하는 형태로 변경해야 한다. 하지만, PreparedStatement의 경우는 setString() 메서드를 호출할 때 알아서 값을 변경해주기 때문에 작은따옴표를 변환할 필요가 없다.

pstmt.setString(1, "최'범균"); //알맞게 따옴표 처리
stmt.setString(
	"select * from member where name = ""' + "최'범균".replaceAll(" ' ", " '' ") + "' ");

 

또한 TIMESTAMP나 DATE, TIME 타입의 경우는 더욱 복잡해서 DBMS마다 날짜와 시간을 표현하는 방식이 다르기 때문에 Statement를 이용해서 직접 쿼리에 값을 지정하면 DBMS마다 코드가 달라진다. 반면에, PreparedStatement를 사용하면 DBMS에 상관 없이 다음과 같은 동일한 코드를 사용하게 된다.

Timestamp time = new Timestamp(System.currentTimeMillis());
pstmt.setTimestamp(3, time);

 

뿐만 아니라, 지정할 값이 많아질 경우 따옴표가 복잡하게 얽혀 코드 작성에 오류 발생 위험이 많은 Statement와 달리, PreparedStatement는 깔끔한 코드로 작성이 가능하다.

 

4. 쿼리 실행

Resultset rs = stmt.executeQuery(query); //SELECT 쿼리 실행
int result = stmt.executeUpdate(String query) //INSERT, UPDATE, DELETE 쿼리 실행, 변경 된 레코드의 개수 리턴

** Statement 의 executeQuery() 메서드는 SELECT 쿼리를 실행할 때 사용되며, SELECT 쿼리의 실행 결과를 java.sql.ResultSet 객체에 담아서 리턴한다. 따라서, ResultSet이 제공하는 메서드를 사용해서 결과값을 읽어올 수 있다.

 

** PreparedStatement로 생성한 경우, 이미 생성할 때에 실행할 쿼리를 지정하기 때문에 쿼리를 인자로 입력받지 않는다.

 

5. 쿼리 실행결과 출력

while(rs.next()) { String name = rs.getString("NAME"); }

ResultSet.next() 메서드와 커서의 이동

 

** ResultSet 클래스는 next() 메서드를 제공하는데, next() 메서드를 사용해서 SELECT 결과의 존재 여부를 확인할 수 있다. 최초에 커서는 1행 이전에 존재한다. 위의 그림 처럼 커서를 통해 각 행의 데이터에 접근한다. 다음 행이 존재할 경우 true를 리턴하고, 커서를 그 행으로 이동 시킨다. 마지막 행에 커서가 도달하면 next() 메서드는 false를 리턴한다.

 

** 각 행으로부터 데이터를 읽어 오기 위해, get***() 형태의 메서드를 제공한다. 

 

** SQL에서 대량의 텍스트를 저장하는 데이터 타입인 LONG VARCHAR 타입의 데이터를 읽어오려면 getCharacterStream() 메서드를 이용할 수도 있다. ( 다수의 JDBC 드라이버는 getString() 메서드를 사용해서 읽어올 수 있도록 하고 있다. 스트림을 사용해야할 이유가 없다면 getString() 메서드를 사용하는 것이 편리하다.) 이 메서드는 리턴타입이 java.io.Reader이다. 사용 방법은 아래와 같다.

 

String data = null;
java.io.Reader reader = null;
try {
	//1. ResultSet의 getCharacterStream()으로 Reader 구한다.
	reader = rs.getChracterStream("FIELD");
	
    if(reader != null) {
    	//2. 스트림에서 읽어온 데이터를 저장할 버퍼를 생성한다.
    	StringBuilder buff = new StringBuilder();
        char[] ch = new char[512];
        int len = -1;
        
        //3. 스트림에서 데이터를 읽어와 버퍼에 저장한다.
        while((len = reader.read(ch)) != -1) {
        	buff.append(ch, 0,len);
        }
        
        //4. 버퍼에 저장한 내용을 String으로 변환한다.
        data = buff.toString();
    }
} catch (IOExeception ex) {
	//5. IO 관련 처리 도중 문제가 있으면 IOException이 발생한다.
    //익셉션 발생
} finally {
	//6. Reader를 종료한다.
    if (reader != null) try { reader.close(); } catch(IOException ex) {}
}
// ... data를 사용

 

 

6. 사용한 자원 종료 ( rs -> stmt -> conn)

해당 객체들을 다 사용한 뒤에는 close() 메서드를 호출해서 객체들이 사용한 자원을 반환해야 한다. 그렇지 않으면 시스템 자원이 불필요하게 소모되어 해당 자원을 사용할 수 없는 상황이 발생할 수도 있다.

 

 

JDBC 트랜잭션 처리

트랜잭션은 시작과 종료를 갖고 있다. 트랜잭션이 시작되면 이후로 실행되는 쿼리 결과는 DBMS에 곧바로 반영되지 않고 임시로 보관된다. 이후 트랜잭션을 커밋(commit) 하면 임시 보관한 모든 쿼리 결과를 실제 데이터에 반영한다. 만약 커밋하기 전에 에러가 발생하면 임시로 보관한 모든 쿼리 결과를 실제 데이터에 반영하지 않고 취소한다. 이것을 롤백(rollback)이라고 한다.

 

구현방식은 다음의 두가지가 있다.

- JDBC의 오토 커밋 모드를 false로 지정하는 방법 : 단일 데이터베이스에 접근하는 경우, 쿼리 시작전에 Connection.setAutoCommit() 메서드에 false를 값으로 전달해서 시작하면된다.

//트랜잭션 시작
conn.setAutoCommit(false);

... //쿼리실행

//트랜잭션 커밋
conn.commit();

//catch문 내에서 예외처리시
//트랜잭션 롤백
//conn.rollback();

- JTA(Java Transaction API)를 이용하는 방법 : 두개 이상의 데이터베이스를 처리하려는 경우

 

 

커넥션 풀

지금까지는 데이터베이스 작업이 필요할 때 커넥션을 생성해서 사용하는 방식으로 살펴보았는데, 사실 동시 접속자가 많은 웹 사이트에서는 이런 경우 매번 커넥션을 생성하고 닫기 때문에 시간이 많이 소모된다. 따라서 성능 문제를 해결하기 위해 사용하는 방식이 커넥션 풀이다. 데이터베이스와 연결된 커넥션을 미리 만들어서 풀(pool) 속에 저장해 두고 있다가, 필요할 때에 커넥션을 풀에서 가져다 쓰고 다시 풀에 반환하는 기법을 의미한다. 커넥션 생성에 따른 연결 시간을 줄일 수 있으며, 계속해서 재사용하기 때문에 생성되는 커넥션 수가 일정하게 유지된다. 따라서 실행 속도가 빨라지며, 한 번에 생성될 수 있는 커넥션 수를 제어하기 때문에 동시 접속자 수가 몰려도 웹 어플리케이션이 쉽게 다운되지 않는 장점이 있다.