Java程序开发DBMS存储过程

本文阐述了怎么使用DBMS存储过程。阐述了使用存储过程的基本的和高级特性，比如返回ResultSet。本文假设你对DBMS和JDBC已经非常熟悉，也假设你能够毫无障碍地阅读其它语言写成的代码（即不是Java的语言），但是，并不要求你有任何存储过程的编程经历。

存储过程是指保存在数据库并在数据库端执行的程序。你可以使用特殊的语法在Java类中调用存储过程。在调用时，存储过程的名称及指定的参数通过JDBC连接发送给DBMS，执行存储过程并通过连接（如果有）返回结果。

使用存储过程拥有和使用基于EJB或CORBA这样的应用服务器一样的好处。区别是存储过程可以从很多流行的DBMS中免费使用，而应用服务器大都非常昂贵。这并不只是许可证费用的问题。使用应用服务器所需要花费的管理、编写代码的费用，以及客户程序所增加的复杂性，都可以通过DBMS中的存储过程所整个地替代。

你可以使用Java，Python，Perl或C编写存储过程，但是通常使用你的DBMS所指定的特定语言。Oracle使用PL/SQL，PostgreSQL使用pl/pgsql，DB2使用Procedural SQL。这些语言都非常相似。在它们之间移植存储过程并不比在Sun的EJB规范不同实现版本之间移植Session Bean困难。并且，存储过程是为嵌入SQL所设计，这使得它们比Java或C等语言更加友好地方式表达数据库的机制。

因为存储过程运行在DBMS自身，这可以帮助减少应用程序中的等待时间。不是在Java代码中执行4个或5个SQL语句，而只需要在服务器端执行1个存储过程。网络上的数据往返次数的减少可以戏剧性地优化性能。

一、使用存储过程

简单的老的JDBC通过CallableStatement类支持存储过程的调用。该类实际上是PreparedStatement的一个子类。假设我们有一个poets数据库。数据库中有一个设置诗人逝世年龄的存储过程。下面是对Dylan Thomas 进行调用的详细代码：

try { int age = 39; String poetName = "dylan thomas"; CallableStatement proc = connection.prepareCall("{ call set_death_age(?, ?) }"); proc.setString(1, poetName); proc.setInt(2, age); cs.execute(); } catch (SQLException e) { // .... }

传给prepareCall方法的字串是存储过程调用的书写规范。它指定了存储过程的名称，代表了你需要指定的参数。和JDBC集成是存储过程的一个很大的便利：为了从应用中调用存储过程，不需要存根（stub）类或者配置文件，除了你的DBMS的JDBC驱动程序外什么也不需要。

当这段代码执行时，数据库的存储过程就被调用。我们没有去获取结果，因为该存储过程并不返回结果。执行成功或失败将通过例外得知。失败可能意味着调用存储过程时的失败（比如提供的一个参数的类型不正确），或者一个应用程序的失败（比如抛出一个例外指示在poets数据库中并不存在“Dylan Thomas”）

二、结合SQL操作与存储过程

映射Java对象到SQL表中的行相当简单，但是通常需要执行几个SQL语句；可能是一个SELECT查找ID，然后一个INSERT插入指定ID的数据。在高度规格化（符合更高的范式，译注）的数据库模式中，可能需要多个表的更新，因此需要更多的语句。Java代码会很快地膨胀，每一个语句的网络开销也迅速增加。将这些SQL语句转移到一个存储过程中将大大简化代码，仅涉及一次网络调用。所有关联的SQL操作都可以在数据库内部发生。并且，存储过程语言，例如PL/SQL，允许使用SQL语法，这比Java代码更加自然。下面是我们早期的存储过程，使用Oracle的PL/SQL语言编写：

 

[pre]create procedure set_death_age(poet VARCHAR2, poet_age NUMBER) poet_id NUMBER; begin SELECT id INTO poet_id FROM poets WHERE name = poet; INSERT INTO deaths (mort_id, age) VALUES (poet_id, poet_age); end set_death_age;[/pre]

你一定很期待看到一个poets表上的UPDATE。这也暗示了使用存储过程实现是多么容易的一件事情。set_death_age几乎可以肯定是一个不好的实现。我们应该在poets表中添加一列来存储逝世年龄。Java代码中并不关心数据库模式是怎么实现的，因为它仅调用存储过程。我们以后可以改变数据库模式以提高性能，但是我们不必修改我们代码。下面是调用上面存储过程的Java代码：

 

public static void setDeathAge(Poet dyingBard, int age) throws SQLException { Connection con = null; CallableStatement proc = null; try { con = connectionPool.getConnection(); proc = con.prepareCall("{ call set_death_age(?, ?) }"); proc.setString(1, dyingBard.getName()); proc.setInt(2, age); proc.execute(); } finally { try { proc.close(); } catch (SQLException e) {} con.close(); } }

为了确保可维护性，建议使用像这儿这样的static方法。这也使得调用存储过程的代码集中在一个简单的模版代码中。如果你用到许多存储过程，就会发现仅需要拷贝、粘贴就可以创建新的方法。因为代码的模版化，甚至也可以通过脚本自动生产调用存储过程的代码。

三、Functions

存储过程可以有返回值，所以CallableStatement类有类似getResultSet这样的方法来获取返回值。当存储过程返回一个值时，你必须使用registerOutParameter方法告诉JDBC驱动器该值的SQL类型是什么。你也必须调整存储过程调用来指示该过程返回一个值。下面接着上面的例子。这次我们查询Dylan Thomas逝世时的年龄。这次的存储过程使用PostgreSQL的pl/pgsql：

[pre]create function snuffed_it_when (VARCHAR) returns integer ' declare poet_id NUMBER; poet_age NUMBER; begin -- first get the id associated with the poet. SELECT id INTO poet_id FROM poets WHERE name = $1; -- get and return the age. SELECT age INTO poet_age FROM deaths WHERE mort_id = poet_id; return age; end; ' language 'pl/pgsql';[/pre]

另外，注意pl/pgsql参数名通过Unix和DOS脚本的$n语法引用。同时，也注意嵌入的注释，这是和Java代码相比的另一个优越性。在Java中写这样的注释当然是可以的，但是看起来很凌乱，并且和SQL语句脱节，必须嵌入到Java String中。下面是调用这个存储过程的Java代码：

 

connection.setAutoCommit(false); CallableStatement proc = connection.prepareCall("{ ? = call snuffed_it_when(?) }"); proc.registerOutParameter(1, Types.INTEGER); proc.setString(2, poetName); cs.execute(); int age = proc.getInt(2);

如果指定了错误的返回值类型会怎样？那么，当调用存储过程时将抛出一个RuntimeException，正如你在ResultSet操作中使用了一个错误的类型所碰到的一样。

四、复杂的返回值

关于存储过程的知识，很多人好像就熟悉我们所讨论的这些。如果这是存储过程的全部功能，那么存储过程就不是其它远程执行机制的替换方案了。存储过程的功能比这强大得多。当你执行一个SQL查询时，DBMS创建一个叫做cursor（游标）的数据库对象，用于在返回结果中迭代每一行。ResultSet是当前时间点的游标的一个表示。这就是为什么没有缓存或者特定数据库的支持，你只能在ResultSet中向前移动。

某些DBMS允许从存储过程中返回游标的一个引用。JDBC并不支持这个功能，但是Oracle、PostgreSQL和DB2的JDBC驱动器都支持在ResultSet上打开到游标的指针（pointer）。设想列出所有没有活到退休年龄的诗人，下面是完成这个功能的存储过程，返回一个打开的游标，同样也使用PostgreSQL的pl/pgsql语言：

 

[pre]create procedure list_early_deaths () return refcursor as ' declare toesup refcursor; begin open toesup for SELECT poets.name, deaths.age FROM poets, deaths -- all entries in deaths are for poets. -- but the table might become generic. WHERE poets.id = deaths.mort_id AND deaths.age < 60; return toesup; end; ' language 'plpgsql';[/pre]

下面是调用该存储过程的Java方法，将结果输出到PrintWriter：

PrintWriter:

 

static void sendEarlyDeaths(PrintWriter out) { Connection con = null; CallableStatement toesUp = null; try { con = ConnectionPool.getConnection(); // PostgreSQL needs a transaction to do this... con.setAutoCommit(false); // Setup the call. CallableStatement toesUp = connection.prepareCall("{ ? = call list_early_deaths () }"); toesUp.registerOutParameter(1, Types.OTHER); getResults.execute(); ResultSet rs = (ResultSet) getResults.getObject(1); while (rs.next()) { String name = rs.getString(1); int age = rs.getInt(2); out.println(name + " was " + age + " years old."); } rs.close(); } catch (SQLException e) { // We should protect these calls. toesUp.close(); con.close(); } }

因为JDBC并不直接支持从存储过程中返回游标，我们使用Types.OTHER来指示存储过程的返回类型，然后调用getObject()方法并对返回值进行强制类型转换。这个调用存储过程的Java方法是mapping的一个好例子。Mapping是对一个集上的操作进行抽象的方法。不是在这个过程上返回一个集，我们可以把操作传送进去执行。本例中，操作就是把ResultSet打印到一个输出流。这是一个值得举例的很常用的例子，下面是调用同一个存储过程的另外一个方法实现：

 

public class ProcessPoetDeaths { public abstract void sendDeath(String name, int age); } static void mapEarlyDeaths(ProcessPoetDeaths mapper) { Connection con = null; CallableStatement toesUp = null; try { con = ConnectionPool.getConnection(); con.setAutoCommit(false); CallableStatement toesUp = connection.prepareCall("{ ? = call list_early_deaths () }"); toesUp.registerOutParameter(1, Types.OTHER); getResults.execute(); ResultSet rs = (ResultSet) getResults.getObject(1); while (rs.next()) { String name = rs.getString(1); int age = rs.getInt(2); mapper.sendDeath(name, age); } rs.close(); } catch (SQLException e) { // We should protect these calls. toesUp.close(); con.close(); } }

这允许在ResultSet数据上执行任意的处理，而不需要改变或者复制获取ResultSet的方法：

 

static void sendEarlyDeaths(final PrintWriter out) { ProcessPoetDeaths myMapper = new ProcessPoetDeaths() { public void sendDeath(String name, int age) { out.println(name + " was " + age + " years old."); } }; mapEarlyDeaths(myMapper); }

这个方法使用ProcessPoetDeaths的一个匿名实例调用mapEarlyDeaths。该实例拥有sendDeath方法的一个实现，和我们上面的例子一样的方式把结果写入到输出流。当然，这个技巧并不是存储过程特有的，但是和存储过程中返回的ResultSet结合使用，是一个非常强大的工具。

存储过程可以帮助你在代码中分离逻辑，这基本上总是有益的。这个分离的好处有：

快速创建应用，使用和应用一起改变和改善的数据库模式。

数据库模式可以在以后改变而不影响Java对象，当我们完成应用后，可以重新设计更好的模式。

存储过程通过更好的SQL嵌入使得复杂的SQL更容易理解。

编写存储过程比在Java中编写嵌入的SQL拥有更好的工具。

存储过程可以在任何SQL命令行中测试，这使得调试更加容易。

并不是所有的数据库都支持存储过程，但是存在许多很棒的实现，包括免费/开源的和非免费的，所以移植并不是一个问题。Oracle、PostgreSQL和DB2都有类似的存储过程语言，并且有在线的社区很好地支持。

存储过程工具很多，有像TOAD或TORA这样的编辑器、调试器和IDE，提供了编写、维护PL/SQL或pl/pgsql的强大的环境。存储过程确实增加了你的代码的开销，但是它们和大多数的应用服务器相比，开销小得多。如果你的代码复杂到需要使用DBMS，那么建议整个采用存储过程的方式。

附题:

在一个零售店管理数据库系统中，有如下几个表

员工表(Employee)

 

字段	类型	说明
ID	Number(10)	主键
EmpNumber	Varchar2(10)	员工工号
IdCard	Varchar2(18)	身份证号
FullName	Nvarchar2(20)	员工姓名
Sex	Nvarchar2(1)	性别
Birth	Date	出生日期

 

 

产品信息表(Product)

 

字段	类型	说明
ID	Number(10)	主键
PNumber	Varchar2(50)	产品条码
PName	Nvarchar2(100)	产品名称
PUnit	Nvarchar2(10)	计量单位
Price	Number(10, 2)	产品当前价格

 

库存表(PStore)

 

字段	类型	说明
ID	Number(20)	主键
PID	Number(10)	产品ID
Quantity	Number(10, 2)	库存数量

 

销售表(SaleForm)

 

字段	类型	说明
ID	Number(10)	主键
EmployeeId	Number(10)	销售此单的员工ID
CreateDate	Date	销售单创建日期

 

销售项表(SaleFormItem)

 

字段	类型	说明
ID	Number(10)	主键
SaleFormID	Number(10)	销售单ID
ProductId	Number(10)	产品ID
Quantity	Number(10, 2)	产品数量
SalePrice	Number(10, 2)	产品出售时的价格

 

一、用SQL语言创建员工表和产品表

二、为产品表创建一个序列，用于在向产品表插入数据时生成ID时使用，产品表ID最小值为1，以1为单位递增

三、编写一个名为ProductSale视图，显示每件商品的销售条码、名称、计量单位、当前价格和销售总量。

四、假设上述几个表已经全部创建，但是只创建了主键约束，而没创建其它约束。请用SQL语言为这几个表创建如下几个约束

五、假设如前所述的表和相关的约束都已经创建， 按下列要求编写PL/SQL程序，并将程序帖到本大题的最后空白处。

1)       请创建一个名为“nitpro_shop”的包，并在此包中完成后面几题。

2)       编写一个名为“EmpSumSale”的函数，得到指定员工编号在指定时间段内完成的销售总金额。当员工编号无效时，函数返回-1。

3)       在包内声明一个名为“Product_Sale_Record”的记录类型，该记录类型有如下几个属性：商品条码(v_Pnumber，类型同产品表中的v_Pnumber字段)、商品名称(v_Pname，类型同产品表中的Pname字段)、销售量(v_SaleQuantity，数值类型)。

4)       在包内声明一个名为“Product_Sale_Table”的Table类型，此Table类型的元素类型为“Product_Sale_Record”。

5)       在包中声明三个自定义异常，名称分别为“Ex_Invalid_Pnumber”、“Ex_No_Product”和“Ex_Pnumber_Exist”

6)       在包内编写一个名为“ProductYearSale”的函数，输入参数为一个商品条码和一个年份，返回类型为 Number，返回值为指定条码的商品在指定年份销售总量。当商品条码无效(即Product表中没有参数指定的条码)时，抛出Ex_Invalid_Pnumber异常。

7)       编写一个名为“New_Product”的存储过程用于向 Product 表添加新的产品信息。该过程的输入参数有：新产品的条码、产品名称、计量单位、价格。如果将要添加的产品信息的条码已经存在，则抛出“Ex_Pnumber_Exist”异常。

8)       编写一个名为“Product_Stock”的存储过程用于进货时向数据库中增加库存信息。该过程的输入参数有：要进货的商品条码和进货的数量。当商品条码无效(即在Product表中找不到指定条码的商品信息)时，抛出Ex_Invalid_Pnumber异常。

六、假设系统增加了新的需求，要求每一次销售操作都可以同时支持如下几种付款方式：1、现金支付；2、现金卷支付。例如，当客户某次在该零售店购买总价值为100元的商品时，可以支付50元现金和50金现金卷。

请简述应该如何修改数据库来满足这种需求变更。

 

 

Create Table Employee(
    Id Number(10) Primary Key,
    EmpNumber Varchar2(10),
    IdCard Varchar2(18),
    FullName Nvarchar2(20),
    Sex Nvarchar2(1),
    Birth Date);

Create Table Product (
    Id Number(10) Primary Key,
    PNumber Varchar2(50),
    PName Nvarchar2(100),
    PUnit Nvarchar2(10),
    Price Number(10, 2));

Create Table PStore (
    Id Number(20) Primary Key,
    PID Number(10),
    Quantity Number(10, 2));

Create Table SaleForm (
    Id Number(10) Primary Key,
    EmployeeId Number(10),
    CreateDate Date);

Create Table SaleFormItem (
    Id Number(10) Primary Key,
    SaleFormId Number(10),
    ProductId Number(10),
    Quantity Number(10, 2),
    SalePrice Number(10, 2));

-- 二大题
Create Sequence Sq_Product Minvalue 1 NoMaxValue Increment By 1;

-- 三大题
Create Or Replace View ProductSale As
Select PNumber, PName, PUnit, Price, SaleQuantity
From
Product tb1 Left Join
(Select ProductId, Sum(Quantity) SaleQuantity
From SaleFormItem
Group By ProductId) tb2
On tb1.id = tb2.ProductId

-- 四大题
-- (1)
Alter Table Employee
Add Constraint Ck_Employee_Birth Check (
    Birth Between to_date('1978-1-1 0:0:1', 'yyyy-mm-dd hh:mi:ss') And
    to_date('1990-12-12 23:59:59', 'yyyy-mm-dd hh:mi:ss'))

--(2)
Alter Table PStore
Add Constraint FK_PStore_Product Foreign Key (PID) References Employee(Id);

-- (3)
Alter Table SaleFormItem
Add Constraint FK_SaleFormItem_SaleForm Foreign Key (SaleFormId) References SaleForm(Id);

-- (4)
Alter Table Employee
Add Constraint Uq_Employee_ENumber Unique(EmpNumber);

-- (5)
Alter Table Product
Add Constraint Uq_Product_PNumber Unique(PNumber);

-- 第四大题
Create Or Replace Package nitpro_shop Is
    -- EmpSumSale 函数声明
    Function EmpSumSale (v_empno Employee.Empnumber%Type, v_sdate date, v_edate date)
        return Number;
   
    -- 声明 Product_Sale_Record 记录类型
    Type product_Sale_Record Is Record(
        v_Pnumber Product.Pnumber%Type,
        v_Pname Product.Pname%Type,
        v_SaleQuantity Number
    );
    -- 声明 Product_Sale_Table 表类型
    Type Product_Sale_Table Is Table Of Product_Sale_Record Index
    By binary_integer;
   
    Ex_Invalid_Pnumber Exception;
    Ex_No_Product Exception;
    Ex_Pnumber_Exist Exception;
   
    -- ProductYearSale 函数
    Function ProductYearSale (v_pnumber Product.Pnumber%Type, v_year Number)
        Return Number;
   
    Procedure New_Product (
             v_pnumber Product.Pnumber%Type,
             v_pname Product.Pname%Type,
             v_Unit Product.Punit%Type,
             v_Price Product.Price%Type);
   
   
End Nitpro_shop;

Create Or Replace Package Body nitpro_shop Is
   
    -- EmpSumSale 函数实现
    Function EmpSumSale (v_empno Employee.Empnumber%Type, v_sdate date, v_edate date)
        return Number
    Is
        v_result Number;
        v_count Number;
    Begin
        Select Count(id) into v_count from employee Where EmpNumber = v_empno;
        if v_count = 0 then
            return -1;
        End if;
       
        Select Sum(Quantity * SalePrice) Into v_result From
        SaleFormItem
        Where SaleFormID In (
            Select Id From SaleForm
            Where EmployeeId = (
                Select Id From Employee Where EmpNumber = v_empno
            )
        );
       
        return v_result;
    End;
   
   
    Function ProductYearSale (v_pnumber Product.Pnumber%Type, v_year Number)
        Return Number
    Is
        v_result Number;
        v_count Number;
    Begin
        Select count(id) into v_count From Product
        Where PNumber = v_pnumber;
        If v_count = 0 Then
            raise Ex_Invalid_Pnumber;
        End If;
       
        Select Sum(Quantity) Into v_result From SaleFormItem
        Where
            ProductId In (
                 Select Id From Product Where PNumber = v_pnumber
            )
            And
            SaleFormId In (
                 Select Id from SaleForm Where CreateDate Between
                 to_date('' || v_year || '-01-01 0:0:1', 'yyyy-mm-dd hh:mi:ss') -- 开始时间
                 And
                 to_date('' || v_year || '-12-31 23:59:59', 'yyyy-mm-dd hh:mi:ss') -- 结束时间
            );
        
        return v_result;
    End;
   
   
    Procedure New_Product (
             v_pnumber Product.Pnumber%Type,
             v_pname Product.Pname%Type,
             v_Unit Product.Punit%Type,
             v_Price Product.Price%Type)
     Is
         v_count Number;
     Begin
         Select Count(id) Into v_count From Product
         Where PNumber = v_pnumber;
         If v_count <> 0 Then
             raise Ex_Pnumber_Exist;
         End If;
        
         Insert Into Product Values
         (Sq_Product.Nextval, v_pnumber, v_pname, v_unit, v_price);
        
         commit;
     End;
End nitpro_shop;