Java 从零到精通

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数据库基础 ​

学习目标 ​

  • 理解关系型数据库中的表、列、行、类型和空值约束。
  • 能读懂基础 CREATE TABLE、SELECT 和 INSERT 语句。
  • 区分 SQL 标识符、SQL 文本和参数值。
  • 了解为什么业务值应通过 ? 占位符参数化，而不是直接拼进 SQL。
  • 掌握 WHERE、ORDER BY、LIMIT、OFFSET 的基础用途。
  • 用 JUnit 5 测试验证 SQL 边界逻辑，而不依赖真实数据库。

前置知识 ​

已完成操作系统基础，知道程序运行环境、文件和资源边界会影响 Java 应用。

练习入口 ​

本章对应仓库中的数据库基础练习：

运行 starter：

bash
mvn -B -pl exercises/database-basics/starter -am test

运行参考答案：

bash
mvn -B -pl exercises/database-basics/solution -am test

为什么先不连真实数据库 ​

真实数据库会涉及安装、账号、端口、驱动、连接池和 SQL 方言。初学阶段先把稳定规则拆开：

  1. 表结构如何表达。
  2. SQL 标识符如何校验。
  3. 查询条件和参数如何分离。
  4. 分页如何限制返回行数。
  5. 查询结果如何映射成 Java 对象。

这些规则能被单元测试稳定验证，之后再学习 JDBC 和 Spring Data 会更顺。

表、列和行 ​

关系型数据库常把数据放在表中。表由列定义结构，每一行是一条记录。

以课程表为例：

列类型含义
idBIGINT课程编号
titleVARCHAR(120)课程标题
lesson_countINTEGER课时数量
publishedBOOLEAN是否发布

练习中的 TableSchema 会用列定义生成基础 CREATE TABLE 语句，并找出哪些列是必填列。

SQL 标识符 ​

表名和列名属于 SQL 标识符。它们不是普通用户输入，通常只能从受控代码中选择。

练习中的 SqlIdentifier 使用保守规则：

  • 必须以字母开头。
  • 后续只能包含字母、数字和下划线。
  • 不能是常见 SQL 保留字。
  • 表名和列名拼接时需要分别校验。

这个练习的目的不是覆盖所有数据库方言，而是建立“标识符和参数值不同”的意识。

参数化查询 ​

业务值不要直接拼进 SQL。更好的方式是 SQL 文本使用 ? 占位符，值单独放入参数列表：

sql
SELECT id, title FROM courses WHERE published = ? AND lesson_count >= ?

参数列表可能是：

text
[true, 5]

这样做可以降低 SQL 注入风险，也方便数据库驱动处理类型转换。

查询、排序和分页 ​

常见读取语句会组合几个部分：

sql
SELECT id, title
FROM courses
WHERE published = ?
ORDER BY title ASC
LIMIT 20 OFFSET 40
  • WHERE：过滤行。
  • ORDER BY：确定返回顺序。
  • LIMIT：限制返回数量。
  • OFFSET：跳过前面的行。

练习中的 SelectQueryBuilder 会构造 SQL 文本和参数列表。

插入数据 ​

插入语句同样应该把 SQL 文本和值分开：

sql
INSERT INTO courses (title, lesson_count, published) VALUES (?, ?, ?)

参数列表按列顺序保存：

text
["Java 入门", 12, false]

练习中的 InsertStatementBuilder 会保留插入顺序，并拒绝没有任何值的插入。

结果映射 ​

数据库驱动通常会把每一行数据交给 Java 程序。应用需要把这些值映射成领域对象。

练习中的 CourseRowMapper 把 Map<String, Object> 映射成 CourseSummary，并检查：

  • 必填列是否存在。
  • 数字列是否真的是数字。
  • 字符串列是否非空。
  • 布尔列是否真的是布尔值。

这类边界检查能让错误更早暴露。

分级练习 ​

  • 基础：完成 SqlIdentifier 和 TableSchema，理解表结构和安全标识符。
  • 进阶：完成 SelectQueryBuilder 和 InsertStatementBuilder，练习参数化 SQL。
  • 挑战：完成 CourseRowMapper，处理数据库行到 Java 对象的类型转换。

常见错误与排查 ​

  • 把用户输入当作表名或列名直接拼接：标识符必须来自受控范围。
  • 把业务值拼进 SQL 文本：应该使用 ? 占位符和参数列表。
  • 忘记 ORDER BY：分页结果可能不稳定。
  • LIMIT 或 OFFSET 接收负数：分页参数需要先校验。
  • 映射结果时不检查类型：错误可能延迟到业务逻辑里才爆出。

面试与复习题 ​

  1. 表、列和行分别对应什么概念？
  2. NOT NULL 约束解决什么问题？
  3. SQL 标识符和参数值有什么区别？
  4. 为什么业务值应该通过 ? 占位符传入？
  5. ORDER BY、LIMIT、OFFSET 如何配合分页？
  6. 把查询结果映射成 Java 对象时为什么要检查类型？

本章总结 ​

数据库基础的第一步是能说清楚表结构、SQL 文本、参数值和结果映射边界。完成本章后，你已经能把最常见的 SQL 规则写成小而稳定的 Java 测试。

下一步 ​

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