PreparedStatement是如何大幅度提高性能的

Posted 2020-10-03

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本文讲述了如何正确的使用prepared statements。为什么它可以让你的应用程序运行的更快，和同样的让数据库操作变的更快。
 
 
为什么Prepared Statements非常重要？如何正确的使用它？
 
数 据库有着非常艰苦的工作。它们接受来自众多并发的客户端所发出的SQL查询，并尽可能快的执行查询并返回结果。处理statements是一个开销昂贵的 操作，不过现在有了Prepared Statements这样的方法，可以将这种开销降到最低。可是这种优化需要开发者来完成。所以本文会为大家展示如何正确的使用Prepared Statements才能使数据库操作达到最优化。
 
 
数据库是如何执行一个statement的？
 
显然，我 不会在这里写出很多的细节，我们只关注最关键的部分。当一个数据库收到一个statement后，数据库引擎会先解析statement，然后检查其是否 有语法错误。一旦statement被正确的解析，数据库会选出执行statement的最优途径。遗憾的是这个计算开销非常昂贵。数据库会首先检查是否 有相关的索引可以对此提供帮助，不管是否会将一个表中的全部行都读出来。数据库对数据进行统计，然后选出最优途径。当决创建查询方案后，数据库引擎会将它 执行。
 
存取方案（Access Plan）的生成会占用相当多的CPU。理想的情况是，当我们多次发送一个statement到数据库，数据库应该对statement的存取方案进行重用。如果方案曾经被生成过的话，这将减少CPU的使用率。
 
 
Statement Caches
 
数 据库已经具有了类似的功能。它们通常会用如下方法对statement进行缓存。使用statement本身作为key并将存取方案存入与 statement对应的缓存中。这样数据库引擎就可以对曾经执行过的statements中的存取方案进行重用。举个例子，如果我们发送一条包含 SELECT a, b FROM t WHERE c = 2的statement到数据库，然后首先会将存取方案进行缓存。当我们再次发送相同的statement时，数据库会对先前使用过的存取方案进行重用， 这样就降低了CPU的开销。
 
注意，这里使用了整个statement为key。也就是说，如果我们发送一个包含SELECT a, b FROM t WHERE c = 3的statement的话，缓存中不会没有与之对应的存取方案。这是因为“c=3”与曾经被缓存过的“c=2”不同。所以，举个例子：
 
for (int i = 0; i < 1000; i++)  {
PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("select a,b from t where c = " + i);
ResultSet rs = Ps.executeQuery();
rs.close();
ps.close();
}
 
在这里缓存不会被使用，因为每一次迭代都会发送一条包含不同SQL语句的statement给数据库。并且每一次迭代都会生成一个新的存取方案。现在让我们来看看下一段代码：
 
PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("select a,b from t where c = ?");
for (int i = 0; i < 1000; i++)  {
ps.setInt(1, i);
ResultSet rs = ps.executeQuery();
rs.close();
ps.close();
}
 
这 样就具有了更好的效率，这个statement发送给数据库的是一条带有参数“？”的SQL语句。这样每次迭代会发送相同的statement到数据库， 只是参数“c=?”不同。这种方法允许数据库重用statement的存取方案，这样就具有了更好的效率。这可以让你的应用程序速度更快，并且使用更少的 CPU，这样数据库服务器就可以为更多的人提供服务。
 
 
PreparedStatement与J2EE服务器
 
当 我们使用J2EE服务器时事情会变的比较复杂。通常，一个perpared statement会同一个单独的数据库连接相关联。当数据库连接被关闭时prepared statement也会被丢弃。通常，一个胖客户端会获取一个数据库连接并将其一直保持到退出。它会用“饿汉”(eagerly)或“懒汉” (lazily)方式创建所有的parepared statements。“饿汉”方式会在应用启动时创建一切。“懒汉”方式意味着只有在使用的时候才去创建。“饿汉”方式会使应用程序在启动的时候梢有延 迟，但一旦启动后就会运行的相当理想。“懒汉”方式使应用程序启动速度非常快（但不会做任何准备工作），当需要使用prepared statement的时候再去创建。这样，在创建全部statement的过程中，性能是非常不稳定的，但一旦创建了所有statement后，它会像 “饿汉”式应用程序一样具有很好的运行效果。请根据你的需要来选择最好的方式，是快速启动？还是前后一致的性能。
 
J2EE应用的问题是 它不会像这样工作，连接只会在请求期间被保持。那意味着必须每一次请求的时候都创建prepared statement。这远没有胖客户端那种一直保持prepared statement的执行性能好。J2EE厂商已经注意到了这个问题，并且提供了连接池(ConnectionPool)以避免这种问题。
 
当 J2EE服务器提供了一个连接给你的应用程序时，其实它并没有给你真正的数据库连接，你只是获得了一个包装器（Wrapper）。你可以去看看你所获得的 连接的类名以证实这一点。它并不是一个JDBC连接，而是一个由应用服务器创建的类。所有的JDBC操作都会被应用服务器的连接池管理器所代理。所有的 JDBC ResultSets，statements，CallableStatements，preparedStatements等都会被包装并以一个“代理 对象”（Proxy Object）的形式返回给应用程序。当你关闭了连接，这些对象会被标记为失效，并被垃圾回收器所回收。
 
通常，如 果你对一个数据库连接执行close，那这个连接会被JDBC驱动程序关闭。但我们需要在J2EE服务器执行close的时候数据库连接会被返回连接池。 我们可以创建一个像真正的连接一样的JDBC Connection代理类来解决这个问题。它有一个对真正连接的引用。当我们执行一个连接上的方法时，代理会将操作转给真正的连接。但是，当我们对一个 连接执行close时，这个连接并不会关闭，而是会送回连接池，并可以被其他请求所使用。一个已被准备过的prepared statement也会因此而得到重用。
 
 
J2EE PreparedStatement Cache
 
J2EE 服务器的连接池管理器已经实现了缓存的使用。J2EE服务器保持着连接池中每一个连接准备过的prepared statement列表。当我们在一个连接上调用preparedStatement时，应用服务器会检查这个statement是否曾经准备过。如果 是，这个PreparedStatement会被返回给应用程序。如果否，调用会被转给JDBC驱动程序，然后将新生成的statement对象存入连接 缓存。
 
每个连接都有一个缓存的原因是因为：JDBC驱动程序就是这样工作的。任何prepared statement都是由指定的连接所返回的。
 
如果我们想利用这个缓存的优势，那就如前面所说的，使用参数化的查询语句可以在缓存中找到曾经使用过的statement。大部分应用服务器允许你调整prepared statements缓存的大小。
 
 
摘要
 
我 们绝对应该使用包含参数化的查询语句的prepared statement。这样数据库就会重用准备过的存取方案。缓存适用于整个数据库，所以，如果你安排所有的应用程序使用相同的参数化SQL语句，然后你的 其他应用程序就可以重用被准备过的prepared statement。这是应用服务器的一个优势，因为所有的数据库操作都集中在数据库操作层（Database Access Layer，包括O/R映射，实体Bean，JDBC等）。
 
第二，正确的使用prepared statement也是利用prepared statement的缓存优势的关键。由于应用程序可以重用准备过的prepared statement，也就减少了调用JDBC驱动程序的次数，从而提高了应用程序的性能。这样就拥有了可以与胖客户端比肩的效率，却又不需要总维持一个连 接。
 
使用参数化的prepared statement，你的应用程序会具有更好的性能。

 

 

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1.PreparedStatement是预编译的,对于批量处理可以大大提高效率. 也叫JDBC存储过程 
2.使用 Statement 对象。在对数据库只执行一次性存取的时侯，用 Statement 对象进行处理。PreparedStatement 对象的开销比Statement大，对于一次性操作并不会带来额外的好处。 
3.statement每次执行sql语句，相关数据库都要执行sql语句的编译，preparedstatement是预编译得,preparedstatement支持批处理 
4.
Code Fragment 1: 

String updateString = "UPDATE COFFEES SET SALES = 75 " + "WHERE COF_NAME LIKE ′Colombian′"; 
stmt.executeUpdate(updateString); 

Code Fragment 2: 

PreparedStatement updateSales = con.prepareStatement("UPDATE COFFEES SET SALES = ? WHERE COF_NAME LIKE ? "); 
updateSales.setInt(1, 75); 
updateSales.setString(2, "Colombian"); 
updateSales.executeUpdate(); 

片 断2和片断1的区别在于，后者使用了PreparedStatement对象，而前者是普通的Statement对象。 PreparedStatement对象不仅包含了SQL语句，而且大多数情况下这个语句已经被预编译过，因而当其执行时，只需DBMS运行SQL语句， 而不必先编译。当你需要执行Statement对象多次的时候，PreparedStatement对象将会大大降低运行时间，当然也加快了访问数据库的 速度。 
这种转换也给你带来很大的便利，不必重复SQL语句的句法，而只需更改其中变量的值，便可重新执行SQL语句。选择 PreparedStatement对 象与否，在于相同句法的SQL语句是否执行了多次，而且两次之间的差别仅仅是变量的不同。如果仅仅执行了一次的话，它应该和普通的对象毫无差异，体现不出 它预编译的优越性。 
5.执行许多SQL语句的JDBC程序产生大量的Statement和PreparedStatement对象。通常认为 PreparedStatement对象比Statement对象更有效,特别是如果带有不同参数的同一SQL语句被多次执行的时候。 PreparedStatement对象允许数据库预编译SQL语句，这样在随后的运行中可以节省时间并增加代码的可读性。 

然而，在Oracle环境中，开发人员实际上有更大的灵活性。当使用Statement或PreparedStatement对象时，Oracle数据库 会缓存(和JDBC缓存是两回事)SQL语句以便以后使用。在一些情况下,由于驱动器自身需要额外的处理和在Java应用程序和Oracle服务器间增加的网络活动，执行 PreparedStatement对象实际上会花更长的时间(因此,使用statement的最好时机是频繁的参数--是参数项目而不是参数的值--变化时的SQL语句)。 

然 而，除了缓冲的问题之外，至少还有一个更好的原因使我们在企业应用程序中更喜欢使用PreparedStatement对象,那就是安全性。传递给 PreparedStatement对象的参数可以被强制进行类型转换，使开发人员可以确保在插入或查询数据时与底层的数据库格式匹配。 

当 处理公共Web站点上的用户传来的数据的时候，安全性的问题就变得极为重要。传递给PreparedStatement的字符串参数会自动被驱动器忽 略。最简单的情况下，这就意味着当你的程序试着将字符串“D‘Angelo”插入到VARCHAR2中时，该语句将不会识别第一个“，”，从而导致悲惨的 失败。几乎很少有必要创建你自己的字符串忽略代码。 

在Web环境中，有恶意的用户会利用那些设计不完善的、不能正确处理字符串的应用 程序。特别是在公共Web站点上,在没有首先通过 PreparedStatement对象处理的情况下，所有的用户输入都不应该传递给SQL语句。此外，在用户有机会修改SQL语句的地方，如HTML的 隐藏区域或一个查询字符串上，SQL语句都不应该被显示出来。 
在执行SQL命令时，我们有二种选择：可以使用 PreparedStatement对象，也可以使用Statement对象。无论多少次地使用同一个 SQL命令，PreparedStatement都只对它解析和编译一次。当使用Statement对象时，每次执行一个SQL命令时，都会对它进行解析 和编译。 


第一： 

prepareStatement会先初始化SQL，先把这个SQL提交到数据库中进行预处理，多次使用可提高效率。 
createStatement不会初始化，没有预处理，没次都是从0开始执行SQL 

第二： 

prepareStatement可以替换变量 
在SQL语句中可以包含?，可以用ps=conn.prepareStatement("select * from Cust where ID=?"); 
int sid=1001; 
ps.setInt(1, sid); 
rs = ps.executeQuery(); 
可以把?替换成变量。 
而Statement只能用 int sid=1001; 
Statement stmt = conn.createStatement(); 
ResultSet rs = stmt.executeQuery("select * from Cust where ID="+sid); 
来实现。 

第三： 

prepareStatement会先初始化SQL，先把这个SQL提交到数据库中进行预处理，多次使用可提高效率。 
createStatement不会初始化，没有预处理，没次都是从0开始执行SQL