如何使用PreparedStatement

Statement执行过程

一个sql语句执行过程中，将经历这么几个步骤：

1. 传输sql到数据库。
2. 数据库检查sql的语法合法性，并解析sql。
3. 计算Access Plan。数据库会通过检测index，statistics来给出最优的访问计划。
4. 根据访问计划进行检索，返回数据。

在上面步骤中，第3步是非常耗时的。因此，为了提高性能，数据库会缓存执行语句以及其Access Plan。这被称为statement cache。在statement cache中，sql语句本身为key，access plan为value。当相同的sql语句被发送过来时，数据库会使用缓存中的access plan以节省cpu时间。

看下面一段code：

Statement statement = connection.createStatement();
String sql1="Select * from test where id=1";
String sql2="Select * from test where id=";
statement.execute(sql1);
statement.execute(sql1);
statement.execute(sql1);
statement.execute(sql2+"2");
statement.execute(sql2+"3");

sql1在第一次执行的时候，需要计算执行计划。但在第2和3次执行的时候，会使用缓存好的执行计划，因此后面的sql1不会再重新检验语法与计算执行计划，效率会比第一次高。

sql2却每次都在变化，在cache中，key为整个sql语句，所以每次sql2都无法命中cache，即使它仅仅参数不同，也必须重新检验语法与计算执行计划，效率自然就低下。

强大的数据库会在cache命中上做优化，但复杂的语句还是避免不了miss。

PreparedStatement的存在是为了避免sql2的劣势。看下面code。

String sql2="Select * from test where id=?";
PreparedStatement pstmt = connection.prepareStatement(sql2);
pstmt.setInt(1,2);
pstmt.executQuery();
pstmt.setInt(1,3);
pstmt.executQuery();

PreparedStatement在创建的时候，会将参数化的语句发送给数据库，进行语法检测和执行计划计算。Cache中的key将是参数化的语句。当后面preparedstatement在执行的时候，每次均会命中cache，使用已存在的access plan进行检索。

包含以上优点，PreparedStatement的优点归为：

1. 预编译，节省后面使用的时间。
2. 可防止sql注入。

Statement的生命周期

在了解statement执行过程以后，还需要了解其生命周期。Cache的生命周期。这样我们在设计自己的数据库访问层时，才不会犯自以为正确的错误。

Connection conn = DriverManager.getConnection(...);
Statement stmt = conn.createStatement();
stmt.execute(sql);
stmt.close();
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);
pstmt.execute();
pstmt.close();
conn.close();

上面的方法展示了statement的生命周期. 无论是statement还是preparedStatement, 它们都绑定在一个connection上. 调用statement的close方法或connection的close方法,均会导致statement的关闭.

在数据库引擎一端,statement缓存会跟创建它的connection绑定在一起(如果我错了,请纠正我).一旦关闭connection, cache就失效了. 通过下面试验检验这个结论.

• 在同一个connection下面, 多次执行同一条语句,发现第一次执行时间要长,后面的几次时间相近,但都比第一次要短.
• 在不同的connection下面,执行同一条语句,发现每次执行时间均很长,且时间相近.

从上述试验,推断出,cache绑定与其connection.

所以,如果只是执行一次语句,那么preparedstatement并不会带来性能优势.只有在保持同一链接的情况下,频繁执行相似的语句,preparedstatement才会带来性能提高.这需要我们在设计ORM框架时要对此注意.

J2EE server下的statement的生命周期

在J2EE应用中,每一个http request均是一个thread处理. 程序员会在DAO层这样写他的代码:

Connection conn = datasource.getConnection();
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);
pstmt.execute();
pstmt.close();
conn.close();

思考一下,在这个thread中,创建了connection, connection又创建了preparedstatement, 最后connection关闭. 倘若每一个http request都这样做, preparedstatement根本没有任何作用. 每次预编译和产生的cache均随着connection的关闭而失效了.

若使preparedstatement能够发挥其优势,则必须让它的生命周期跨越所有的http request线程. J2EE server使用两个功能帮助preparedStatement扩张其生命周期.

1. Thread Pool
2. Statement Cache

每一个J2EE服务器均提供thread pool. 它包装了Connection, 使Connection的创建并不是真的创建,只是从pool中拿出一个存在的链接; 而Connection的关闭也只是将它放回pool中,而不是真正关闭.

Statement Cache并不是所有服务器均有的功能, 如tomcat,若想使用statement cache,则需要扩展其API. 此Statement Cache是存在于server JVM堆中的cache, 它缓存了被创建出的preparedStatement. 当调用preparedStatement的关闭方法, 也只是将其放回cache.