Тема: cтворення програмного проекта простої бази даних «Учні» з даними про прізвище, ім'я, успішність, забезпечення виведення даних про учнів за зазначиними критеріями.

Мета: навчити основам роботи з базами даних SQL з використанням мови програмування Java.

Учні повинні знати:

• визначення та призначення баз даних;
• правила проектування та створення баз даних;
• правила фільтрування та пошуку інформації у баз даних;
• особливості налаштування та принцип роботи Java + MySQL.

Учні повинні мати уявлення про можливості комплексу Java + MySQL.

Учні повинні вміти:

• створювати нові бази данних та таблиці;
• створювати, редагувати, виконувати операції з об'єктами БД.

Обладнання: комп'ютери зі встановленими ОС, середовищем Netbeans для програмування мовою Java, LAMP або XAMPP.

Структура уроку

1. Організаційний момент.
2. Актуалізація опорних знань.
3. Вивчення нового матеріалу.
4. Інструктаж з ТБ.
5. Закріплення вивченого матеріалу.
6. Підбиття підсумків уроку.
7. Домашнє завдання.

Примітка. Цей урок проводять лише після успішного опанування матеріалом уроків щодо вивчення SQL і виконання усіх його практичних завдань.

Хід уроку

1. Організаційний момент
Вітання з класом. Перевірка присутності і готовності учнів до уроку.

2. Актуалізація опорних знань
Дати відповідь на питання і порівняти з очікуваним.

1. Що таке SQL?
2. Яка ознака кінця вказівки SQL?
3. Які вказівки SQL створюють базу даних, таблицю, запит?
4. Що таке агрегатна функція SQL? Назвати приклади
5. Що таке внутрішнє і зовнішнє об'єднання?
6. Що таке MySQL?
7. Що таке XAMPP?
8. Що таке LAMP?
9. Що таке MariaDB?

3. Вивчення нового матеріалу

Під'єднання бази даних і здійснення запиту мовою SQL мовою Java здійснюють за допомогою:

• бібліотеки java.sql, наявної в JDK;
• драйвера, бібліотеку з яким встановлюють з сайту dev.mysql.com.

Для ОС Linux Mint 19 після встановлення файл JAR можна виявити за адресою /usr/share/java/mysql-connector-java-8.0.28.jar (тут замість номера версії 8.0.28 може бути інший номер). Файл JAR можна залишити на місці встановлення або перенести у довільне інше місце. Наприклад, у теку проєкту.

У будь-якому випадку встановлений файл JAR необхідно приєднати до проєкту, що використовує SQL. У середовищі Netbeans це можна зробити таким чином:

• вкликати контекстне меню бібліотек проєкту Libraries натисканням правої кнопки миші і вибрати ADD JAR/Folder...;

  

• у вікні діалогу ADD JAR/Folder вказати розташування файлу і натиснути кнопку Open.

Розглянемо випадок, коли попередньо виконано такі вказівки MySQL.

SET collation_connection = 'utf8_unicode_ci';
CREATE DATABASE school;
ALTER DATABASE school  CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_unicode_ci;
USE school;
SOURCE structure.sql;
SOURCE data.sql;

Примітка. Дія всіх вказівок з CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_unicode_ci спрямована на уникнення винятків, породжених конфліктами різних схем упорядкування й порівняння.

У цьому випадку програма мовою Java може мати такий вигляд

package work;
import java.sql.*;    // під'єднання бібліотеки підпрограм роботи з SQL
import java.util.*;
class Work
{ public static void main(String args[])
  { try { Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");   // завантаження драйвера 
          Connection con = DriverManager.getConnection // створення сполучення з базою даних
          ("jdbc:mysql://localhost:3306/school",       // school - назва бази даних
           "root",     // обліковий запис користувача базами даних
           "!@#123Qwe" // пароль
          );
          Statement stmt=con.createStatement();  
          ResultSet rs=stmt.executeQuery("SELECT * FROM pupils WHERE form = '11Б';");
          while (rs.next()) System.out.println
            (rs.getString(1)+" "+rs.getString(2)+" "
            +rs.getString(3)+" "+rs.getString(4));  
          con.close();  
        }
    catch(Exception e)  {System.out.println("Отримано виняток "+e);}  
  }  
}

з таким виведенням у консоль.

ЛИСЕНКО ДМИТРО 11Б 113
РУДЕНКО ОЛЕГ 11Б 114
САВЧЕНКО ВАЛЕРІЙ 11Б 115
ПЕТРЕНКО ЛЕОНІД 11Б 116
ШУЛЬГА ГАЛИНА 11Б 117
РАДЧЕНКО ТЕТЯНА 11Б 118
КОРОЛЬ НАДІЯ 11Б 119
ОСТАПЕНКО ЛЮДМИЛА 11Б 120

Інколи під'єднання неможливе внаслідок використання кодування UTF-8 чи роботи у різних часових поясах. У цьому випадку радять перший аргумент методу getConnection задавати таким рядком тексту.

"jdbc:mysql://localhost:3306/school?autoReconnect=true&useSSL=false&useUnicode=yes&characterEncoding=UTF-8"

• jdbc:mysql — назва протоколу з’єднання — скорочення від Java DataBase Connectivity (англійською — з'єднання з базами даних за допомогою Java) — назви прикладного платформо-незалежного промислового стандарту програмного інтерфейсу Java, який визначає методи, з допомогою яких програмне забезпечення мовою Java здійснює доступ до баз даних;
• localhost — назва сервера;
• 3306 — номер порту;
• school — назва бази даних;
• useSSL=false — явно відключає SSL (англійською Secure Sockets Layer — рівень захищених сокетів) — криптографічний протокол, який забезпечує встановлення безпечного з'єднання між клієнтом і сервером;
• useUnicode=yes&characterEncoding=UTF — забезпечує відображення літер багатьох абеток;
• autoReconnect = true — забезпечує автоматичне відновлення з'єднання.

• Об'єкти з класу Statement дозволяють виконувати запити SQL і отримувати результати у вигляді таблиці даних за допомогою класу ResultSet.

• Клас ResultSet підтримує вказівник на поточний рядок даних. Спочатку вказівник розташовано перед першим рядком.

• Метод next класу ResultSet переміщує вказівник до наступного рядка і повертає false, коли пройдено всі рядки. Цей метод зручно використовувати в циклі while для перебору отриманих даних.

• Вказівник ResultSet рухається лише в одному напрямку — уперед. Таким чином, можна пройти його лише один раз і лише від першого до останнього рядка.

• Клас ResultSet надає методи get* (getBoolean, getLong, getString і так далі) для отримання значень у стовпчиках поточного рядка. Значення можна отримати, вказавши або номер стовпчика (їх нумерують від 1), або назву стовпчика.

• Для методів get* драйвер JDBC намагається перетворити дані бази у тип Java, зазначений у методі get* (замість *), і повертає відповідне значення Java. Специфікація JDBC містить таблицю, що показує допустимі відображення типів SQL у типи Java, які можуть використовувати методи ResultSet.

• Назви стовпчиків, які використовуються як вхідні дані для методів get*, не чутливі до регістру. Коли метод get* викликають з назвою стовпчка, а кілька стовпчиків мають однакові назви, буде повернуто значення у першому такому стовпчику. Опція назви стовпчика призначена для використання, коли назви стовпчиків використано в запиті SQL, який створив набір результатів. Для стовпчиків, які не названі явно в запиті, найкраще використовувати номери стовпчиків.

• Щоб створити представника Statement, викликають метод createStatement для об’єкта Connection, отриманого використанням одного з методів:
  • DriverManager.getConnection;
  • DataSource.getConnection.

• Запит SELECT при наявності предствника Statement здійснюють методом executeQuery("...").

• Оновлення даних у базі даних здійснюють методом executeUpdate(...).

• Якщо заздалегідь не відомо, вказівка SQL буде SELECT чи UPDATE/INSERT, то використовують метод execute(...). Цей метод поверне true, якщо запит SQL був SELECT, або false, якщо це був UPDATE, INSERT або DELETE.

• Якщо метод execute(...) використав запит SELECT, результат отримують методом getResultSet().

• Якщо метод execute(...) використав вказівку UPDATE, INSERT або DELETE, кількість відповідних рядків отримують, застосувавши метод getUpdateCount() до представника Statement.

• Існує можливість отримати дані про властивості баз даних, таблиць та їхніх складових — див. стислий опис або детальну документацію JDK. Навіть не заглядаючи у ці документи, у практичній роботі можна використати вказівки такого вигляду:

  ResultSet rs = st.executeQuery(s); 
  int n  =  rs.getMetaData().getColumnCount();

  Тут першою вказівкою отримано для st — представника класу Statement — таблицю результатів rs — представник класу ResultSet — для запиту, поданого рядком s (тип String). Другою вказівкою отримано кількість стовпчиків цієї таблиці результатів. Це зручно для виведення усіх результатів запиту за умови, коли наперед невідомо кількість стовпчиків цієї таблиці результатів. Або при введенні результатів запитів з різною кількістю стовпчиків таблиці результатів і небажанні відстежувати цю кількість та збільшувати код при врахуванні кожного конкретного випадку. Таке зручно зробити, наприклад, при виконанні завдання 2 практичної роботи.

У поданій вище програмі використано конструкція try-catch-finally для опрацювання винятків.

Виняток — це проблема (помилка), що виникає під час виконання програми. Винятки можуть виникати у багатьох випадках, наприклад: користувач увів некоректні дані, файл, до якого звертається програма, не знайдено, мережеве з'єднання з сервером було втрачено під час передавання даних тощо.

Опрацювання виняткових ситуацій (exception handling) — механізм мов програмування, призначений для опису реакції програми на помилки часу виконання й інші можливі проблеми (виключення), які можуть виникнути при виконанні програми і призводять до неможливості подальшої відпрацювання програмою її основного алгоритму.

У Java є декілька ключових слів для роботи з винятками (після тире вказано, для позначення чого використовують відповідне слово):

• try — початок блоку коду, який потенційно може привести до помилки;

• catch — початок блоку коду, призначеного для перехоплення й опрацювання винятків;

• finally — початок додаткового блоку коду, розташованого після останнього блоку catch. Керування зазвичай буде передано у блок finally у будь-якому випадку.