[VL] Database: JDBC (#327)

* bulletpoints

* codebeispiele treiber und connection

* add code examples, add figs

* preparedStatments und ResultSets

* fix arrow

markdown/database/figs/jdbc_layers.uxf

@@ -0,0 +1,9 @@
+<diagram program="umletino" version="14.4.0-SNAPSHOT"><zoom_level>10</zoom_level><element><id>UMLClass</id><coordinates><x>480</x><y>50</y><w>100</w><h>50</h></coordinates><panel_attributes>Java
+Application</panel_attributes><additional_attributes></additional_attributes></element><element><id>UMLClass</id><coordinates><x>480</x><y>140</y><w>100</w><h>50</h></coordinates><panel_attributes>JDBC
+API</panel_attributes><additional_attributes></additional_attributes></element><element><id>UMLClass</id><coordinates><x>480</x><y>230</y><w>100</w><h>50</h></coordinates><panel_attributes>JDBC
+Driver Manager</panel_attributes><additional_attributes></additional_attributes></element><element><id>UMLUseCase</id><coordinates><x>340</x><y>430</y><w>100</w><h>50</h></coordinates><panel_attributes>Oracle
+Database</panel_attributes><additional_attributes></additional_attributes></element><element><id>UMLClass</id><coordinates><x>340</x><y>330</y><w>100</w><h>50</h></coordinates><panel_attributes>JDBC
+Driver</panel_attributes><additional_attributes></additional_attributes></element><element><id>UMLClass</id><coordinates><x>480</x><y>330</y><w>100</w><h>50</h></coordinates><panel_attributes>JDBC
+Driver</panel_attributes><additional_attributes></additional_attributes></element><element><id>UMLClass</id><coordinates><x>620</x><y>330</y><w>100</w><h>50</h></coordinates><panel_attributes>JDBC
+Driver</panel_attributes><additional_attributes></additional_attributes></element><element><id>UMLUseCase</id><coordinates><x>480</x><y>430</y><w>100</w><h>50</h></coordinates><panel_attributes>SQL-Server</panel_attributes><additional_attributes></additional_attributes></element><element><id>UMLUseCase</id><coordinates><x>620</x><y>430</y><w>100</w><h>50</h></coordinates><panel_attributes>ODBC
+Datasource</panel_attributes><additional_attributes></additional_attributes></element><element><id>Relation</id><coordinates><x>520</x><y>90</y><w>30</w><h>70</h></coordinates><panel_attributes>lt=&lt;&lt;-</panel_attributes><additional_attributes>10;50;10;10</additional_attributes></element><element><id>Relation</id><coordinates><x>520</x><y>270</y><w>30</w><h>80</h></coordinates><panel_attributes>lt=&lt;&lt;-</panel_attributes><additional_attributes>10;60;10;10</additional_attributes></element><element><id>Relation</id><coordinates><x>520</x><y>180</y><w>30</w><h>70</h></coordinates><panel_attributes>lt=&lt;&lt;-</panel_attributes><additional_attributes>10;50;10;10</additional_attributes></element><element><id>Relation</id><coordinates><x>570</x><y>240</y><w>120</w><h>110</h></coordinates><panel_attributes>lt=&lt;&lt;-</panel_attributes><additional_attributes>100;90;100;10;10;10</additional_attributes></element><element><id>Relation</id><coordinates><x>380</x><y>240</y><w>120</w><h>110</h></coordinates><panel_attributes>lt=&lt;&lt;-</panel_attributes><additional_attributes>10;90;10;10;100;10</additional_attributes></element><element><id>Relation</id><coordinates><x>380</x><y>370</y><w>30</w><h>80</h></coordinates><panel_attributes>lt=&lt;&lt;-</panel_attributes><additional_attributes>10;60;10;10</additional_attributes></element><element><id>Relation</id><coordinates><x>520</x><y>370</y><w>30</w><h>80</h></coordinates><panel_attributes>lt=&lt;&lt;-</panel_attributes><additional_attributes>10;60;10;10</additional_attributes></element><element><id>Relation</id><coordinates><x>660</x><y>370</y><w>30</w><h>80</h></coordinates><panel_attributes>lt=&lt;&lt;-</panel_attributes><additional_attributes>10;60;10;10</additional_attributes></element></diagram>

markdown/database/jdbc.md

@@ -37,32 +37,217 @@ _build:
 
 
 ## Motivation
-Lorem Ipsum. Starte mit H2-Level.
-...
+- Mit Datenbanken interagieren, Daten senden und abfragen
 
-## Folie 2
-...
+## JDBC
 
-## Folie 3
-...
+- **J**ava **D**ata**b**ase **C**onnectivity (JDBC) ist eine Java-API, um auf Datenbanken zuzugreifen
+- Damit können Verbindungen zu Datenbank hergestellt und SQL-Statements ausgeführt werden.
+- JDBC konvertiert die SQL-Datentypen in Java-Datentypen und umgedreht.
+- Die JDBC API ist universal und Datenbanksystem unabhängig
+- Die einzelnen Datenbanksystem-Hersteller stellen JDBC-Treiber zur Verfügung.
+- Was machen die Treiber? Implementieren die von JDBC vorgegebene Schnittstelle, damit der Treiber vom JDBC-Driver-Manager genutzt werden kann.  
+- Der JDBC Driver Manager lädt den Datenbanksystem spezifischen Treiber in die Anwendung.
 
-## Folie 4
-...
 
-## Folie 5
-...
+![Aufbau von JDBC.](./figs/jdbc_layers.png)
 
-## Folie 6
-...
+## Treiber Registrieren
 
-## Wrap-Up
-...
+Für unterschiedliche Datenbanksysteme gibt es unterschiedliche Treiber. Diese müssen in der Java-Anwendung registriert werden, um mithilfe von JDBC eine Verbindung zur Datenbank aufzubauen und Anweisungen zu verschicken.
+
+Möglichkeit 1: Dynamsch zur Laufzeit `Class.forName()`
+```java
+  Class.forName("{datenbanktreiber}")
+```
+
+Beispiel:
+
+Oracle:
+```java
+  Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");
+```
+MySQL:
+```java
+  Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
+```
+
+- Treiber-Registrationen kann so konfigurierbar und portierbar gemacht werden. (Man muss "nur" den String-Parameter von `Class.forName` austauschen). 
+- Gängiges/Bevorzugtes Vorgehen
+
+Möglichkeit 2: Statisch `DriverManager.registerDriver()`
+```java
+  Driver myDriver = new {driver}();
+  DriverManager.registerDriver( myDriver );
+```
+
+Beispiel:
+
+Oracle:
+```java
+  Driver myDriver = new oracle.jdbc.driver.OracleDriver();
+  DriverManager.registerDriver(myDriver);
+```
+MySQL:
+```java
+  Driver myDriver = com.mysql.jdbc.Driver();
+  DriverManager.registerDriver(myDriver);
+```
+
+- Findet Anwendungm, wenn dynamisches Laden von der verwendeten JVM nicht unterstützt wird.
+
+## Verbindung aufbauen
+
+Mit drei Parametern.
+```java
+  String URL="jdbc:URL/TO/DATABASE";
+  String USER= "USER";
+  String PASSWORD = "PASSWORD"
+  Connection connection = DriverManager.getConnection(URL,USER,PASSWORD)
+```
+
+Mit einem Paramter. Username und Passwort werden in der URL angegeben.
+```java
+  String URL="jdbc:USER/PASSWORD/URL/TO/DATABASE";
+  Connection connection = DriverManager.getConnection(URL)
+```
+
+Mit Properties um Username und Passwort anzugeben.
+ ```java
+  String URL="jdbc:URL/TO/DATABASE";
+  Properties login = new Properties();
+  login.put("user","USER");
+  login.put("password","PASSWORD");
+  Connection connection = DriverManager.getConnection(URL,login)
+```
+
+Am Ende muss die Verbindung zur Datenbank geschlossen werden.
+```java
+  connection.close();
+```
 
+- Per Default sind `Connection`s im "auto-commit" Modus. Das beduetet, alle `Statement`s werden automatisch an die Datenbank gesendet.
+- Mit `connection.setAutoCommit(false)`, kann dieser Modus disabled werden.
+- Dann müssen `Statement`s mit `connection.commit()` gesendet werden.
 
+## Statements
 
+- Mit `Statement`s werden SQL-Befehle erstellt, die dann an die Datenbank gesendet werden können.
 
+Statement erstellen mithilfe des `Connection`-Objekts
+```java
+Statement st= connection.createStatement();
+```
 
+## `ResultSet`
+- Alle SQL-Statements die Daten aus der Datenbank lesen, geben diese als `ResultSet` zurück und kann sich wie eine Tablel vorgestellt werden.
+- Das `ResultSet`-Objekt hält dann einen Pointer auf die aktuell betrachtete Reihe in der Tabelle.
+- `ResultSet`s können auch Konfiguriert werden
+    - Zugriffsrechte (`RSConcurrency`)
+        - `CONCUR_READ_ONLY` (default): Nur Lesezugriff auf die Daten.
+        - `CONCUR_UPDATABLE`: Daten können über das `ResultSet` geupdated werden.
 
+    - Scrollbarkeit (`RSType`)
+        - `TYPE_FORWARD_ONLY` (default) Pointer kann nur Vorwärts bewegt werden
+        - `TYPE_SCROLL_INSENSITIVE`: Pointer kann Vorwärts und Rückwärts bewegt werden
+        - `TYPE_SCROLL_SENSITIVE`: Pointer kann Vortwärts und Rückwärts bewegt werden, zeitgleich werden Änderungen in der Datenbank berücksichtigt (das `ResultSet` updated sich)
+
+- Um das `ResultSet` zu konfigurieren, müssen die Parameter im `Statement` gesetzt werden `Statement st= connection.createStatment(RSType,RSConcurrency)`.
+
+## Beispiel Abfragen
+
+Datensätze aus der Datenbank abfragen:
+
+```java
+String sql= "SELECT * FROM USER";
+ResultSet rs = st.executeQuery(sql);
+
+while(rs.next){
+    System.out.println("ID:" + rs.getInt("id"));
+    System.out.println("Username:" + rs.getString("name"));
+    System.out.println("Age:" + rs.getInt("age"));
+}
+rs.close();
+```
+
+Datensätze in der Datenbank hinzufügen:
+
+```java
+String sql="INSERT INTO User VALUES ('Wuppi Fluppi',22)";
+st.executeUpdate(sql);
+sql="INSERT INTO User VALUES ('Tutti Frutti ',100)";
+st.executeUpdate(sql);
+```
+
+Datensätze in der Datenbank ändern:
+
+```java
+String sql="UPDATE User SET age = 20 WHERE id in (100,110)";
+ResultSet rs= st.executeUpdate(sql);
+while(rs.next){
+    System.out.println("ID:" + rs.getInt("id"));
+    System.out.println("Username:" + rs.getString("name"));
+    System.out.println("Age:" + rs.getInt("age"));
+}
+rs.close();
+```
+
+
+`PreparedStatments` für wiederholte oder gesammelte abfragen:
+- Vorallem dann praktisch, wenn die Änderung eines Datensatztes die Änderung eines anderen Datensatzes impliziert.
+```java
+public void feedAnimals(HashMap<String,Integer> foodSpend){
+    String sqlToday="UPDATE animal SET foodToday=? WHERE id = ?"
+    String sqlTotal="UPDATE animal SET foodTotal=foodTotal+? WHERE id=?"
+    PreparedStatement today= connection.prepareStatement(sqlToday);
+        PreparedStatement total= connection.prepareStatement(sqlTotal);
+    connection.setAutoCommit(false);
+    for (Map.Entry<String, Integer> entry : foodSpend.entrySet()) {
+
+        today.setInt(1,entry.getValue().intValue());
+        today.setString(2, entry.getKey());
+        today.executeUpdate();
+
+        total.setInt(1,entry.getValue().intValue());
+        total.setString(2, entry.getKey());
+        total.executeUpdate();
+
+        connection.commit();
+    }
+}
+
+```
+
+## SQL-Exceptions
+- Auch mit JDBC kann es zu Fehlern/Probleme kommen.
+    - Fehlerhafte Statements
+    - Verbindungsprobleme
+    - Fehler in den Treibern oder der Datenbank selber
+- Daher ist Exceptionhandling besonders wichtig.
+-
+
+```java
+try {
+    // do something
+}
+catch (Excpetion e){
+    //ups
+    e.printStackTrace();
+}
+finally{
+    connection.close();
+}
+
+```
+
+## Wrap-Up
+- JDBC ist eine API um mit Datenbanken zu interagieren
+- JDBC verwendet einen Driver-Manager
+- gibt unterschiedliche treiber
+- how to connection aufbauen
+- how to statement senden
+- how to result auswerten
+...
 
 <!-- DO NOT REMOVE - THIS IS A LAST SLIDE TO INDICATE THE LICENSE AND POSSIBLE EXCEPTIONS (IMAGES, ...). -->
 ::: slides