Wykład 3 - Aplikacje bazodanowe (JDBC) i GUI

Aplikacje bazodanowe

• Programy przechowujące i przetwarzające dane przez DBMS (system zarządzania bazą danych).
• Zalety: trwałe przechowywanie, jednoczesny dostęp wielu użytkowników, bezpieczeństwo/integralność, analiza danych.
• Komunikacja z bazą najczęściej przez zapytania SQL.

Architektura

Aplikacja (Java, GUI + logika) → JDBC → DBMS → Baza danych. JDBC = warstwa pośrednicząca między JDK a DBMS.

Relacyjne bazy danych

• Dane w tabelach: wiersz = rekord, kolumna = atrybut.
• Relacje przez klucz obcy (foreign key); klucz główny (primary key) identyfikuje rekord.
• Przykłady RDBMS: MySQL, PostgreSQL, Oracle, H2, SQLite.

	Relacyjne (SQL)	NoSQL
Model	tabele	dokumenty/grafy/klucz-wartość
Schemat	ściśle określony	często brak sztywnego
Język	SQL	zależny od systemu
Relacje	klucze główne i obce	dane zdenormalizowane
Skalowanie	pionowe	poziome

CRUD

• Create → INSERT, Read → SELECT, Update → UPDATE, Delete → DELETE.

Pakiet java.sql i JDBC

• JDBC (Java Database Connectivity) - standardowe API Javy, niezależne od konkretnego silnika bazy.
• Funkcje pakietu: nawiązanie połączenia, wykonywanie zapytań SQL, przetwarzanie wyników, obsługa transakcji.

Typy sterowników JDBC

1. JDBC-ODBC bridge - tłumaczy JDBC na ODBC; przestarzały, usunięty w Javie 8.
2. Native API - używa natywnych bibliotek bazy, wymaga dodatkowych komponentów (np. Oracle OCI).
3. Network protocol - komunikacja przez serwer pośredni tłumaczący JDBC na protokół bazy.
4. Thin driver - napisany w Javie, łączy się bezpośrednio przez protokół sieciowy; najczęściej stosowany (np. jdbc:mysql://..., jdbc:h2:~/northwind).

Najważniejsze elementy java.sql

Element	Rola
DriverManager	zarządza sterownikami, nawiązuje połączenia
Connection	reprezentuje połączenie z bazą
Statement	wykonuje zapytania SQL (proste, bez parametrów)
PreparedStatement	zapytania parametryzowane (?)
ResultSet	wynik zapytania SELECT
SQLException	obsługa błędów bazy

Schemat pracy z JDBC

1. Nawiązanie połączenia → 2. Utworzenie Statement/PreparedStatement → 3. Wykonanie zapytania → 4. Odczyt ResultSet → 5. Zamknięcie połączenia.

DriverManager - metody

• getConnection(url) / getConnection(url, user, password) → zwraca Connection.
• registerDriver(), deregisterDriver(), getDrivers().

Connection - metody

• createStatement(), prepareStatement(sql).
• Transakcje: setAutoCommit(boolean), commit(), rollback(), close().

// try-with-resources automatycznie zamyka zasoby
try (Connection conn = DriverManager.getConnection(url, user, password);
     Statement stmt = conn.createStatement();
     ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql)) {
    while (rs.next()) { /* ... */ }
} catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); }

Statement vs PreparedStatement

	Statement	PreparedStatement
Parametry	brak	placeholdery ?
SQL Injection	podatny	bezpieczny
Wielokrotne użycie	nie	tak (różne wartości)

Metody wykonywania zapytań

• executeQuery(sql) - dla SELECT, zwraca ResultSet.
• executeUpdate(sql) - dla INSERT/UPDATE/DELETE i tworzenia tabel, zwraca liczbę zmodyfikowanych wierszy (int).
• execute(sql) - uniwersalna, zwraca boolean (true = jest ResultSet, false = liczba wierszy).

SQL Injection

• Atak: wstrzyknięcie fragmentu SQL przez dane wejściowe użytkownika.
• Klasyczny przykład - login ' OR '1'='1 powoduje warunek zawsze prawdziwy → zwrot wszystkich rekordów.
• Rozwiązanie: PreparedStatement (oddziela kod SQL od danych).

ResultSet

• Wynik SELECT, działa jak iterator po wierszach; next() przesuwa kursor, zwraca false na końcu.
• Odczyt kolumny po nazwie (getInt("id")) lub indeksie (getString(2)); indeksy od 1.
• Tryby typu kursora: TYPE_FORWARD_ONLY (domyślny), TYPE_SCROLL_INSENSITIVE, TYPE_SCROLL_SENSITIVE.
• Tryby dostępu: CONCUR_READ_ONLY (domyślny), CONCUR_UPDATABLE (modyfikacja przez updateRow()).

Wyjątki JDBC

• Bazowy: SQLException (po nim dziedziczą pozostałe). Metody: getMessage(), getSQLState(), getErrorCode(), getNextException().
• Pochodne: SQLTimeoutException, SQLTransientException (przejściowy, można ponowić), SQLNonTransientException (trwały), SQLIntegrityConstraintViolationException (np. duplikat klucza), SQLDataException, SQLFeatureNotSupportedException, SQLSyntaxErrorException.

GUI w aplikacjach bazodanowych

Technologie

• Swing - klasyczne GUI w Java SE; komponent JTable.
• JavaFX - nowsze GUI, CSS/FXML; komponent TableView.
• Inne: SWT, Vaadin (webowe).

Swing - JTable i TableModel

• JTable wyświetla dane w wierszach/kolumnach, współpracuje z TableModel (przechowuje dane).
• AbstractTableModel - abstrakcyjna klasa do własnych modeli; oddziela dane od widoku. Metody do nadpisania: getRowCount(), getColumnCount(), getValueAt(row,col), setValueAt(...), getColumnName(col).
• DefaultTableModel - gotowa implementacja mapująca dane do JTable.
• JScrollPane - umożliwia przewijanie tabeli; TableRowSorter - sortowanie.

JavaFX - TableView

• Powiązany z ObservableList → automatyczne odświeżanie widoku przy zmianie danych.
• Kolumna TableColumn powiązana z polem klasy przez PropertyValueFactory.
• Zalety: nowoczesny wygląd, stylowanie CSS, lepsza integracja z DAO.

Wzorzec DAO (Data Access Object)

• Oddziela logikę biznesową od operacji na bazie; wszystkie operacje CRUD dla encji w jednej klasie DAO.
• Architektura warstwowa: GUI → Service → DAO → Database.
• Zalety: separacja warstw, łatwe testowanie (mock DAO), wymienność bazy, reużywalność, czytelność.

Środowisko: H2, Maven, Northwind

• H2 - lekka baza relacyjna w Javie; szybka, bez instalacji, działa w pamięci lub jako plik; idealna do nauki/testów. Konsola: java -jar h2*.jar → http://localhost:8082.
• Maven - narzędzie do zarządzania projektami Java: zależności, kompilacja, budowanie, standaryzacja struktury. Główny plik: pom.xml (POM = Project Object Model). Struktura: src/main/java, src/main/resources, src/test/java.
• Northwind - przykładowa baza Microsoftu (edukacyjna); tabele: Customers, Orders, Employees, Products, Suppliers - powiązane kluczami obcymi.

Do zapamiętania: PreparedStatement chroni przed SQL Injection; executeQuery→SELECT, executeUpdate→INSERT/UPDATE/DELETE; ResultSet = iterator (indeks od 1); Swing=JTable, JavaFX=TableView+ObservableList; DAO oddziela logikę od bazy.