前言
本篇文章主要介绍JDBC的基本原理、驱动开发方法，了解原理后可以更进一步基于JDBC去访问数据库，实现应用程序开发。期望大家通过本文能够对JDBC驱动有一定的了解，并能够参与openGauss社区开发实践活动，积极探索openGauss社区、贡献openGauss社区。
一、JDBC驱动
1.1 基本介绍
JDBC( Java DataBase Connectivity ) 称为Java数据库连接，是一种访问数据库访问的标准应用程序API 。
为什么需要JDBC:不同的数据库通常会有不同的通信协议, 当一个程序使用不同的数据库时，就不得不按照厂商API写出几套连接程序；而厂商API可能在依赖操作系统功能，这将带来严重的跨平台依赖和重复代码问题。
JDBC的出现解决了这个问题，它提供了一致的编码规范，无论是哪一种数据库，在应用程序层面，都是通过一致的API去访问。
当然由于各个数据库的实现差异较大，不同的数据库驱动程序各不相同，JDBC通常由数据库厂商提供：
1.2 标准接口
JDBC定义了一组标准的接口用于访问数据库，它们分别是数据库连接对象(Connection), 语句(Statement)以及结果集(ResultSet)。注意JDBC所有对象都必须显式的关闭，否则将造成资源泄露。它们之间的关系如下图示：连接创建语句，语句执行返回结果集。
1.3 openGauss驱动简介
openGauss驱动是由openGauss开源社区提供的，使用Java语言编写的专用于访问openGauss数据库的驱动程序。
下载地址:https://opengauss.org/zh/download/
jdbc提供一键式编译脚本“sh build.sh”即可完成编译打包。
openGauss-jdbc已发布在maven中心仓，访问坐标如下：
注意版本号的差别：自3.1.0版本开始，均会提供带"-og"后缀的版本，它们的功能完全一致，差别点是否与pg驱动共存，如：
"3.1.0"的版本中，jar包内的包名为org.postgresql,它可以完全替换pg驱动类，但是它不可与pg驱动共存。
"3.1.0-og"版本中,jar包内的包名为org.opengauss,它可以与pg数据库驱动包共存。
1.4 小结
以上内容是关于JDBC的介绍，让大家了解了JDBC的作用，同时也可以掌握openGauss社区的jdbc开源地址、发布包等内容，为下一步的驱动开发做好准备。
二、openGauss驱动原理
2.1 基本介绍
openGauss-jdbc在是TCP/IP 协议之上实现了一套基于消息的通信协议。主要包括以下内容：
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建立和取消连接的消息流
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通信协议中使用的消息格式和类型
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处理请求的消息流
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Copy 子协议
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批量插入子协议
openGauss 是多线程架构，守护线程 Postmaster 为每个连接分配一个后台线程（backend），后台线程的分配是在协议处理之前进行的，每个后台进程自行负责协议的处理。在 openGauss 源码或者文档中，通常认为 ‘backend’ 和 ‘server’ 是等价的，表示服务端；同样，‘frontend’ 和 ‘client’ 是等价的，表示客户端(应用程序)。
2.2 认证协议介绍
openGauss-jdbc通信协议包括两个阶段：startup和normal。startup阶段主要完成客户端与数据库认证连接，正常则连接成功进入normal阶段。normal阶段客户端完成SQL命令的请求和数据库的响应。
startup是非通用消息，会将协议版本号和客户端连接的用户名、数据库和GUC参数发送给数据库，而normal阶段则使用通用的消息格式：
startup阶段认证过程如下:
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auth request消息(13字节):R 4字节(长度) 4字节(认证协议) 4字节(随机盐值)
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PasswordMesage消息: p 4字节(长度) 36字节(35字节md5密码+\0)
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ParameterStatus消息(包括server_version,client_edcoding和DataStyle): S 4字节(长度) key\0value\0
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BackendKeyData消息(13字节): K 4字节(长度) 4字节(pid码) 4字节(ckey)
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ReadyForQuery消息(6字节): Z 4字节(长度) 1字节(状态码I->idle, T->事务中, E->出现错误)
2.3 查询过程协议
normal阶段有两种“子协议”来发送请求，分别是simple query和extended query。使用simple query时，客户端直接发送请求，数据库立即处理并返回结果；而extended query会将请求过程分为若干个步骤，以加快数据库的处理速度。
2.4 copy协议
为了高效导入/导出数据，openGauss支持copy命令，copy命令会使数据库的连接处于不同的数据处理模式下。
copy 子协议对应三种模式：
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copy-in 导入数据，对应命令 COPY FROM STDIN
-
copy-out 导出数据，对应命令 COPY TO STDOUT
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copy-both 用于 walsender，在主备间批量传输数据
以copy-in处理流程举例
2.5 代码结构
源码地址: https://gitee.com/opengauss/openGauss-connector-jdbc.git
核心入口来源于Driver类，由它来完成所有JDBC接口类的调用；
openGauss驱动也提供了负载均衡、逻辑复制、copy等特有实现内容。
2.6 属性配置
连接数据库时使用Driver.connect函数实现，属性配置既可以通过url传递也可以通过properties传递。
注意：properties仅接收字符串的value参数，同时传递时properties的参数优先级更高。
参考官方文档：https://docs-opengauss.osinfra.cn/zh/docs/latest/docs/DeveloperGuide/JDBC%E5%B8%B8%E7%94%A8%E5%8F%82%E6%95%B0%E5%8F%82%E8%80%83.html
更多配置参数可以从PGProperty.java中获得。
常见参数：PGDBNAME、PGHOST、PGPORT、user、password、loggerLevel、prepareThreshold、preparedStatementCacheQueries等。
常见的url串编写如下:
jdbc:opengauss://$PGHOST:$ PGPORT/$ PGDBNAME?key=value&key1=value1...
实例:
jdbc:opengauss://127.0.0.1:5432/postgres?allowEncodingChanges=true&characterEncoding=UTF-8
2.7 PBE核心流程
2.8 编译
openGauss的编译提供一键式编译脚本build.sh，代码仓中有详细的编译说明：
2.9 调试
openGauss代码仓中已经提供了全套的juin4测试用例，最快捷的调试方法就是在工程下面添加新的测试用例验证。
第一步：更新测试数据库的配置信息(build.properties),也可以使用build.local.properties文件。
第二步:添加测试case,进行驱动验证。
参考org.postgresql.v511. SelectFunctionTest进行纯jdbc测试case验证。或者参考org.postgresql.jdbc.DeepBatchedInsertStatementTest继承自BaseTest4进行标准case验证。
2.10 问题实战
以问题单:https://gitee.com/opengauss/openGauss-connector-jdbc/issues/I84URC为例讲解实战分析过程：
一、添加测试case验证问题是否复现：
主动添加org.postgresql.v511.SelectFunctionTest类，增加testFunctionQuery测试方法，同时增加loggerLevel=TRACE
二、通过日志可以看出来是因为SQL被截断所致，而SQL截断是否Parser. parseJdbcSql处理，可以继续跟进调试。
三、最终原因分析结果为错误的将含有function的字符串识别成了函数体创建，引起分割问题
参考解决PR：https://gitee.com/opengauss/openGauss-connector-jdbc/pulls/172
2.11 小结
在本部分中，大家应该了解openGauss jdbc驱动的协议、实现原理，掌握jdbc代码的编译、调试能力，可以参与到jdbc的社区问题实战活动。
三、纯JDBC应用程序开发
3.1 驱动加载原理
在jdk1.6以前，通常编写jdbc程序前需主动调用Class.formName(“org.opengauss.Driver”)实现驱动的加载。
在jdk1.6及以后，java支持SPI机制实现驱动自发现，不需要再额外的操作。
常见的驱动未发现异常(“No suitable driver found”)，请仔细排查驱动包是否被加载。
3.2 标准应用开发
注意
JDBC的Connection/Statement/ResultSet都是不受JVM管理的资源,必须显式的申请和释放，否则会造成资源泄露！
3.3 逻辑复制
openGauss提供逻辑复制功能以实现同构/异构数据库间的数据同步。
代码参考: https://docs-opengauss.osinfra.cn/zh/docs/2.0.1/docs/Developerguide/%E7%A4%BA%E4%BE%8B-%E9%80%BB%E8%BE%91%E5%A4%8D%E5%88%B6%E4%BB%A3%E7%A0%81%E7%A4%BA%E4%BE%8B.html
3.4 小结
在本部分中，大家应该了解了openGauss jdbc的加载过程和基本的jdbc应用程序编写。
四、使用ORM框架和连接池的应用程序开发
4.1 ORM框架
ORM（Object Relational Mapping）框架采用元数据来描述对象与关系映射的细节，元数据一般采用XML格式，并且存放在专门的对象一映射文件中。简单理解为一种框架的格式，可以大大减少数据库的保存、删除、读取等重复性代码。
本次以MyBatis为例：https://mybatis.org/mybatis-3/zh_CN/index.html
完整示例代码参考: https://gitee.com/justbk/jdbc_test/blob/master/src/test/java/BlobTest.java
4.2 连接池
数据库连接池（Connection Pooling）是将数据库的多个连接统一管理起来的程序，它可以动态地进行连接的申请、使用、释放管理。由于数据库创建连接是非常大的开销，所以连接复用是其核心思想。本文以druid为例进行讲解。
源代码地址: https://gitee.com/justbk/jdbc_test/blob/master/src/test/java/DruidTest.java
由于连接池本身也是围绕JDBC规范而设计的，所以对ORM/连接池来说，使用用法基本一致,与数据库关系较小。
4.3 小结
在本部分中，大家应该了解了与驱动密切相关的ORM和连接池概念，以及掌握mybatis和druid的使用。
