Verlagerung von JavaAnwendungen in die
Datenbank
Markus Fiegler
ORDIX AG
[email protected]
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Verlagerung von Java-Anwendungen in die Datenbank
Agenda
Agenda:
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Einführung und Motivation
Java Stored Procedures
Besonderheiten der OracleJVM
Laden der Java-Klassen in die DB
Resolving-Konzept
Veröffentlichung von Java-Klassen in der Datenbank
Anwendungsmöglichkeiten von Java Stored Procedures
Java Native Interface
Resümee
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Verlagerung von Java-Anwendungen in die Datenbank
Einführung und Motivation
Warum Java in der Datenbank?
• Java ist eine Programmiersprache für Client, Server,
Komponenten (JavaBeans) und Stored Procedures.
• Vorteile wie z. B. Bytecode-Verifikation, Vererbung, Abstraktion,
Automatische Garbage Collection... können genutzt werden.
• Java ist sicher und robust, z. B. keine Zeiger, kein direkter Zugriff
auf Adressen im Speicherbereich.
• Erweiterung der Datenbank-Funktionalität um JavaFunktionsbibliotheken
• Datenbankunabhängigkeit (JDBC-Treiber)
• Minimierung der Netzlast
• Verbesserung der Performance
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Verlagerung von Java-Anwendungen in die Datenbank
Java Stored Procedures
• Datenbankunabhängigkeit mit Java Stored Procedures
Oracle
DB2
Sybase
...
Java Stored
Procedures
Java Stored
Procedures
Java Stored
Procedures
Java Stored
Procedures
Java Stored
Procedures
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OracleJVM
• OracleJVM ist eine in den Kernel von Oracle implementierte
Java Virtual Machine (JVM).
• Ab Oracle 10g stehen J2SE 1.4 und JDBC 3.0 in der
Datenbank zur Verfügung.
• Die Java-Systemklassen befinden sich in einem
$ORACLE_HOME/javavm/admin Verzeichnis auf dem
Datenbankrechner.
• Native Compiler
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Besonderheiten der OracleJVM
Bei der Entwicklung von Java-Anwendungen für die OracleJVM
muss man auf folgende Besonderheiten achten:
• Jede statische Methode kann als Programmeinstiegspunkt
verwendet werden.
• Es gibt keine Unterstützung für GUI-Komponenten wie AWT
und Swing.
• Multithreading wird nicht unterstützt.
• Es muss der serverseitige JDBC-Treiber verwendet werden.
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Serverseitige JDBC-Treiber
Bei der Verwendung des datenbankinternen JDBC-Treibers
müssen folgende Punkte berücksichtigt werden:
• Der serverseitige JDBC-Treiber muss im Programm nicht
registriert werden, da dieser bereits im Oracle Server integriert
ist.
• Die DB-Verbindung kann nicht physisch geschlossen werden.
• Die Verwendung von Auto-Commits wird nicht unterstützt.
• Eine Verbindung zu einer entfernten Datenbank ist mit dem
serverseitigen JDBC-Treiber nicht möglich.
• Die JDBC-Datenbankverbindung wird mit der Zeichenkette
"jdbc:default:connection:" ermittelt, z. B.
DriverManager.getConnection("jdbc:default:connection:").
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Beispiel einer JavaDatenbankanwendung
import java.sql.*;
import oracle.sql.*;
import oracle.jdbc.driver.*;
public class Mitarbeiter extends Object {
public static void setGehalt(int ma_nr, int gehalt) {
try {
DriverManager.registerDriver(new oracle.jdbc.driver.OracleDriver());
Connection conn = DriverManager.getConnection(
"jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:orcl10","mf","mf");
String sqlUpdate = "UPDATE ma SET gehalt = ? WHERE ma_nr = ?";
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sqlUpdate);
pstmt.setInt(1, gehalt);
pstmt.setInt(2, ma_nr);
pstmt.executeUpdate();
conn.close();
pstmt.close();
} catch(Exception e) { e.printStackTrace(); }
}
public static void main(String[] args) { setGehalt(1, 900); }
}
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Für die Ausführung in DB angepasste
Java-Datenbankanwendung
import java.sql.*;
import oracle.sql.*;
import oracle.jdbc.driver.*;
public class Mitarbeiter extends Object {
public static void setGehalt(int ma_nr, int gehalt) {
try {
//DriverManager.registerDriver(new oracle.jdbc.driver.OracleDriver());
Connection conn = DriverManager.getConnection(
"jdbc:default:connection:");
String sqlUpdate = "UPDATE ma SET gehalt = ? WHERE ma_nr = ?";
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sqlUpdate);
pstmt.setInt(1, gehalt);
pstmt.setInt(2, ma_nr);
pstmt.executeUpdate();
//conn.close();
pstmt.close();
} catch(Exception e) { e.printStackTrace(); }
}
//public static void main(String[] args) { setGehalt(1, 900); }
}
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Laden der Java-Klassen in die DB
Es können folgende Dateiarten in ein Datenbankschema
geladen werden:
• Java-Sourcecode-Datei (*.java)
• Java-Class-Datei (*.class)
• Java-Ressource-Datei (*.jar bzw. *.zip)
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Laden der Java-Klassen in die DB
.java Datei
.class Datei
.jar Datei
loadjava
Oracle-DB
Java
Compiler
Java
Source
Java
Class
Java
Resource
DB-Schema
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Laden der Java-Klassen in die DB
• Auf der Betriebssystemebene:
loadjava -user mf/[email protected] -resolve -verbose
C:\java\Jora.class
• Im SQL Plus:
exec dbms_java.loadjava('-resolve -verbose
C:\java\Jora.class')
Voraussetzung:
exec dbms_java.grant_permission('MF',
'java.io.FilePermission','C:\java\*','read')
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Java-Klassen aus der DB entfernen
• Auf der Betriebssystemebene:
dropjava -user mf/[email protected] -verbose Jora
• Im SQL Plus:
exec dbms_java.dropjava('-verbose Jora')
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Java 2 Security-Konzept
• Zugriff auf Ressourcen wird mit einer Java-Policy Tabelle im
Schema SYS sichergestellt.
• Die Rechte lassen sich über USER_JAVA_POLICY bzw.
DBA_JAVA_POLICY abfragen.
• Das DBMS_JAVA Paket enthält Prozeduren für die Verwaltung
von Rechten.
• Mit JAVA_ADMIN Rolle können Rechte für Java-Anwendungen
administriert werden.
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Java 2 Security-Konzept
• Es können unter anderem Rechte, gemäß dem Java 2 SecurityKonzept, zur folgenden Rechte-Klassen verwaltet werden:
− java.io.FilePermission
− java.net.SocketPermission
− java.lang.RuntimePermission
− java.net.NetPermission
− oracle.aurora.rdbms.security.PolicyTablePermission
− ...
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Verlagerung von Java-Anwendungen in die Datenbank
Java 2 Security-Konzept
• Auszug aus der DBA_JAVA_POLICY View:
KIND
-------GRANT
RESTRICT
GRANT
GRANT
...
GRANTEE
------MF
PUBLIC
SYS
SYSTEM
TYPE_NAME
--------------------------java.io.FilePermission
java.lang.RuntimePermission
java.lang.RuntimePermission
java.io.FilePermission
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NAME
-------------------C:\java
loadLibrary.*
loadLibrary.corejava
<<ALL FILES>>
ACTION ENABLED SEQ
------ ------- --read
ENABLED 182
ENABLED 71
ENABLED 61
read
ENABLED 101
Verlagerung von Java-Anwendungen in die Datenbank
DBMS_JAVA
• Das DBMS_JAVA Package verfügt unter anderem über folgende
Prozeduren bzw. Funktionen:
dbms_java.loadjava(...)
dbms_java.dropjava(...)
dbms_java.grant_permission(...)
dbms_java.restrict_permission(...)
dbms_java.disable_permission(...)
dbms_java.enable_permission(...)
dbms_java.delete_permission(...)
dbms_java.set_output(...)
dbms_java.longname(...)
dbms_java.shortname(...)
...
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Resolving-Konzept
• Resolving-Konzept ist eine Alternative zum CLASSPATH-Konzept.
• Suchreihenfolge: Schema des Datenbankbenutzers, SYS
• Resolving-Liste
• DBA_JAVA_RESOLVERS enthält eine Übersicht über die
vorhandenen Resolving-Listen.
• Eine Resolving-Liste bezieht sich immer nur auf eine Java-Klasse.
Beispiel:
loadjava -resolver ((*BK)(*MF)(*PUBLIC)) ...
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Resolving-Konzept
• Beispiel mit einer Resolving-Liste:
CREATE AND COMPILE JAVA SOURCE NAMED mf.StartProg
RESOLVER ((*BK)(*MF)(*PUBLIC)) AS
public class StartProg {
public static void setGehalt(int ma_nr, int
gehalt) {
Mitarbeiter.setGehalt(ma_nr, gehalt);
}
}
/
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Verlagerung von Java-Anwendungen in die Datenbank
Veröffentlichung von Java-Klassen
in der Datenbank
• Signaturen der Java-Methoden einer Java-Klasse werden im
Data Dictionary veröffentlicht.
werden abgebildet
Java-Methode
PL/SQL-Wrapper
• PL/SQL-Wrapper werden auch als Aufrufspezifikationen, Call
Specs oder Java Stored Procedures bezeichnet.
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Veröffentlichung von Java-Klassen
in der Datenbank
Die PL/SQL-Wrapper können auf folgende Art und Weise definiert
werden:
• Aufrufspezifikation auf höchster Ebene, d. h. auf derselben
hierarchischen Ebene wie andere Objekte wie z. B. Tabellen
oder Sichten
• Aufrufspezifikation als PL/SQL Package-Prozedur
• Aufrufspezifikation als Methode eines Objekttyps
Beispiel eines PL/SQL-Wrappers:
CREATE OR REPLACE PROCEDURE rechne_java(
bis IN NUMBER)
AS LANGUAGE JAVA NAME 'Test.rechne(int)';
/
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Parameterübergabe zwischen
PL/SQL und Java
• In der Datenbankprogrammiersprache PL/SQL können die
Parameter einer Prozedur mit folgenden Modi definiert werden:
− IN
(nur lesen)
− OUT
(nur schreiben)
− IN OUT (lesen und schreiben)
• Die primitiven Java-Datentypen (Übergabe als Wert) werden
als IN Parameter in PL/SQL abgebildet.
• Java-Objekte (Übergabe als Referenz) werden als IN OUT
Parameter in PL/SQL umgesetzt.
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Parameterübergabe zwischen
PL/SQL und Java
• Zuordnungen der Java- und PL/SQL-Datentypen
SQL-Typ
Java-Typ
CHAR, LONG, VARCHAR2
oracle.sql.CHAR, java.lang.String ...
DATE
oracle.sql.DATE, java.sql.Date ...
NUMBER
oracle.sql.NUMBER, java.lang.Integer,
java.lang.Float, short, double ...
BLOB
oracle.sql.BLOB ...
...
...
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Aufruf der Java Stored Procedures
Oracle Datenbank
Oracle Forms
Oracle Net
Java Applikation
ODBC Client
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Oracle Net
Oracle Net
Java Stored
Procedure
PL/SQL Stored
Procedure
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Exception Handling
• Alle Java-Exceptions werden mit ORA-29532 an SQL bzw.
PL/SQL weitergereicht: eingeschränktes Exception Handling
SQL> exec test('b')
Test$EWrongValue
at Test.starte_test(Test:10)
BEGIN test('b'); END;
*
FEHLER in Zeile 1:
ORA-29532: Java-Aufruf durch nicht abgefangene
Java-Exception beendet:
Test$EWrongValue
ORA-06512: in "MF.TEST", Zeile 1
ORA-06512: in Zeile 1
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Anwendungsmöglichkeiten von
Java Stored Procedures
• Umfangreiche Java-Funktionsbibliotheken (API) können
genutzt werden:
- Zugriff auf Dateien (java.io)
- Dateikomprimierung (java.util.zip)
- Logging Mechanismen
- Assertions
- ...
• Java kann für rechenintensive Operationen verwendet
werden.
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Anwendungsmöglichkeiten von
Java Stored Procedures
• Integration verschiedener EDV-Systeme
Andere EDVSysteme
RPC
JVM
RMI
J2EE
Applikationsmodule
Datenbanken
verschiedener
Hersteller
HTTP
JDBC
Java Stored
Procedures
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Java Native Interface
• Aufruf einer JDBC-Anwendung vor 10g
JDBC-Anwendung
PL/SQL-Wrapper
Java-Klasse
OracleJVM
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Java Native Interface
• Aufruf einer JDBC-Anwendung ab 10g
JDBC-Anwendung
mit Client-Stub
Java Native Interface
Java-Klasse
OracleJVM
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Java Native Interface
• Java Native Interface ermöglicht einen direkten Zugriff auf
public static Methoden einer Java-Klasse in der OracleJVM.
• Mit JPublisher lassen sich Client-Proxy Klassen erzeugen.
jpub -u user/[email protected] -java=Klasse.java
• Zugriff auf serverseitige Java-Methoden über die Client-Proxy
Klassen (client-side stub API).
• Die Client-Proxy Klassen werden im Anwendungscode mit einer
JDBC-Connection als Parameter instanziert.
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Java Native Interface
Vorteile bei der Verwendung von Java Native Interface:
• PL/SQL-Wrapper kann entfallen
• Keine Einschränkungen bei der Verwendung von ParameterDatentypen
• Datenkonvertierung Java - PL/SQL- Java nicht nötig
• Besseres Exception-Handling wegen Java - Java.
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Verlagerung von Java-Anwendungen in die Datenbank
Resümee
• Mit Java in der Datenbank kann die Funktionalität einer
Datenbank deutlich erweitert werden.
• Java Stored Procedures sind datenbankunabhängig.
• Durch die Verwendung von Java Stored Procedures:
− sinkt die Programmausführungszeit
− die Netzlast wird minimiert
− wird eine gute Performance erzielt.
• Java und PL/SQL schließen sich für die serverseitige DBProgrammierung nicht aus, sondern können sich ergänzen.
• Java Native Interface ist eine nützliche Erweiterung.
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Verlagerung von Java- Anwendungen in die Datenbank