JDBC 为什么要使用 PreparedStatement 而不是 Statement

Question

PreparedStatement 是用来执行SQL查询语句的API之一，Java 提供了 Statement , PreparedStatement 和 CallableStatement 三种方式来执行查询语句，其中 Statement 用于通用查询， PreparedStatement 用于执行参数化查询，而 CallableStatement 则是用于存储过程。同时 PreparedStatement 还经常会在Java面试被提及，譬如：Statement 与 PreparedStatement 的区别以及如何避免SQL注入式攻击？这篇教程中我们会讨论为什么要用 PreparedStatement？使用 PreparedStatement 有什么样的优势？PreparedStatement 又是如何避免SQL注入攻击的？

PreparedStatement 是什么？

PreparedStatement是java.sql包下面的一个接口，用来执行SQL语句查询，通过调用connection.preparedStatement(sql)方法可以获得PreparedStatment对象。数据库系统会对sql语句进行预编译处理（如果JDBC驱动支持的话），预处理语句将被预先编译好，这条预编译的sql查询语句能在将来的查询中重用，这样一来，它比Statement对象生成的查询速度更快。下面是一个例子：

public class PreparedStmtExample {

    public static void main(String args[]) throws SQLException {
        Connection conn = DriverManager.getConnection("mysql:\\localhost:1520", "root", "root");
        PreparedStatement preStatement = conn.prepareStatement("select distinct loan_type from loan where bank=?");
        preStatement.setString(1, "Citibank");

        ResultSet result = preStatement.executeQuery();

        while(result.next()){
            System.out.println("Loan Type: " + result.getString("loan_type"));
        }       
    }
} 
Output:
Loan Type: Personal Loan
Loan Type: Auto Loan
Loan Type: Home Loan
Loan Type: Gold Loan

这个例子中，如果还是用 PreparedStatement 做同样的查询，哪怕参数值不一样，比如："Standard Chated" 或者"HSBC"作为参数值，数据库系统还是会去调用之前编译器编译好的执行语句（系统库系统初次会对查询语句做最大的性能优化）。默认会返回"TYPE_FORWARD_ONLY"类型的结果集（ ResultSet ）,当然你也可以使用preparedstatment()的重载方法返回不同类型的结果集。

预处理语句的优势

PreparedStatement 提供了诸多好处，企业级应用开发中强烈推荐使用PreparedStatement来做SQL查询，下面列出PreparedStatement的几点优势。

1、PreparedStatement 可以写动态参数化的查询
用PreparedStatement你可以写带参数的sql查询语句，通过使用相同的sql语句和不同的参数值来做查询比创建一个不同的查询语句要好，下面是一个参数化查询：

 SELECT interest_rate FROM loan WHERE loan_type=?  

现在你可以使用任何一种loan类型如："personal loan","home loan" 或者"gold loan"来查询，这个例子叫做参数化查询，因为它可以用不同的参数调用它，这里的"?"就是参数的占位符。

2、PreparedStatement 比 Statement 更快
使用 PreparedStatement 最重要的一点好处是它拥有更佳的性能优势，SQL语句会预编译在数据库系统中。执行计划同样会被缓存起来，它允许数据库做参数化查询。使用预处理语句比普通的查询更快，因为它做的工作更少（数据库对SQL语句的分析，编译，优化已经在第一次查询前完成了）。为了减少数据库的负载，生产环境中德JDBC代码你应该总是使用 PreparedStatement 。值得注意的一点是：为了获得性能上的优势，应该使用参数化sql查询而不是字符串追加的方式。下面两个SELECT 查询，第一个SELECT查询就没有任何性能优势。
SQL Query 1:字符串追加形式的PreparedStatement

 String loanType = getLoanType();
 PreparedStatement prestmt = conn.prepareStatement("select banks from loan where loan_type=" + loanType);

SQL Query 2：使用参数化查询的PreparedStatement

 PreparedStatement prestmt = conn.prepareStatement("select banks from loan where loan_type=?");
 prestmt.setString(1,loanType);  

第二个查询就是正确使用PreparedStatement的查询，它比SQL1能获得更好的性能。

3、PreparedStatement 可以防止SQL注入式攻击
如果你是做Java web应用开发的，那么必须熟悉那声名狼藉的SQL注入式攻击。去年Sony就遭受了SQL注入攻击，被盗用了一些Sony play station（PS机）用户的数据。在SQL注入攻击里，恶意用户通过SQL元数据绑定输入，比如：某个网站的登录验证SQL查询代码为：

 strSQL = "SELECT * FROM users WHERE name = '" + userName + "' and pw = '"+ passWord +"';"

恶意填入：

 userName = "1' OR '1'='1";
 passWord = "1' OR '1'='1";

那么最终SQL语句变成了：

 strSQL = "SELECT * FROM users WHERE name = '1' OR '1'='1' and pw = '1' OR '1'='1';"

因为WHERE条件恒为真，这就相当于执行：

 strSQL = "SELECT * FROM users;"

因此可以达到无账号密码亦可登录网站。如果恶意用户要是更坏一点，用户填入：

 passWord = ';DROP TABLE users 

SQL语句变成了：

 strSQL = "SELECT * FROM users WHERE name = 'any_value' and pw = ''; DROP TABLE users"

这样一来，虽然没有登录，但是数据表都被删除了。

然而使用PreparedStatement的参数化的查询可以阻止大部分的SQL注入。在使用参数化查询的情况下，数据库系统（eg:MySQL）不会将参数的内容视为SQL指令的一部分来处理，而是在数据库完成SQL指令的编译后，才套用参数运行，因此就算参数中含有破坏性的指令，也不会被数据库所运行。
补充：避免SQL注入的第二种方式：
在组合SQL字符串的时候，先对所传入的参数做字符取代（将单引号字符取代为连续2个单引号字符，因为连续2个单引号字符在SQL数据库中会视为字符中的一个单引号字符，譬如：

 strSQL = "SELECT * FROM users WHERE name = '" + userName + "';"

传入字符串：

 userName  = " 1' OR 1=1 " 

把userName做字符替换后变成：

 userName = " 1'' OR 1=1"

最后生成的SQL查询语句为：

 strSQL = "SELECT * FROM users WHERE name = '1'' OR 1=1'  

这样数据库就会去系统查找name为“1' ' OR 1=1”的记录，而避免了SQL注入。

比起凌乱的字符串追加似的查询，PreparedStatement查询可读性更好、更安全。

PreparedStatement 的局限性

尽管PreparedStatement非常实用，但是它仍有一定的限制。

为了防止SQL注入攻击，PreparedStatement 不允许一个占位符（？）有多个值，在执行有 IN 子句查询的时候这个问题变得棘手起来。下面这个 SQL 查询使用 PreparedStatement 就不会返回任何结果：

SELECT * FROM loan WHERE loan_type IN (?) preparedSatement.setString(1, "'personal loan', 'home loan', 'gold loan'");

那如何解决这个问题呢？请你继续关注本博客，下期告诉你答案。

不算总结的总结

关于 PreparedStatement 接口，需要重点记住的是：

1. PreparedStatement可以写参数化查询，比Statement能获得更好的性能。
2. 对于PreparedStatement来说，数据库可以使用已经编译过及定义好的执行计划，这种预处理语句查询比普通的查询运行速度更快。
3. PreparedStatement可以阻止常见的SQL注入式攻击。
4. PreparedStatement可以写动态查询语句
5. PreparedStatement与java.sql.Connection对象是关联的，一旦你关闭了connection，PreparedStatement也没法使用了。
6. "?" 叫做占位符。
7. PreparedStatement查询默认返回FORWARD_ONLY的ResultSet，你只能往一个方向移动结果集的游标。当然你还可以设定为其他类型的值如："CONCUR_READ_ONLY"。
8. 不支持预编译SQL查询的JDBC驱动，在调用connection.prepareStatement(sql)的时候，它不会把SQL查询语句发送给数据库做预处理，而是等到执行查询动作的时候（调用executeQuery()方法时）才把查询语句发送个数据库，这种情况和使用Statement是一样的。
9. 占位符的索引位置从 1 开始而不是 0，如果填入 0 会导致 java.sql.SQLException invalid column index 异常。所以如果 PreparedStatement 有两个占位符，那么第一个参数的索引时 1，第二个参数的索引是 2。

以上就是为什么要使用 PreparedStatement 的全部理由，不过你仍然可以使用 Statement 对象用来做做测试。但是在生产环境下你一定要考虑使用 PreparedStatement 。

原文：Why use PreparedStatement in Java JDBC