• • copy：用于支持 postgresql的 COPY命令；
  • core：是程序的核心目录，包含核心的JDBC驱动程序代码，包括连接、查询处理、结果集等功能的实现；以及前后端通信的V3协议(V2版本的协议在新版本里已删除)；
  • ds：用于存放数据源（DataSource）相关的代码；
  • fastpath：与快速路径（Fast Path）相关的代码。快速路径是一种优化技术，用于提高数据库查询的执行效率；
  • geometric：用于支持几何类型，如点、线、面；
  • gss、ssl、sspi：提供了安全认证的相关支持；
  • hostchooser：实现了主机选择器的逻辑，用于处理多主机的连接；当一个数据库有多个主机可用时，主机选择器负责选择一个合适的主机来建立连接。这个过程包括对各个主机的健康检查、负载均衡等功能的实现；
  • jdbc、jdbc2、jdbc3：提供了不同版本的的jdbc接口的实现代码；
  • jdbcurlresolver：提供了用于解析jdbc url的代码；
  • jre7：主要用于支持pgjdbc驱动程序在Java 7环境中的运行和使用。它包含了针对该版本的特定代码和补丁，以解决可能存在的兼容性问题或修复错误；
  • largeobject：对Postgresql的大对象数据类型的支持；
  • osgi：用于实现pgjdbc驱动程序在OSGI环境中的支持和集成；
  • plugin：实现pgjdbc驱动程序的插件机制，使得开发者可以创建自定义的插件来扩展pgjdbc的功能；
  • replication：实现pgjdbc驱动程序对复制功能的支持；
  • shaded：实现阴影（shaded）依赖机制，使得pgjdbc驱动程序可以作为一个独立的组件与其他Java应用程序进行交互和集成，而无需担心依赖冲突的问题；
  • translation：用于支持pgjdbc驱动程序的多语言翻译；
  • util：提供工具类和辅助函数，如字节流、时间处理等。
  • xa：提供支持分布式事务的数据源的代码；
  • xml：用于支持XML数据的处理和转换。

二、一般流程

      本文通过一个简单例子进行说明。在pg中创建名为customer的表，其中的表结构和示例数据如下所示：

      pgjdbc中，本例查询cust_id为1且名称为11的记录，代码如下所示：

 Class.forName("org.postgresql.Driver");
 Connection conn = DriverManager.getConnection(url,"postgres", ***);   

// 单个 statement查询
 String sql = "select * from customer where cust_id = 1 and cust_name = '11';";
 Statement stmt = conn.createStatement();
 ResultSet resultSet = stmt.executeQuery(sql);
 stmt.executeUpdate(sql);
 System.out.println(resultSet);

 stmt.close();
 conn.close();

      从上述代码可以看出，pgjdbc与pg的交互总体上可分为五步：①注册pg的驱动；②获得与pg的连接；③创建并且执行statement;④将sql发送给数据库，然后数据库将结果返回，获得最终的结果；⑤关闭连接。

三、代码分析

（一）、Class.forName(“org.postgresql.Driver“)

      该函数的作用是驱动注册。java规定，所有的驱动程序是要在静态代码块中将驱动注册至驱动管理器中。此函数的的原理是，通过反射获得org.postgresql.Driver这个类，加载此类的时候自动执行Driver类中的静态代码块，也就是register()这个函数。

      register()主要步骤如下图所示，isRegistered()判断驱动是否注册过；如果没注册的话，就会new一个Driver对象，然后在DriverManager中注册此对象。这个注册的原理是，DriverManager中有一个叫做registeredDrivers的CopyOnWriteArrayList，用来保存注册的Driver，也就是说将Driver插入这个List中就代表了注册成功。

（二）、Driver.getConnection()

      此函数的功能就是获得与pg的连接。这里面有一个容易忽略点就是，如果在idea中debug调用该函数时，它会直接跳到connect()这个函数里面运行。但实际上，Dirver.getConnection()会遍历registeredDrivers中的Driver，然后再调用connect()这个函数。一旦连接成功，直接就跳出循环。

      connect()函数的主要流程如下图所示：获得user和password；调用parseurl()去解析url，获得端口号、host等信息；然后就调用makeConnection()去连接。这里面有一个点就是，是否设置了timeout（代表loginTimeout参数）会导致不同的行为：当该参数不设置的时候，是直接调用makeConnection()；如果设置了的话，则会再启动一个线程，并将其设置为守护线程，然后用该线程去连接，调用的也是makeConnection()这个函数。

1.makeConnection()

      下面介绍一下makeConnection()的功能。此函数主要是创建一个PgConnection对象，创建的步骤如下图所示，主要包括：设置fetchSize、prepareThershold参数；然后调用ConnectionFactory.openConnection()，去建立与初始化和pg的连接（创建pgStream对象）；随后对binarySendOids、binaryReciveOids、typeCache、commitQuery、rollBackQuery等参数和对象进行设置和生成。

 

      其中，起主要作用的函数为ConnectionFactory.openConnection()。但是在介绍该函数之前需要简要介绍一下pg的通信协议。

2.pg通信协议

      pg 在 TCP/IP 协议之上实现了一套基于消息的通信协议。同时，为避免客户端和服务端在同一台机器时的网络通信代价，也支持在 Unix 域套接字上使用该协议。pg 至今共实现了三个版本的通信协议，现在普遍使用的是 3.0 版本。本文对3.0版本的协议进行简要介绍。

pg的通信过程可划分为startup和normal两个阶段。

• startup 阶段，客户端尝试创建连接并发送授权信息，如果一切正常，服务端会反馈状态信息，连接成功创建，随后进入 normal 阶段。
• normal 阶段，客户端发送请求至服务端，服务端执行命令并将结果返回给客户端。客户端请求结束后，可以主动发送消息断开连接。

      在normal阶段中，客户端可以 simpel query 和 extened query两种子协议发送请求。simple query ：客户端发送字符串文本请求，后端收到后立即处理并返回结果，前后端只有一次交互。

 

      extended query：发送请求的过程被分为若干步骤，通常包括 Parse，Bind 和 Execute等阶段。可以使用服务端的 perpared-statement 功能，提升运行效率。pgjdbc默认采用的就是extended协议（通过preferQueryMode设置）。

 

      下面对parse、bind、describe、execute和sync消息的功能进行介绍：

• parse：该消息包括参数化sql，参数占位符以及每个参数的类型；还可以指定 Statement 的名字，若不指定名字，即为一个 "unamed" 的 Statement。
• bind：该消息携带具体的参数值、参数格式和返回列的格式。
• describe：获取查询结果描述信息，包括列数信息、数据类型等。
• execute：通知服务端执行请求，执行结果通过 DataRow 消息返回给客户端。
• sync：一个请求总是以 sync 消息结束。服务端接收到 sync 消息后，关闭隐式开启的事务并回复 ReadyForQuery 消息（ReadyForQuery消息会反馈当前事务的执行状态，I表示未进行事务；T表示正在事务中；E表示事务失败）。

      然后pg的通信协议还包括一些其他的子协议，例如copy（用于支持高效导入导出）等。

 

3.ConnectionFactory.openConnection()

      下面介绍ConnectionFactory.openConnection()的功能，其作用为创建初始连接，返回一个queryExecutor。其主体流程为：

获取sslMode、GssEncMode、targetSeverType
 //获取socketFactory，用于创建socket
 SocketFactory socketFactory = SocketFactory.getSocketFactory()
while(hostChooser.host){
  ...
  // 创建pgStream对象，并设置相应参数，如newworkTimeout、keepalive；安全认证、身份认证
  PGStream newStream = tryConnect() 
  ...
  runInitialQueries() // 发送初始语句
  ...
}

      其中，runInitialQueries()发送的消息为

BEGIN
SET extra_float_digits = 3
SET application_name = 'PostgreSQL JDBC Driver'
COMMIT

      由于ConnectionFactory.openConnection()部分代码比较长，所以采用日志的方式查看关键步骤（这里并非完整日志）。

（三）、createStatement（)

      在获得连接之后，就进行statement对象的创建，主要分为以下两步：

checkClosed()
new PgStatement()

      其中，checkClosed()用于检测connection连接是否断开；new PgStatement()就是新建Statement的对象，然后里面的相关参数都是从connection对象中后的，如fetchSize等。

1.statement和preparedStatement区别

• statement每次执行sql语句时，数据库都要对该sql语句进行编译；而preparedStatement则采用预编译的方式，每次只替换定义的变量，一次编译，多次执行，效率更高；并且由于此特性，preparedStatement能够防止sql注入，而statement不行。
• preparedStatement支持批处理。
• preparedStatement是statement的子类。

（四）、执行sql语句

执行sql语句在本例中通过调用executeQuery()完成。在pgjdbc中，执行sql语句的方式包括executeQuery()、executeUpdate()和exexute()。

• executeQuery()返回的是ResultSet结果集，通常是执行了select操作。大体执行流程如下：

executeWithFlags()
getSingleResultSet() //获得查询结果resultSet

•  executeUpdate()返回的是int型数据，表示受影响的行数，通常是执行了insert、update、delete操作。大体执行流程如下：

executeWithFlags()
getUpdateCount()  // 获得受影响的行数

•  execute()返回的是boolean型：当返回的是true时，表明结果是ResultSet；false时，则表明是受影响的行数或者没有结果。大体执行流程如下：

executeWithFlags()

      上述这三个函数在statement和preparestatement中的调用的过程虽然有所不同，但是最关键的执行部分是一样的，执行调用过程为：

       下面对connection.getQueryExecutor().execute()进行介绍，其主要流程如下：

...
//发送一些前导数据包，这些数据包括一些必要的元数据和协议参数
sendQueryPreamble() 
sendAutomaticSavePoint() //发送自动保存点
sendQuery() // 发送查询消息，包括parse、bind、describe、execute消息
...
sendSync() // 发送sync消息
processResult() // 接收从pg端传来的消息（包括结果），并进行相应的处理
...

      对应的日志记录如下所示：

（五）、关闭连接

1. statement.close()

      本质为关闭得到的ResultSet。

2.connection.close()

      关闭queryExecutor，但本质上是关闭pgStream。