使用 JDBC 提取数据库元数据

1. 概述

JDBC 不仅能用来读取数据库表中的实际数据，还能获取数据库的元数据（Metadata）——也就是“关于数据的数据”，比如表名、字段名、字段类型、约束信息等。

在开发数据库工具、ORM 框架，甚至是一些动态查询构建器时，这类信息非常关键。本文将重点介绍如何通过 DatabaseMetaData 接口提取各类数据库元信息，并判断数据库是否支持特定功能。

✅ 核心用途：

动态分析数据库结构
实现通用数据库管理工具
兼容多数据库的适配逻辑

2. DatabaseMetaData 接口

DatabaseMetaData 是 JDBC 提供的一个接口，封装了大量用于获取数据库结构和能力的方法。它就像数据库的“自我描述说明书”，非常适合做数据库探索类功能。

要使用它，首先需要从数据库连接中获取实例：

DatabaseMetaData databaseMetaData = connection.getMetaData();

其中 connection 是一个有效的 Connection 实例。该方法返回的实际上是数据库厂商实现的 DatabaseMetaData 子类（如 JdbcDatabaseMetaData），但我们无需关心具体实现，直接调用接口方法即可。

⚠️ 注意：这个对象是“只读”的，不会修改数据库状态，但频繁调用某些方法可能带来性能开销，建议缓存必要信息。

3. 表结构元数据

想列出所有表？包括用户表、系统表、视图？getTables() 方法一把搞定。

✅ 查询用户表

try (ResultSet resultSet = databaseMetaData.getTables(null, null, null, new String[]{"TABLE"})) {
    while (resultSet.next()) {
        String tableName = resultSet.getString("TABLE_NAME");
        String remarks = resultSet.getString("REMARKS"); // 表注释
        System.out.println("表名: " + tableName + ", 注释: " + remarks);
    }
}

参数说明：

catalog：数据库名（可为 null）
schema：模式名（如 PostgreSQL 的 public）
tableNamePattern：表名通配符（如 "CUST%" 匹配所有以 CUST 开头的表）
types：表类型数组，常用值：
- "TABLE"：普通表
- "VIEW"：视图
- "SYSTEM TABLE"：系统表（如 MySQL 的 information_schema 表）

✅ 查询视图

try (ResultSet resultSet = databaseMetaData.getTables(null, null, null, new String[]{"VIEW"})) {
    while (resultSet.next()) {
        String viewName = resultSet.getString("TABLE_NAME");
        System.out.println("视图: " + viewName);
    }
}

✅ 查询系统表

try (ResultSet resultSet = databaseMetaData.getTables(null, null, null, new String[]{"SYSTEM TABLE"})) {
    while (resultSet.next()) {
        String systemTableName = resultSet.getString("TABLE_NAME");
        System.out.println("系统表: " + systemTableName);
    }
}

📌 踩坑提示：不同数据库对“系统表”的定义不同，比如 MySQL 中 INFORMATION_SCHEMA 表属于系统表，而 Oracle 可能叫 SYS 表空间下的对象。

4. 字段元数据

想知道某张表有哪些字段？类型是什么？是否允许为空？自增？用 getColumns()。

✅ 获取字段信息

try (ResultSet columns = databaseMetaData.getColumns(null, null, "CUSTOMER_ADDRESS", null)) {
    while (columns.next()) {
        String columnName = columns.getString("COLUMN_NAME");
        int columnSize = columns.getInt("COLUMN_SIZE");
        int dataType = columns.getInt("DATA_TYPE"); // JDBC 类型码
        String typeName = columns.getString("TYPE_NAME"); // 数据库类型名，如 VARCHAR
        String isNullable = columns.getString("IS_NULLABLE"); // YES / NO
        boolean isAutoIncrement = "YES".equals(columns.getString("IS_AUTOINCREMENT"));
        
        System.out.printf("字段: %s, 类型: %s(%d), 大小: %d, 可空: %s, 自增: %b%n",
                columnName, typeName, dataType, columnSize, isNullable, isAutoIncrement);
    }
}

常见字段说明：

COLUMN_NAME：字段名
TYPE_NAME：数据库类型（如 VARCHAR, BIGINT）
DATA_TYPE：JDBC 类型常量（对应 Types.VARCHAR 等）
COLUMN_SIZE：长度（字符数或精度）
DECIMAL_DIGITS：小数位数
IS_NULLABLE：是否允许 NULL
IS_AUTOINCREMENT：是否自增

✅ 获取主键字段

try (ResultSet primaryKeys = databaseMetaData.getPrimaryKeys(null, null, "CUSTOMER_ADDRESS")) {
    while (primaryKeys.next()) {
        String columnName = primaryKeys.getString("COLUMN_NAME");
        String pkName = primaryKeys.getString("PK_NAME"); // 主键约束名
        short keySeq = primaryKeys.getShort("KEY_SEQ");   // 联合主键中的顺序
        System.out.printf("主键字段: %s (约束名: %s, 顺序: %d)%n", columnName, pkName, keySeq);
    }
}

✅ 获取外键关系

try (ResultSet foreignKeys = databaseMetaData.getImportedKeys(null, null, "CUSTOMER_ADDRESS")) {
    while (foreignKeys.next()) {
        String pkTable = foreignKeys.getString("PKTABLE_NAME");     // 被引用表
        String fkTable = foreignKeys.getString("FKTABLE_NAME");     // 当前表
        String pkColumn = foreignKeys.getString("PKCOLUMN_NAME");   // 被引用字段
        String fkColumn = foreignKeys.getString("FKCOLUMN_NAME");   // 外键字段
        String fkName = foreignKeys.getString("FK_NAME");           // 外键约束名

        System.out.printf("外键: %s.%s → %s.%s (约束: %s)%n",
                fkTable, fkColumn, pkTable, pkColumn, fkName);
    }
}

📌 示例输出：

外键: CUSTOMER_ADDRESS.CUST_ID → CUSTOMER.ID (约束: FK_CUST_ADDR)

5. 用户与 Schema 信息

✅ 获取当前连接用户

String userName = databaseMetaData.getUserName();
System.out.println("当前用户: " + userName); // 如 'root' 或 'sa'

✅ 获取可用 Schema

try (ResultSet schemas = databaseMetaData.getSchemas()) {
    while (schemas.next()) {
        String schemaName = schemas.getString("TABLE_SCHEM");
        String catalogName = schemas.getString("TABLE_CATALOG"); // 数据库名
        System.out.printf("Schema: %s, Catalog: %s%n", schemaName, catalogName);
    }
}

📌 注意：

MySQL 中 TABLE_SCHEM 通常为 null，数据库名在 TABLE_CATALOG
PostgreSQL 和 Oracle 中 TABLE_SCHEM 是有效值（如 public）

6. 数据库级别元数据

有时候你需要知道底层数据库的“身份信息”，用于做兼容性处理。

String dbName = databaseMetaData.getDatabaseProductName();        // 如 "MySQL"
String dbVersion = databaseMetaData.getDatabaseProductVersion();  // 如 "8.0.33"
String driverName = databaseMetaData.getDriverName();             // 如 "MySQL Connector/J"
String driverVersion = databaseMetaData.getDriverVersion();       // 如 "8.0.33"

System.out.printf("数据库: %s %s, 驱动: %s %s%n",
        dbName, dbVersion, driverName, driverVersion);

✅ 典型应用场景：

某些 SQL 语法仅在特定版本支持（如 MySQL 8.0+ 的窗口函数）
判断是否需要绕过已知 bug
动态生成适配不同数据库的 DDL

7. 数据库功能支持检测

不同数据库支持的功能差异大，硬编码 SQL 很容易踩坑。正确姿势是先探测，再执行。

DatabaseMetaData 提供了一系列 supportsXxx() 方法：

boolean supportsFullOuterJoin = databaseMetaData.supportsFullOuterJoins();        // ❌ H2 不支持
boolean supportsStoredProcedures = databaseMetaData.supportsStoredProcedures();   // ✅ 大多数支持
boolean supportsTransactions = databaseMetaData.supportsTransactions();           // ✅ 基本都支持
boolean supportsBatchUpdates = databaseMetaData.supportsBatchUpdates();           // ✅ 用于批量插入优化
boolean supportsSavepoints = databaseMetaData.supportsSavepoints();               // 是否支持事务保存点
boolean supportsResultSetConcurrency = databaseMetaData.supportsResultSetConcurrency(
    ResultSet.TYPE_FORWARD_ONLY, ResultSet.CONCUR_UPDATABLE);                    // 是否支持可更新结果集

📌 实战建议：

在应用启动时探测一次，缓存结果
对不支持的功能提供 fallback 逻辑
日志中记录数据库能力，便于排查兼容性问题

完整支持的功能列表详见 Oracle 官方文档

8. 总结

DatabaseMetaData 是 JDBC 中被低估但极其实用的工具，尤其适合以下场景：

✅ 适用场景：

开发数据库客户端工具（如简易版 DBeaver）
ORM 框架自动建表或校验结构
多数据库兼容的中间件
数据迁移或同步工具

❌ 不适用场景：

高频调用（性能较差，建议缓存）
替代 DDL 脚本（元数据 ≠ 模式定义）

项目完整代码已托管至 GitHub：https://github.com/tech-tutorial-jdbc-metadata
包含所有示例，开箱即用。

掌握元数据读取能力，让你的 Java 应用更“懂”数据库，不再盲目执行 SQL。

Persistence

REST

Security