Java的JDBC编程

通过Java代码实现的操作数据库的程序，本质上是一个MySQL客户端，我们不能实现MySQL服务器，因为数据库服务器非常复杂.

那么我们具体要如何实现这样的客户端呢？

像主流的一些数据库，为了方便程序员实现客户端程序，会提供一些API(Application Programming Interface)接口，称为"数据库SDK(software development kit,SDK的概念更广泛，除了可以提供一些API之外，还会提供一些可执行程序(工具)辅助开发/调试)"，可以借助这些API比较方便的访问数据库服务器.

【补充】:

• API接口中有一些函数/方法/类，可以让程序员直接调用来完成一些功能.
• 例如Java标准库中提供的类，也可以称为是API
• API是数据库提供的，但不同的数据库提供的API又是不一样的(类名/方法名/返回值类型都不相同),这就会导致一个问题，我们使用Java代码实现不同的数据库客户端程序时，都需要事先了解当前数据库的API接口，这大大的增加了我们的学习成本，所以Java就提出了一套"标准"的接口体系，让这些数据库厂商提供的API都往Java的这套接口体系中进行适配，这样程序员只需掌握Java的这一套API就可适应常见的主流的数据库了

Java这套操作数据库的API,就称为JDBC

1.数据库编程的必要条件

• 编程语言，如Java，C，C++，Python等
• 数据库，如Oracle，MySQL，SQLSever
• 数据库驱动包，不同的数据库，对应不同的编程语言提供了不同的数据库驱动包，如：MySQL提供了Java的驱动包mysql-connector-java，需要基于Java操作MySQL即需要该驱动包。同样的，要基于Java操作Oracle数据库则需要Oracle的数据库驱动包ojdbc

【说明】:
驱动包的概念，各数据库厂商为了能够适配JDBC就需要写一些额外的程序来完成这个工作，厂商提供的这套额外的程序，就称为"JDBC驱动包"

也就是说，当我们使用Java操作MySQL时，就需要安装MySQL提供的驱动包，当我们使用Java操作Oracle时，就需要安装Oracle提供的驱动包,使用Java操作各种数据库，就需要安装对应数据库提供的驱动包，才能正常使用

1.1 安装MySQL驱动包

首先我们需要先找到MySQL驱动包，我们可以在中央仓库中去找，驱动包属于是"第三方库",因为第三方库有很多，于是就有大佬把第三方库都收集起来，放在了一个统一的网站上，这个网站类似于我们手机上的应用商店，我们可以在应用商店里下载各种APP.
具体步骤：

（1）登录中央仓库
中央仓库

（2）

（3）选择版本(要和数据库服务器的版本相匹配)
（4）下载相应的版本


下载完之后就得到了一个这样的文件

对于这个以.jar为后缀的文件，叫做jar包，本质上类似于rar的压缩包
jar包里主要包含的是一些.class文件和配置文件

2.Java的数据库编程JDBC

JDBC，即Java Database Connectivity，java数据库连接。是一种用于执行SQL语句的Java API，它是Java中的数据库连接规范。这个API由java.sql.* 和javax.sql.* 包中的一些类和接口组成，它为Java开发人员操作数据库提供了一个标准的API，可以为多种关系数据库提供统一访问

【小结】:
JDBC本质上就是Java对于对于各种数据库差异性的封装，目的是简化程序员的学习成本

3.JDBC的工作原理

JDBC 为多种关系数据库提供了统一访问方式，作为特定厂商数据库访问API的一种高级抽象，它主要包含一些通用的接口类

JDBC访问数据库的层次结构：

JDBC的优势：

1. Java语言访问数据库操作完全面向抽象接口编程
2. 开发数据库应用不用限定在特定数据库厂商的API
3. 程序的可以执行大大增强

4.JDBC的使用

4.1JDBC开发案例

• 准备数据库驱动包，并添加到项目的依赖中：
  具体步骤：
  （1）右键项目名称，创建一个Directory
  
  
  
  （2）将jar包拷贝到创建好的目录中
  
  
  
  （3）设置jar包能被项目识别，右键目录名
  
  
  
• 创建一个java文件，这里创建的是JDBCHello.java文件
• 在与数据库建立连接之前， 需要先描述清楚服务器所在的位置，在JDBC里面，使用DataSource类描述服务器的位置

import com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlDataSource;

import javax.sql.DataSource;

public class JDBCHello {

    public static void main(String[] args) {
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();//向上转型
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl();//向下转型
                                               //为了调用MysqlDataSource中的setUrl方法
    }
}
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import com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlDataSource;

import javax.sql.DataSource;

public class JDBCHello {

    public static void main(String[] args) {
        MysqlDataSource dataSource=new MysqlDataSource();
          dataSource.setUrl();
    }
}
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DataSource是一个interface不能直接实例化，而MysqlDataSource实现了这个接口

【补充】：

1. DataSource这个类来自于我们导入的驱动包
2. 上面两段代码虽是等效的，但在实际开发中我们更常使用的是第一种，因为第一种写法里得到的数据源的类型是DataSource类型，后续写其他的代码/方法时，如果使用到数据源，持有的类型也是DataSource类型，DataSource是通用的类型，可以指代任何数据库，未来一旦更换数据库，代码的改动是非常小的
3. 对于第二种写法，得到的数据源是MysqlDataSource类型，后续的其他代码，方法/类当中如果用到数据源，持有的类型也是MySqlDataSource类型，只针对MySQL的类型，后面一旦更换数据库，代码改动成本会很大

• 在上一步中我们已经通过DataSource来确定服务器的位置，那么位置如何描述？描述一个网上的资源，常用手段就是使用URL(唯一资源定位符/网址)

https://www.baidu.com/ （这就是一个URL）

import com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlDataSource;
import javax.sql.DataSource;
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.使用DataSource描述MySQL服务器的位置
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();
   ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/java104?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
    }
}

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【注意】：
这里的URL并不需要背，使用时直接复制就可以了，背下来也没有什么意义

• 设置用户名和密码

import com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlDataSource;
import javax.sql.DataSource;
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.使用DataSource描述MySQL服务器的位置
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/java104?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("wp143212");
    }
} 

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• 上面我们通过描述IP地址、端口号、数据库名、用户名和密码后就描述清了数据库的位置，接下来就要和数据库建立连接了
  在网络通信中，有两种连接风格：
  (1)有连接：相当于"打电话"
  (2)无连接：相当于"发微信"

数据库里的通信方式采取的是有连接的方式
【有连接方式的优缺点】:
优点：能够在通信之前"投石问路",看看通信环境是否通畅
缺点：需要对连接进行管理，尤其是不用的连接，要记得即使释放.对于用过座机的同学，肯定都知道的一个bug，就是电话没扣严，就会一直扣电话费

 public static void main(String[] args) throws SQLException {
        //1.使用DataSource描述MySQL服务器的位置
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/java104?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("wp143212");
        //2.和数据库服务器建立连接
      Connection connection=dataSource.getConnection();
       System.out.println(connection);
    }
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【注意】：

1. getConnection方法的返回值类型是Connection，我们一定要选择的是java.sql包下的Connection
2. SQLException属于是受查异常，所以我们需要做处理，上面处理方式是通过throws声明 当建立连接失败的时候会抛出这个异常，例如DataSource中的任何一处填写错误都会连接失败，密码错误等
   

执行结果：如果是这样说明建立连接成功

但如果我输入的密码是错误的：

• 构造SQL语句，连接建立好了之后就可以构造SQL语句了，JDBC操作数据库，本质仍然是通过SQL语句来描述数据库操作的

首先我们在MySQL中创建了一个学生表
在这里插入图片描述

• 执行SQL语句

public static void main(String[] args) throws SQLException {
        //1.使用DataSource描述MySQL服务器的位置
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/java104?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("wp143212");
        //2.和数据库服务器建立连接
     Connection connection=dataSource.getConnection();
        System.out.println(connection);
        //3.构造SQL语句
        String sql="insert into student values(1,'张三')";
        PreparedStatement statement=connection.prepareStatement(sql);

        //4.执行SQL语句
          int n=statement.executeUpdate();
        System.out.println(n);
    }
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【注意】：

insert，update，delete都是通过executeUpdate方法来执行的
select是通过executeQuery方法来执行的

executeUpdate方法的返回值是一个整数表示影响到几行

执行结果：


如果在重复执行一次代码就会报错

• 断开连接，释放资源

public static void main(String[] args) throws SQLException {
        //1.使用DataSource描述MySQL服务器的位置
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/java104?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("wp143212");
        //2.和数据库服务器建立连接
     Connection connection=dataSource.getConnection();
        System.out.println(connection);
        //3.构造SQL语句
        String sql="insert into student values(1,'张三')";
        PreparedStatement statement=connection.prepareStatement(sql);

        //4.执行SQL语句
        int n=statement.executeUpdate();
        System.out.println(n);

        //5.断开连接，释放资源
        statement.close();
        connection.close();
    }
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后创建的资源先释放

在String sql=“insert into student values(1,‘张三’)”;这个语句中我们直接就把id和name在代码中写死了，如果先让用户输入id和name，需要才需下面这种做法

  public static void main(String[] args) throws SQLException {
        //1.使用DataSource描述MySQL服务器的位置
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/java104?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("wp143212");
        //2.和数据库服务器建立连接
     Connection connection=dataSource.getConnection();
        System.out.println(connection);
        //3.构造SQL语句
        System.out.println("输入学号");
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        int num=scanner.nextInt();
        System.out.println("输入姓名：");
        String name=scanner.next();
        String sql="insert into student values("+num+",'"+name+"')";
        PreparedStatement statement=connection.prepareStatement(sql);
        //4.执行SQL语句
        int n=statement.executeUpdate();
        System.out.println(n);
        //5.断开连接，释放资源
        statement.close();
        connection.close();
    }
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上述通过字符串拼接的方式，可完成插入数据的功能，但是这种写法有两个主要的去缺点：
代码比较丑陋，同时存在一定的风险(SQL注入攻击)，由于name是用户自己构造的，如果够在的name=’ );drop table…
这就会出现删表的严重后果

推荐写法：

 public static void main(String[] args) throws SQLException {
        //1.使用DataSource描述MySQL服务器的位置
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/java104?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("wp143212");
        //2.和数据库服务器建立连接
     Connection connection=dataSource.getConnection();
        System.out.println(connection);
        //3.构造SQL语句
        System.out.println("输入id：");
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        int num=scanner.nextInt();
        System.out.println("输入姓名：");
        String name=scanner.next();
        //使用?作为占位符，后续使用statement对象针对?进行替换
        String sql="insert into student values(?,?)";
        PreparedStatement statement=connection.prepareStatement(sql);
        statement.setInt(1,num);
        statement.setString(2,name);
        System.out.println(statement);
        //4.执行SQL语句
        int n=statement.executeUpdate();
        System.out.println(n);
        //5.断开连接，释放资源
        statement.close();
        connection.close();
    }
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执行结果：

【优点】：

这种通过?占位的写法解决了字符串拼接的问题：
能自动补充’ ’
能对SQL注入攻击进行校验

【小结】:

DataSource 描述了数据源(数据的位置，服务器的位置) Connection
表示一个连接，需要先建立连接才能进行通信，一个服务器可以同时处理多个连接 PreparedStatement
描述好了一个SQL语句，需要对象来执行这个SQL语句

4.2 其他示例演示

（1）update操作示例

public static void main(String[] args) throws SQLException {
        //1.使用DataSource描述MySQL服务器的位置
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/java104?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("wp143212");
        //2.和数据库服务器建立连接
        Connection connection=dataSource.getConnection();
        System.out.println(connection);
        //3.构造SQL语句
        System.out.println("输入要修改的同学的id:");
        //next 读到空白符(空格，制表符，翻页符，换行符，回车符，垂直制表符)
        //nextLine读到换行符



        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        int id=scanner.nextInt();
        System.out.println("输入要把该同学的姓名改为:");
        String name=scanner.next();
        //使用?作为占位符，后续使用statement对象针对?进行替换
        String sql="update student set name=? where id=?";
        PreparedStatement statement=connection.prepareStatement(sql);
        statement.setString(1,name);
        statement.setInt(2,id);
        System.out.println(statement);
        //4.执行SQL语句
        int n=statement.executeUpdate();
        System.out.println(n);
        //5.断开连接，释放资源
        statement.close();
        connection.close();
    }

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执行结果：


（2）delete操作示例

import com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlDataSource;

import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;
import java.util.Scanner;

public class Test3 {

    public static void main(String[] args) throws SQLException {
       //1.描述数据源
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/java104?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("wp143212");
        //2.建立连接
        Connection connection= dataSource.getConnection();

        //3.构造SQL语句
        System.out.println("输入要删除的id");
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        int id=scanner.nextInt();
        String sql="delete from student where id=?";

        PreparedStatement preparedStatement= connection.prepareStatement(sql);
        preparedStatement.setInt(1,id);
        //4.执行SQL语句
        int n=preparedStatement.executeUpdate();
        System.out.println("n="+n);
        //5.关闭资源
        preparedStatement.close();
        connection.close();
    }
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执行结果：

对于上面的insert，delete，update三个操作示例，我们发现有很多的相似之处，趋于同质化，因此我们可以将他们封装起来变成同一套代码但支持不同的功能，很多的第三方库/框架也就是这么做的，实际开发中很少会直接使用JDBC因为写起来很麻烦，于是就衍生出了
很多框架，能够简化数据库操作，例如MyBatis框架，就是用来操作数据库的

（3）select 操作示例
查找操作和前面的三种操作就不太一样了，这里多了一个步骤，要遍历结果集合
在介绍ResultSet对象的时候会演示

5.JDBC常用的接口和类

5.1JDBC API

在Java JDBC编程中对数据库的操作均使用JDK自带的API统一处理，通常与特定的数据库驱动类是完全解耦的。所以掌握Java JDBC API(位于java.sql包下)，即可掌握Java数据库编程

5.2 数据库连接Connection

Connection接口实现类由数据库提供，获取Connetion对象通常有两种方式：

• 一种通过DriverManager(驱动管理类)的静态方法获取：

// 加载JDBC驱动程序
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
// 创建数据库连接
Connection connection = DriverManager.getConnection(url);
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• 另一种是通过DataSource(数据源)对象获取。实际应用中会使用DataSource对象，我们上面使用的就是这种方式

【两种方式的区别】：

1. DriverManager类来获取的Connection连接，是无法重复利用的，每次使用完以后释放资源
   时，通过connection.close()都是关闭物理连接。
2. DataSource提供连接池的支持。连接池在初始化时将创建一定数量的数据库连接，这些连接是可以复用的，每次使用完数据库连接，释放资源调用connection.close()都是将Conncetion连接对象回收。

5.3 数据库连接池

概念： 连接池用于创建和管理数据库连接的缓冲池技术，缓冲池中的连接可以被任何需要他们的线程使用。当一个线程需要用JDBC对一个数据库操作时，将从池中请求一个连接。当这个连接使用完毕后，将返回到连接池中，等待为其他的线程服务

工作原理：

（1）建立数据库连接池对象（服务器启动）。
（2）按照事先指定的参数创建初始数量的数据库连接（即：空闲连接数）。
（3）对于一个数据库访问请求，直接从连接池中得到一个连接。如果数据库连接池对象中没有空闲的连接，且连接数没有达到最大（即：最大活跃连接数），创建一个新的数据库连接。
（4）存取数据库。
（5）关闭数据库，释放所有数据库连接（此时的关闭数据库连接，并非真正关闭，而是将其放入空闲队列中。如实际空闲连接数大于初始空闲连接数则释放连接）。
（6）释放数据库连接池对象（服务器停止、维护期间，释放数据库连接池对象，并释放所有连接）。
连接池的作用： 创建和释放数据库连接都是很耗时的操作，频繁这样的操作将占用大量的性能开销，导致性能低效。数据库连接池的解决方案就是在程序启动时建立足够的数据库连接，并将这些连接组成一个连接池，当有请求来时，直接使用已经创建好的连接对数据库进行访问。这样省略了创建连接和销毁连接的过程。性能上得到了提高。

举例：有一位男生，他有一个愿望，每个月都能换一个女朋友，但是他又嫌弃新交一个女朋友需要消耗很多时间培养感情，由于这位男生还是一位优秀的程序猿，于是他就利用了"池"的思想，在与一个女生交往的同时，还在与很多其他女生培养感情(这些女生就处在"备胎池")，一旦他想换女朋友了，就从"备胎池"中选一个就可以了，也不用培养感情了。(以上故事纯属序构)

主要优点和作用：

1. 减少创建连接的时间
   连接池的连接已准备好的，可重复使用的，获取后可直接访问数据库，因此减少了连接创建的次数和时间
2. 简化编程模式
   当使用来连接池时，每一个单独的线程能够像创建一个自己的JDBC连接一样操作，允许用户 直接使用JDBC编程技术
3. 控制资源使用
   如果不使用连接池，每次访问数据库都需要创建一个连接，这样对系统的稳定性影响很大，容易产生资源浪费和高负载异常。连接池能使性能最大化，将资源利用控制在一定水平之下，连接池能控制连接数量，增加了系统的稳定性

5.4 Statement对象

Statement对象主要是将SQL语句发送到数据库中。JDBC API中主要提供了三种Statement对象
Statement：用于执行不带参数的简单SQL语句
PerparedStatement：用于执行带或不带参数的SQL语句；SQL语句会预编译在数据库系统；执行速度快于Statement对象
CallableStatement：用于执行数据库存储过程的调用

实际开发中最常用的是PreparedStatement对象。
PreparedStatement优点：

1. 性能比Statement高
2. SQL预编译(一条SQL语句正常编译流程是：语法分析、语义分析、语句优化、执行计划，而这些步骤是非常耗时的，而对于相同SQL语句只是参数值不同的SQL语句重复编译其实是资源浪费。在SQL预编译过程中所有的参数替换为?占位符，语句被做成类似模板的形式去进行预编译，之后的每次执行只需要将参数放入到模板中的?即可。而不需要再进行编译)
3. 阻止常见的SQL注入攻击
4. 占位符？，下标从1开始
5. 参数化SQL查询

【执行SQL的两种常用方法】：

• executeQuery() 方法执行后返回单个结果集的，也就是一个ResultSet对象，可以把这个对象视为一个临时表，通常用于select语句
  

• executeUpdate()方法返回值是一个整数，指示受影响的行数，通常用于update、insert、delete语句

5.5 ResultSet对象

ResultSet对象它被称为结果集，它代表符合SQL语句条件的所有行，并且它通过一套get方法提供了对这些行中数据的访问 ResultSet里的数据一行一行排列，每行有多个字段，并且有一个记录指针，指针所指的数据行叫做当前数据行，我们只能来操作当前的数据行。我们如果想要取得某一条记录，就要使用ResultSet的next()方法 ,如果我们想要得到ResultSet里的所有记录，就应该使用while循环。

select操作示例：

package newcoder;

import com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlDataSource;

import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) throws SQLException {
        //1.描述数据库的位置
        DataSource dataSource=new MysqlDataSource();
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/java104?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("wp143212");
       //2.建立连接
        Connection connection=dataSource.getConnection();

        //3.构造SQL语句
        String sql="select * from student";
        PreparedStatement statement=connection.prepareStatement(sql);
        //4.执行SQL语句
        //executeQuery返回一个ResultSet对象，可以将这个对象视为一个临时表

        ResultSet resultSet=statement.executeQuery();
       //5.遍历临时表，拿到里面的数据
        //resultSet可以简单的视为一个类似于"迭代器"一样的东西
       while (resultSet.next()){
          //通过ResultSet里的getXXX方法，获取指定的列
           
           int id=resultSet.getInt(1);
           String name= resultSet.getString(2);
           System.out.println("id:"+id+" name:"+name);
       }
      //6.关闭连接，释放资源
        resultSet.close();
       statement.close();
       connection.close();
    }
}

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执行结果：

6.应用案例

图书管理系统(后续补充)