データベースサーバーをインターネットから見えない位置に設置（いわゆるローカル接続）するウェブサービスがありますが、セキュリティ上それほど有益なのでしょうか？

セキュリティ上のメリットというより、応答性能のメリットの方が大きいです。

WebサーバにしてもDBサーバが一緒だと、コンピュータは療法の処理をしなければならなくなるので負担がかかります。同時に大量のアクセスが集中した場合、最悪、サーバがダウンしてしまいます。

そこで、両者を違うコンピュータに分散（負荷分散）することによって、エンドユーザーから見ればサーバの応答が早くなるというメリットがあります。

なお、サーバがダウンしにくいということは、セキュリティ対策のひとつとも言えます。

例１でWEBサーバが乗っ取られても、DBサーバに接続できるとは限らないのでは？ DBMS自体にもログイン処理が必要ですから。とは言っても、ODBC接続している場合には簡単に乗っ取られますね。でも、JDBC接続の場合にはそう簡単には行かないのでは？　(セキュリティに関してはド素人です)。