内存数据库Apache Derby、H2
概述
传统关系型数据库涉及大量的工作,如果想在Java应用程序里使用MySQL数据库,至少需要如下步骤:
- 安装(可选:配置用户名密码)
- 建表(要么从命令行进入,要么安装一个可视化工具,如DataGrip)
- 插入数据(可选)
- 配置连接信息(数据库的连接串,用户名,密码等信息)
还是有些繁琐。想象如下场景:
- 想要快速进行POC(Proof of Concept)概念验证测试
- 考虑单元测试
- 当数据库中的某些数据/模式发生更改时,不希望它们失败
- 可能希望能够并行运行它们,多个开发人员可能并行运行测试。
此时,内存数据库(In-Memory Database,嵌入式数据库)可提供一种较为理想的解决方案。在Java应用程序启动时创建内存数据库,并在应用程序停止时销毁。好处:
- 零项目设置或基础设施
- 零配置零维护
- 易于学习,POC和单元测试
总结,以存储介质来分类,数据库有两种:
- 内存数据库:数据主要存储在内存中,可将数据进行持久化到文件硬盘中。如Redis、H2DB的内存模式。由于内存容量有限,不适合大型应用。
- 硬盘数据库:最为常见。如SSDB是基于SSD硬盘的KV数据库,支持的数据接口很丰富,是Redis的另外一个选择。
举例
如SQLite、Berkeley DB、Derby、H2、HSQL DB、MySQL Embedded都是内存数据库。
Derby
官网
Apache Derby是100% Java编写,安装简单易管理,体积小,与平台无关的内存数据库,以 Java 类库的形式对外提供服务。支持的数据库最大50GB,支持标准SQL92,SQL1999,SQL2003,临时表,索引,触发器,视图,存储过程,外键,约束,并行,事务,加密与安全等。性能较好,在插入100万条记录时,CPU占用率一直低于 40%,平均每插一条记录耗时小于 0.3 毫秒。
支持两种运行模式:
- 内嵌模式:数据库与应用程序共享同一个JVM,通常由应用程序负责启动和停止,对除启动它的应用程序外的其它应用程序不可见,即其它应用程序不可访问它;
- 网络模式:数据库独占一个JVM,做为服务器上的一个独立进程运行。在这种模式下,允许有多个应用程序来访问同一个Derby数据库。
下载地址,需根据JDK版本下载相应的Derby版本。目前还在使用JDK8,故下载db-derby-10.14.2.0-bin.zip
版本,解压后的目录:
- bin:工具脚本和设备环境的脚本;
- demo:实例程序;
- docs:文档;
- javadoc:API文档;
- lib:jar文件;
- test:测试jar包;
命令行
bin目录提供ij脚本。
D:\Program\db-derby-10.14.2.0-bin\bin> ./ij.bat
ij 版本 10.14
ij> show databases
> # 输出为空,表明此时没有任何数据库
> connect 'jdbc:derby:mydb;create=true';
IJ 错误:无法建立 connection # 连接数据库,没有则创建
ij> connect 'jdbc:derby:e:/mydb;create=true'; # 必须指定路径
ij> # 输出为空,表示执行成功无报错
看一下本地生成的目录:
接下来可以像MySQL那样操作:
ij> create table test(id int primary key, name varchar(22));
已插入/更新/删除 0 行
ij> insert into test values(1,'johnny');
已插入/更新/删除 1 行
ij> select * from test
> ; # 语句必须以英文分号结尾
ID |NAME
----------------------------------
1 |johnny
已选择 1 行
ij> disconnect; # 断开连接
ij> exit; # 退出,Ctrl C
Java
Maven添加如下依赖:
<dependency>
<groupId>org.apache.derby</groupId>
<artifactId>derby</artifactId>
<version>10.14.2.0</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
注意需要根据JDK版本号添加相应的Derby版本,JDBC demo示例代码略,过于简单。
H2
Spring Boot已经是Java开发者事实上的标准。SB提供简单配置,可在真实数据库(如MySQL)和内存数据库(如H2)之间切换。
H2是用Java编写的关系数据库管理系统,可嵌入Java应用程序中,也可以在客户端 - 服务器模式下运行。支持SQL标准的子集,还提供一个Web控制台(h2-console)来查看和维护数据库。使用时加入H2运行时依赖
<dependency>
<groupId>com.h2database</groupId>
<artifactId>h2</artifactId>
<scope>runtime</scope>
</dependency>
在application.properties
中启用h2控制台功能:spring.h2.console.enabled=true
启动应用程序,可看到控制台打印输出:
o.s.b.a.h2.H2ConsoleAutoConfiguration : H2 console available at '/h2-console'. Database available at 'jdbc:h2:mem:dc2f642f-cc93-48df-b170-4110b17384c3'
浏览器访问http://localhost:<server.port>/h2-console/
,会自动跳转到http://localhost:8085/h2-console/login.jsp?jsessionid=e8c8fb0e00f5dff6fa6f59636cbb26c6
,jsessionid每次都不一样。
注意上图中的JDBC URL默认为jdbc:h2:~/test
,此时如果直接点Connect或Test Connection,都会报错,报错信息如上:Database not found
。注意看应用启动时的控制台输出的关键信息。填入dc2f642f-cc93-48df-b170-4110b17384c3
,然后点击Connect。成功,挑战到页面:
可以看到此界面和DataGrip还是有点相似,左侧是库和表信息,右边是SQL编辑框,上面有一些配置项,下面有命令解释和示例SQL脚本。最下面截图不完整的Adding Database Drivers
Additional database drivers can be registered by adding the Jar file location of the driver to the environment variables H2DRIVERS or CLASSPATH. Example (Windows): to add the database driver library C:/Programs/hsqldb/lib/hsqldb.jar, set the environment variable H2DRIVERS to C:/Programs/hsqldb/lib/hsqldb.jar.
大意是可以设置环境变量H2DRIVERS=<path_to_hsqldb.jar_file>
进阶
SB自动配置原理,在类路径中看到H2,就会自动配置数据源:
spring.datasource.url=jdbc:h2:mem:<uuid>
spring.datasource.driverClassName=org.h2.Driver
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=
spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.H2Dialect
即,如果没有提供URL指定库名和表名,会使用UUID规则生成一个数据库
持久化
应用程序退出后,数据会从内存清除,怎么把数据持久化呢?H2提供持久化到文件的配置:
spring:
datasource:
driver-class-name: org.h2.Driver
url: jdbc:h2:file:/www/${spring.application.name}/db
# Windows
# url: jdbc:h2:file:C:/data/sample/${spring.application.name}/db;
# 内存数据配置
# spring.datasource.url=jdbc:h2:mem:testdb
username: sa
password:
jpa:
hibernate:
ddl-auto: update
database-platform: org.hibernate.dialect.H2Dialect
h2:
console:
path: /h2
enabled: true
settings:
web-allow-others: true
可结合JPA或Spring Data JDBC一起使用,下面是JPA引入:
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
@Entity标注实体类,@Id标注主键:
@Entity
public class Product {
@javax.persistence.Id
private String Id;
private String name;
}
其他无需任何配置,SB启动时发现classpath中有m2就默认启动,同时建立product对应的H2数据表。
参考
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