Java 生態(tài)圈中的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，哪家強(qiáng)？
嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)一個(gè)很陌生的詞匯，以前只是聽說，但是沒有真正使用過，今天小編和大家一起來揭開它的面紗。
一、介紹
初次接觸嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)(Embedded Database)可能有點(diǎn)模糊，什么是嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)?為什么要使用嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)?怎么使用嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)?如何選擇?本文將帶大家一起揭曉答案。
從軟件角度來說，數(shù)據(jù)庫(kù)分類為兩種：
- 第一種：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器(Database Server)
- 第二種：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)(Embedded Database)
像 Oracle、PostgreSQL、MySQL 和 SQL Server 等這些大家熟知的數(shù)據(jù)庫(kù)，我們一般稱它為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，當(dāng)然也不排除某些數(shù)據(jù)庫(kù)也提供嵌入式版本，例如 MySQL Embedded 就是一個(gè)嵌入式的數(shù)據(jù)庫(kù)。
而像 SQLite、Berkeley DB、Derby、H2、HSQL DB 等數(shù)據(jù)庫(kù)，一本內(nèi)嵌在應(yīng)用程序中，與應(yīng)用程序一起運(yùn)行，我們稱它為嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)。
嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)跟數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器最大的區(qū)別在于它們運(yùn)行的地址空間不同。通常，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器獨(dú)立地運(yùn)行一個(gè)守護(hù)進(jìn)程(daemon)，而嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)與應(yīng)用程序運(yùn)行在同一個(gè)進(jìn)程。
在實(shí)際開發(fā)中，平時(shí)接觸最多的應(yīng)該是數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，對(duì)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)使用的比較少。
但是為何會(huì)出現(xiàn)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)呢?
在小型的應(yīng)用程序中，例如小型掌上游戲機(jī)，不適合部署高達(dá)幾百兆的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，同時(shí)也沒有聯(lián)網(wǎng)的必要，一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)需求由此誕生!
與常見的數(shù)據(jù)庫(kù)相比，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)具有體積小、功能齊備、可移植性、健壯性等特點(diǎn)，例如我們所熟知的 SVN 版本控制軟件就使用到了 SQLite 作為內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)，SQLite 的安裝包只有不到 350 KB，在微型機(jī)中也有著廣泛的應(yīng)用，例如安卓、IOS 等移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)都內(nèi)置了 SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)!
鑒于嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的種類比較多，有商業(yè)收費(fèi)的、也有開源免費(fèi)的!本文主要介紹開源免費(fèi)版的，例如 Derby、SQLite、H2 等，下面我們就一起來實(shí)踐一下各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的配置和用法。
二、Derby
Derby 可以說是 100% 由 Java 編寫的一款數(shù)據(jù)庫(kù)，而且是開源免費(fèi)的，非常小巧，核心部分derby.jar只有 2M!
很多人可能覺得 Derby 不是很熱門，但 Derby 已經(jīng)開發(fā)了將近二十年!
1996 年，一個(gè)叫做 Cloudscape, Inc 的新公司成立了，公司的目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)用 Java 語(yǔ)言編寫的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
公司的第一個(gè)發(fā)行版在一年之后推出，后來產(chǎn)品的名稱變成 Cloudscape。
1999 年，Cloudscape, Inc. 被大型數(shù)據(jù)庫(kù)廠商 Informix Software, Inc. 收購(gòu)。
Informix Software 在 2001 年又被 IBM 收購(gòu)，然后 IBM Cloudscape™ 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在許多 IBM 的產(chǎn)品中被用作內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。
2004 年 4 月，IBM 把 Cloudscape 數(shù)據(jù)庫(kù)軟件贈(zèng)送給 Apache 軟件基金會(huì)，從此 Apache Derby 項(xiàng)目誕生了。
接著 SUN 也為 Derby 捐獻(xiàn)了一個(gè)團(tuán)隊(duì)。在JavaSE6.0中，SUN 將其命名為JavaDB。
2.1、項(xiàng)目引入
因?yàn)?Derby 是用 java 編寫的，所以集成的時(shí)候比較容易，直接通過maven在pom.xml中依賴庫(kù)文件，即可進(jìn)行開發(fā)!
- <!--derby數(shù)據(jù)庫(kù)-->
- <dependency>
- <groupId>org.apache.derby</groupId>
- <artifactId>derby</artifactId>
- <version>10.14.1.0</version>
- <scope>runtime</scope>
- </dependency>
2.2、環(huán)境配置
和所有的數(shù)據(jù)庫(kù)連接一樣，基本都是配置驅(qū)動(dòng)類、連接地址、賬號(hào)、密碼等信息。
- String DRIVER_CLASS = "org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver";
- String JDBC_URL = "jdbc:derby:derbyDB;create=true";
- String USER = "root";
- String PASSWORD = "root";
說明：
- org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver表示使用derby嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)模式。
- JDBC_URL中的derbyDB表示創(chuàng)建一個(gè)名為derbyDB的臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，如果沒有會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建。
- USER、PASSWORD主要用于客戶端登錄使用。
2.3、單元測(cè)試應(yīng)用
下面，我們使用JDBC編寫一個(gè)測(cè)試類，來測(cè)試一下derby是否可以正常使用。
- public class DerbyTest {
- /**
- * 以嵌入式(本地)連接方式連接數(shù)據(jù)庫(kù)
- */
- private static final String JDBC_URL = "jdbc:derby:derbyDB;create=true";
- private static final String DRIVER_CLASS = "org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver";
- private static final String USER = "root";
- private static final String PASSWORD = "root";
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- //與數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接
- Class.forName(DRIVER_CLASS);
- Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, USER, PASSWORD);
- Statement statement = conn.createStatement();
- //刪除表
- statement.execute("DROP TABLE USER_INF");
- //創(chuàng)建表
- statement.execute("CREATE TABLE USER_INF(id VARCHAR(50) PRIMARY KEY, name VARCHAR(50) NOT NULL, sex VARCHAR(50) NOT NULL)");
- //插入數(shù)據(jù)
- statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('1', '程咬金', '男') ");
- statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('2', '孫尚香', '女') ");
- statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('3', '猴子', '男') ");
- //查詢數(shù)據(jù)
- ResultSet resultSet = statement.executeQuery("select * from USER_INF");
- while (resultSet.next()) {
- System.out.println(resultSet.getInt("id") + ", " + resultSet.getString("name") + ", " + resultSet.getString("sex"));
- }
- //關(guān)閉連接
- statement.close();
- conn.close();
- }
- }
輸出結(jié)果：
- 1, 程咬金, 男
- 2, 孫尚香, 女
- 3, 猴子, 男
當(dāng)程序運(yùn)行完之后，會(huì)在當(dāng)前項(xiàng)目根目錄生成一個(gè)derbyDB文件夾，里面會(huì)存放一些持久化的數(shù)據(jù)，當(dāng)下次再連接derbyDB數(shù)據(jù)庫(kù)名稱時(shí)，可以查詢出之前插入的歷史數(shù)據(jù)，這個(gè)特性可以防止數(shù)據(jù)丟失!
值得注意的是：derby 對(duì)很多 mysql 的關(guān)鍵字并不支持，同時(shí) derby 不支持插入空值。
在之后的版本中，derby 還可以作為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，通過jar啟動(dòng)單獨(dú)部署在一臺(tái)服務(wù)器上，在連接地址上加上 IP 和端口號(hào)，例如jdbc://derby://localhost:1527/derbyDB。
如果想使用可視化客戶端工具來訪問和管理derby，可以使用SQuirreL SQL Client客戶端，下載地址http://www.squirrelsql.org/#installation。
在目前絕大多數(shù)的關(guān)于嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用中，derby 的出場(chǎng)次數(shù)還是較少。
三、SQLite
SQLite 是 D.RichardHipp 用一個(gè)小型的C庫(kù)開發(fā)的一種強(qiáng)有力的嵌入式關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，雖然功能較 Berkeley DB(商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù))稍顯遜色，但它簡(jiǎn)單易學(xué)、速度較快，同時(shí)提供了豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)接口，提供了對(duì) SQL92 的大多數(shù)支持：支持多表和索引、事務(wù)、視圖、觸發(fā)和一系列的用戶接口及驅(qū)動(dòng)。
SQLite 不僅支持 Windows/Linux/Unix 等等主流的操作系統(tǒng)，同時(shí)能夠跟很多程序語(yǔ)言相結(jié)合，比如 Tcl、C#、PHP、Java等，還有ODBC接口，比起 Mysql、PostgreSQL 這兩款開源的世界著名數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來講，它的處理速度比他們都快，全部源碼大致3萬(wàn)行C代碼，文件大約 350KB，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)大小至 2TB!
幾乎常年占居嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的第一位!
3.1、SQLite安裝
3.1.1、windows安裝
1.訪問 SQLite 下載頁(yè)面https://www.sqlite.org/download.html。
2.下載sqlite-tools-win32-*.zip和sqlite-dll-win32-*.zip壓縮文件。
3.創(chuàng)建文件夾C:\sqlite，并在此文件夾下解壓上面兩個(gè)壓縮文件，將得到 sqlite3.def、sqlite3.dll和sqlite3.exe文件。
4.添加C:\sqlite到PATH環(huán)境變量。
最后在命令提示符下，輸入sqlite3命令，顯示如下結(jié)果表示安裝成功!
- C:\>sqlite3
- SQLite version 3.7.15.2 2013-01-09 11:53:05
- Enter ".help" for instructions
- Enter SQL statements terminated with a ";"
3.1.2、linux安裝
目前，幾乎所有版本的 Linux 操作系統(tǒng)都附帶 SQLite。所以，只需要在命令行輸入輸入sqlite3，即可檢查出機(jī)器上是否已經(jīng)安裝了 SQLite!
- $ sqlite3
- SQLite version 3.7.15.2 2013-01-09 11:53:05
- Enter ".help" for instructions
- Enter SQL statements terminated with a ";"
如果沒有看到上面的結(jié)果，安裝也很簡(jiǎn)單!
1.訪問 SQLite 下載頁(yè)面https://www.sqlite.org/download.html。
2.下載sqlite-autoconf-*.tar.gz并上傳到 linux 服務(wù)器。
3.執(zhí)行安裝操作
例如，安裝步驟示例：
- $ tar xvzf sqlite-autoconf-3071502.tar.gz
- $ cd sqlite-autoconf-3071502
- $ ./configure --prefix=/usr/local
- $ make
- $ make install
3.1.3、mac安裝
mac安裝操作與linux類似。
3.2、項(xiàng)目引入
sqlite 也可以直接通過maven在pom.xml中依賴庫(kù)文件，即可進(jìn)行開發(fā)!
- <!--sqlite-->
- <dependency>
- <groupId>org.xerial</groupId>
- <artifactId>sqlite-jdbc</artifactId>
- <version>3.7.2</version>
- </dependency>
3.3、環(huán)境配置
- String DRIVER_CLASS = "org.sqlite.JDBC";
- String JDBC_URL = "jdbc:sqlite:sqliteDB.db";
- String USER = "root";
- String PASSWORD = "root";
說明：
- org.sqlite.JDBC表示使用sqlite嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)模式。
- JDBC_URL中的sqliteDB表示創(chuàng)建一個(gè)名為sqliteDB的臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，如果沒有會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建。
- USER、PASSWORD主要用于客戶端登錄使用。
3.4、單元測(cè)試應(yīng)用
下面，來測(cè)試一下sqlite是否可以正常使用。
- public class SQLiteTest {
- /**
- * 以嵌入式(本地)連接方式連接數(shù)據(jù)庫(kù)
- */
- private static final String JDBC_URL = "jdbc:sqlite:sqliteDB.db";
- private static final String DRIVER_CLASS = "org.sqlite.JDBC";
- private static final String USER = "root";
- private static final String PASSWORD = "root";
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- //與數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接
- Class.forName(DRIVER_CLASS);
- Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, USER, PASSWORD);
- Statement statement = conn.createStatement();
- //刪除表
- statement.execute("DROP TABLE IF EXISTS USER_INF");
- //創(chuàng)建表
- statement.execute("CREATE TABLE USER_INF(id VARCHAR(50) PRIMARY KEY, name VARCHAR(50) NOT NULL, sex VARCHAR(50) NOT NULL)");
- //插入數(shù)據(jù)
- statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('1', '程咬金', '男') ");
- statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('2', '孫尚香', '女') ");
- statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('3', '猴子', '男') ");
- //查詢數(shù)據(jù)
- ResultSet resultSet = statement.executeQuery("select * from USER_INF");
- while (resultSet.next()) {
- System.out.println(resultSet.getInt("id") + ", " + resultSet.getString("name") + ", " + resultSet.getString("sex"));
- }
- //關(guān)閉連接
- statement.close();
- conn.close();
- }
- }
輸出結(jié)果：
- 1, 程咬金, 男
- 2, 孫尚香, 女
- 3, 猴子, 男
當(dāng)程序運(yùn)行完之后，也會(huì)在當(dāng)前項(xiàng)目的根目錄下生成上文自定義的一個(gè)名為sqliteDB的文件。
每次操作名為sqliteDB的數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)候，數(shù)據(jù)會(huì)持久化到sqliteDB文件中，從而防止數(shù)據(jù)丟失。
如果想使用可視化客戶端工具來訪問和管理sqliteDB，可以使用navicat來連接，選擇生成的sqliteDB文件，輸入相應(yīng)的賬號(hào)、密碼，便可進(jìn)行管理維護(hù)!
四、H2
h2 是一款純java編寫的另一款嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，它本身只是一個(gè)類庫(kù)，即只有一個(gè) jar 文件，可以直接嵌入到應(yīng)用項(xiàng)目中，同時(shí)還提供了非常友好的基于 web 的數(shù)據(jù)庫(kù)管理界面。
網(wǎng)上有很多開發(fā)者拿它與 derby 做對(duì)比，稱它與 mysql 數(shù)據(jù)庫(kù)兼容性強(qiáng)，口碑較好。
具體是否真的如此，在后文我們會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的性能測(cè)試，下面一起來看看在開發(fā)中如何使用。
4.1、項(xiàng)目引入
既然 h2 是純java編寫，可以直接通過maven在pom.xml中依賴庫(kù)文件，即可進(jìn)行開發(fā)!
- <!--h2數(shù)據(jù)庫(kù)-->
- <dependency>
- <groupId>com.h2database</groupId>
- <artifactId>h2</artifactId>
- <version>1.4.200</version>
- <scope>runtime</scope>
- </dependency>
4.2、環(huán)境配置
- String DRIVER_CLASS = "org.h2.Driver";
- String JDBC_URL = "jdbc:h2:mem:h2DB";
- String USER = "root";
- String PASSWORD = "root";
說明：
- org.h2.Driver表示使用h2嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)模式。
- JDBC_URL中的h2DB表示創(chuàng)建一個(gè)名為h2DB的臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。
- USER、PASSWORD主要用于客戶端登錄使用。
4.3、單元測(cè)試應(yīng)用
下面，來測(cè)試一下h2是否可以正常使用。
- public class H2Test {
- /**
- * 以嵌入式(本地)連接方式連接H2數(shù)據(jù)庫(kù)
- */
- private static final String JDBC_URL = "jdbc:h2:mem:h2DB";
- private static final String DRIVER_CLASS = "org.h2.Driver";
- private static final String USER = "root";
- private static final String PASSWORD = "root";
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- //與數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接
- Class.forName(DRIVER_CLASS);
- Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, USER, PASSWORD);
- Statement statement = conn.createStatement();
- //刪除表
- statement.execute("DROP TABLE IF EXISTS USER_INF");
- //創(chuàng)建表
- statement.execute("CREATE TABLE USER_INF(id VARCHAR(50) PRIMARY KEY, name VARCHAR(50) NOT NULL, sex VARCHAR(50) NOT NULL)");
- //插入數(shù)據(jù)
- statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('1', '程咬金', '男') ");
- statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('2', '孫尚香', '女') ");
- statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('3', '猴子', '男') ");
- //查詢數(shù)據(jù)
- ResultSet resultSet = statement.executeQuery("select * from USER_INF");
- while (resultSet.next()) {
- System.out.println(resultSet.getInt("id") + ", " + resultSet.getString("name") + ", " + resultSet.getString("sex"));
- }
- //關(guān)閉連接
- statement.close();
- conn.close();
- }
- }
輸出結(jié)果：
- 1, 程咬金, 男
- 2, 孫尚香, 女
- 3, 猴子, 男
h2 作為嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用可以選擇兩種類型的url，第一種是內(nèi)存模式運(yùn)行，這種模式將數(shù)據(jù)臨時(shí)放到內(nèi)存中，程序結(jié)束后數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)立即被銷毀，就不存在了;第二種是使用本地文件方式，將數(shù)據(jù)持久化到文件中，當(dāng)再次連接數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，可以獲取歷史數(shù)據(jù)。
- #第一種，內(nèi)存模式運(yùn)行
- jdbc:h2:mem:testDB
- #第二種，使用本地文件方式
- jdbc:h2:file:./target/testDB
h2 還可以作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器使用，單獨(dú)部署在服務(wù)器上，應(yīng)用程序通過遠(yuǎn)程連接進(jìn)行操作，連接方式如下：
- #連接語(yǔ)法
- jdbc:h2:tcp://<server>[:<port>]/[<path>]<databaseName>
- #范例：
- jdbc:h2:tcp://localhost:8080/~/test
如果想使用可視化客戶端工具來訪問和管理h2，可以通過它自帶的 web 頁(yè)面進(jìn)行管理。
下面我們以springboot項(xiàng)目為例，通過配置使用h2自帶的管理頁(yè)面來維護(hù)。
新建一個(gè)WebConfig類，配置h2的 web 控制臺(tái)，如下：
- @Configuration
- public class WebConfig {
- /**
- * 添加h2控制臺(tái)的映射地址
- * @return
- */
- @Bean
- ServletRegistrationBean h2servletRegistration(){
- ServletRegistrationBean registrationBean = new ServletRegistrationBean(new WebServlet());
- registrationBean.addUrlMappings("/h2-console/*");
- return registrationBean;
- }
- }
啟動(dòng)springboot項(xiàng)目，打開瀏覽器，輸入http://127.0.0.1:8080/h2-console訪問管理頁(yè)面!
填寫連接地址、賬號(hào)、密碼之后，進(jìn)行連接!
可以在工作臺(tái)，編寫 sql 語(yǔ)句進(jìn)行查詢，同時(shí)對(duì)查詢結(jié)果還可以進(jìn)行編輯操作。
五、性能測(cè)試
上文中我們介紹了三者數(shù)據(jù)庫(kù)的使用，下面，我們以循環(huán)插入1000、10000、100000次操作，分別來測(cè)試三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能，看看他們的表現(xiàn)如何?
從結(jié)果上看：
- derby 與 sqlite 性能方面相差不大，但是隨著插入數(shù)量越多，derby 比 sqlite 稍遜一些。
- 三者相比，h2 性能最好，無(wú)論是將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，還是寫入到數(shù)據(jù)庫(kù)，性能都是最好的。
六、總結(jié)
- derby 作為嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，在性能和易用性都不錯(cuò)，數(shù)據(jù)庫(kù)是以一個(gè)目錄存儲(chǔ)的，但只能用于Java程序中。
- sqlite 因?yàn)橹С侄喾N語(yǔ)言，也提供了對(duì) SQL92 的大多數(shù)支持，執(zhí)行效率也不錯(cuò)，作為嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用最廣，但如果想查詢數(shù)據(jù)只能本地連接不能遠(yuǎn)程連接。
- h2 作為嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的新秀，主要優(yōu)勢(shì)：超輕量級(jí)，可以支持內(nèi)存模式，高效高速，能支持基本的全文搜索，同時(shí)與 mysql 數(shù)據(jù)庫(kù)兼容性最強(qiáng)，一般使用場(chǎng)景最多的就是在開發(fā)環(huán)境上進(jìn)行回歸測(cè)試使用。
