Java 生态圈中的嵌入式数据库，哪家强？

vlambda
2020-05-25

Java 生态圈中的嵌入式数据库，哪家强？

每天早上七点三十，准时推送干货

Photo by Angela Bailey on Unsplash

嵌入式数据库一个很陌生的词汇，以前只是听说，但是没有真正使用过，今天小编和大家一起来揭开它的面纱。

一、介绍

初次接触嵌入式数据库（Embedded Database）可能有点模糊，什么是嵌入式数据库？为什么要使用嵌入式数据库？怎么使用嵌入式数据库？如何选择？本文将带大家一起揭晓答案。

从软件角度来说，数据库分类为两种：

第一种：数据库服务器（Database Server）
第二种：嵌入式数据库（Embedded Database）

像 Oracle、PostgreSQL、MySQL 和 SQL Server 等这些大家熟知的数据库，我们一般称它为数据库服务器，当然也不排除某些数据库也提供嵌入式版本，例如 MySQL Embedded 就是一个嵌入式的数据库。

而像 SQLite、Berkeley DB、Derby、H2、HSQL DB 等数据库，一本内嵌在应用程序中，与应用程序一起运行，我们称它为嵌入式数据库。

在实际开发中，平时接触最多的应该是数据库服务器，对嵌入式数据库使用的比较少。

但是为何会出现嵌入式数据库呢？

在小型的应用程序中，例如小型掌上游戏机，不适合部署高达几百兆的数据库服务器，同时也没有联网的必要，一种轻量级的数据库需求由此诞生！

与常见的数据库相比，嵌入式数据库具有体积小、功能齐备、可移植性、健壮性等特点，例如我们所熟知的 SVN 版本控制软件就使用到了 SQLite 作为内置数据库，SQLite 的安装包只有不到 350 KB，在微型机中也有着广泛的应用，例如安卓、IOS 等移动设备操作系统都内置了 SQLite 数据库！

鉴于嵌入式数据库的种类比较多，有商业收费的、也有开源免费的！本文主要介绍开源免费版的，例如 Derby、SQLite、H2 等，下面我们就一起来实践一下各个数据库的配置和用法。

二、Derby

Derby 可以说是 100% 由 Java 编写的一款数据库，而且是开源免费的，非常小巧，核心部分derby.jar只有 2M！

很多人可能觉得 Derby 不是很热门，但 Derby 已经开发了将近二十年！

1996 年，一个叫做 Cloudscape, Inc 的新公司成立了，公司的目标是构建一个用 Java 语言编写的数据库服务器。

公司的第一个发行版在一年之后推出，后来产品的名称变成 Cloudscape。

1999 年，Cloudscape, Inc. 被大型数据库厂商 Informix Software, Inc. 收购。

Informix Software 在 2001 年又被 IBM 收购，然后 IBM Cloudscape™ 数据库系统在许多 IBM 的产品中被用作内嵌的数据库引擎。

2004 年 4 月，IBM 把 Cloudscape 数据库软件赠送给 Apache 软件基金会，从此 Apache Derby 项目诞生了。

接着 SUN 也为 Derby 捐献了一个团队。在JavaSE6.0中，SUN 将其命名为JavaDB。

2.1、项目引入

因为 Derby 是用 java 编写的，所以集成的时候比较容易，直接通过maven在pom.xml中依赖库文件，即可进行开发！

<!--derby数据库--><dependency> <groupId>org.apache.derby</groupId> <artifactId>derby</artifactId> <version>10.14.1.0</version> <scope>runtime</scope></dependency>

2.2、环境配置

String DRIVER_CLASS = "org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver";String JDBC_URL = "jdbc:derby:derbyDB;create=true";String USER = "root";String PASSWORD = "root";

说明：

org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver表示使用 derby嵌入式数据库模式。
JDBC_URL中的 derbyDB表示创建一个名为 derbyDB的临时数据库，如果没有会自动创建。
USER、 PASSWORD主要用于客户端登录使用。

2.3、单元测试应用

下面，我们使用JDBC编写一个测试类，来测试一下derby是否可以正常使用。

public class DerbyTest {
 /** * 以嵌入式(本地)连接方式连接数据库 */ 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 { //与数据库建立连接 Class.forName(DRIVER_CLASS); Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, USER, PASSWORD); Statement statement = conn.createStatement();
 //删除表 statement.execute("DROP TABLE USER_INF"); //创建表 statement.execute("CREATE TABLE USER_INF(id VARCHAR(50) PRIMARY KEY, name VARCHAR(50) NOT NULL, sex VARCHAR(50) NOT NULL)");
 //插入数据 statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('1', '程咬金', '男') "); statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('2', '孙尚香', '女') "); statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('3', '猴子', '男') ");
 //查询数据 ResultSet resultSet = statement.executeQuery("select * from USER_INF"); while (resultSet.next()) { System.out.println(resultSet.getInt("id") + ", " + resultSet.getString("name") + ", " + resultSet.getString("sex")); } //关闭连接 statement.close(); conn.close(); }}

输出结果：

1, 程咬金, 男2, 孙尚香, 女3, 猴子, 男

当程序运行完之后，会在当前项目根目录生成一个derbyDB文件夹，里面会存放一些持久化的数据，当下次再连接derbyDB数据库名称时，可以查询出之前插入的历史数据，这个特性可以防止数据丢失！

Java 生态圈中的嵌入式数据库，哪家强？

值得注意的是：derby 对很多 mysql 的关键字并不支持，同时 derby 不支持插入空值。

在目前绝大多数的关于嵌入式数据库应用中，derby 的出场次数还是较少。

三、SQLite

SQLite 是 D.RichardHipp 用一个小型的C库开发的一种强有力的嵌入式关系数据库，虽然功能较 Berkeley DB（商业数据库）稍显逊色，但它简单易学、速度较快，同时提供了丰富的数据库接口，提供了对 SQL92 的大多数支持：支持多表和索引、事务、视图、触发和一系列的用户接口及驱动。

SQLite 不仅支持 Windows/Linux/Unix 等等主流的操作系统，同时能够跟很多程序语言相结合，比如 Tcl、C#、PHP、Java等，还有ODBC接口，比起 Mysql、PostgreSQL 这两款开源的世界著名数据库管理系统来讲，它的处理速度比他们都快，全部源码大致3万行C代码，文件大约 350KB，支持数据库大小至 2TB！

几乎常年占居嵌入式数据库的第一位！

3.1、SQLite安装

3.1.1、windows安装

1.访问 SQLite 下载页面 https://www.sqlite.org/download.html。
2.下载 sqlite-tools-win32-*.zip和 sqlite-dll-win32-*.zip压缩文件。
3.创建文件夹 C:\sqlite，并在此文件夹下解压上面两个压缩文件，将得到 sqlite3.def、 sqlite3.dll和 sqlite3.exe文件。
4.添加 C:\sqlite到 PATH环境变量。

最后在命令提示符下，输入sqlite3命令，显示如下结果表示安装成功！

C:\>sqlite3SQLite version 3.7.15.2 2013-01-09 11:53:05Enter ".help" for instructionsEnter SQL statements terminated with a ";"

3.1.2、linux安装

目前，几乎所有版本的 Linux 操作系统都附带 SQLite。所以，只需要在命令行输入输入sqlite3，即可检查出机器上是否已经安装了 SQLite！

$ sqlite3SQLite version 3.7.15.2 2013-01-09 11:53:05Enter ".help" for instructionsEnter SQL statements terminated with a ";"

如果没有看到上面的结果，安装也很简单！

1.访问 SQLite 下载页面 https://www.sqlite.org/download.html。
2.下载 sqlite-autoconf-*.tar.gz并上传到 linux 服务器。
3.执行安装操作

例如，安装步骤示例：

$ tar xvzf sqlite-autoconf-3071502.tar.gz$ cd sqlite-autoconf-3071502$ ./configure --prefix=/usr/local$ make$ make install

3.1.3、mac安装

mac安装操作与linux类似。

3.2、项目引入

sqlite 也可以直接通过maven在pom.xml中依赖库文件，即可进行开发！

<!--sqlite--><dependency> <groupId>org.xerial</groupId> <artifactId>sqlite-jdbc</artifactId> <version>3.7.2</version></dependency>

3.3、环境配置

String DRIVER_CLASS = "org.sqlite.JDBC";String JDBC_URL = "jdbc:sqlite:sqliteDB.db";String USER = "root";String PASSWORD = "root";

说明：

org.sqlite.JDBC表示使用 sqlite嵌入式数据库模式。
JDBC_URL中的 sqliteDB表示创建一个名为 sqliteDB的临时数据库，如果没有会自动创建。
USER、 PASSWORD主要用于客户端登录使用。

3.4、单元测试应用

下面，来测试一下sqlite是否可以正常使用。

public class SQLiteTest {
 /** * 以嵌入式(本地)连接方式连接数据库 */ 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 { //与数据库建立连接 Class.forName(DRIVER_CLASS); Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, USER, PASSWORD); Statement statement = conn.createStatement();
 //删除表 statement.execute("DROP TABLE IF EXISTS USER_INF"); //创建表 statement.execute("CREATE TABLE USER_INF(id VARCHAR(50) PRIMARY KEY, name VARCHAR(50) NOT NULL, sex VARCHAR(50) NOT NULL)");
 //插入数据 statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('1', '程咬金', '男') "); statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('2', '孙尚香', '女') "); statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('3', '猴子', '男') ");
 //查询数据 ResultSet resultSet = statement.executeQuery("select * from USER_INF"); while (resultSet.next()) { System.out.println(resultSet.getInt("id") + ", " + resultSet.getString("name") + ", " + resultSet.getString("sex")); } //关闭连接 statement.close(); conn.close(); }}

输出结果：

1, 程咬金, 男2, 孙尚香, 女3, 猴子, 男

当程序运行完之后，也会在当前项目的根目录下生成上文自定义的一个名为sqliteDB的文件。

Java 生态圈中的嵌入式数据库，哪家强？

每次操作名为sqliteDB的数据库时候，数据会持久化到sqliteDB文件中，从而防止数据丢失。

如果想使用可视化客户端工具来访问和管理sqliteDB，可以使用navicat来连接，选择生成的sqliteDB文件，输入相应的账号、密码，便可进行管理维护！

Java 生态圈中的嵌入式数据库，哪家强？

四、H2

h2 是一款纯java编写的另一款嵌入式数据库，它本身只是一个类库，即只有一个 jar 文件，可以直接嵌入到应用项目中，同时还提供了非常友好的基于 web 的数据库管理界面。

网上有很多开发者拿它与 derby 做对比，称它与 mysql 数据库兼容性强，口碑较好。

具体是否真的如此，在后文我们会进行相应的性能测试，下面一起来看看在开发中如何使用。

4.1、项目引入

既然 h2 是纯java编写，可以直接通过maven在pom.xml中依赖库文件，即可进行开发！

<!--h2数据库--><dependency> <groupId>com.h2database</groupId> <artifactId>h2</artifactId> <version>1.4.200</version> <scope>runtime</scope></dependency>

4.2、环境配置

String DRIVER_CLASS = "org.h2.Driver";String JDBC_URL = "jdbc:h2:mem:h2DB";String USER = "root";String PASSWORD = "root";

说明：

org.h2.Driver表示使用 h2嵌入式数据库模式。
JDBC_URL中的 h2DB表示创建一个名为 h2DB的临时数据库。
USER、 PASSWORD主要用于客户端登录使用。

4.3、单元测试应用

下面，来测试一下h2是否可以正常使用。

public class H2Test {
 /** * 以嵌入式(本地)连接方式连接H2数据库 */ 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 { //与数据库建立连接 Class.forName(DRIVER_CLASS); Connection conn = DriverManager.getConnection(JDBC_URL, USER, PASSWORD); Statement statement = conn.createStatement();
 //删除表 statement.execute("DROP TABLE IF EXISTS USER_INF"); //创建表 statement.execute("CREATE TABLE USER_INF(id VARCHAR(50) PRIMARY KEY, name VARCHAR(50) NOT NULL, sex VARCHAR(50) NOT NULL)");
 //插入数据 statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('1', '程咬金', '男') "); statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('2', '孙尚香', '女') "); statement.executeUpdate("INSERT INTO USER_INF VALUES('3', '猴子', '男') ");
 //查询数据 ResultSet resultSet = statement.executeQuery("select * from USER_INF"); while (resultSet.next()) { System.out.println(resultSet.getInt("id") + ", " + resultSet.getString("name") + ", " + resultSet.getString("sex")); } //关闭连接 statement.close(); conn.close(); }}

输出结果：

1, 程咬金, 男2, 孙尚香, 女3, 猴子, 男

h2 作为嵌入式数据库应用可以选择两种类型的url，第一种是内存模式运行，这种模式将数据临时放到内存中，程序结束后数据表和数据立即被销毁，就不存在了；第二种是使用本地文件方式，将数据持久化到文件中，当再次连接数据库时，可以获取历史数据。

#第一种，内存模式运行jdbc:h2:mem:testDB
#第二种，使用本地文件方式jdbc:h2:file:./target/testDB

h2 还可以作为数据库服务器使用，单独部署在服务器上，应用程序通过远程连接进行操作，连接方式如下：

#连接语法jdbc:h2:tcp://<server>[:<port>]/[<path>]<databaseName>
#范例：jdbc:h2:tcp://localhost:8080/~/test

如果想使用可视化客户端工具来访问和管理h2，可以通过它自带的 web 页面进行管理。

下面我们以springboot项目为例，通过配置使用h2自带的管理页面来维护。

新建一个WebConfig类，配置h2的 web 控制台，如下：

@Configurationpublic class WebConfig {
 /** * 添加h2控制台的映射地址 * @return */ @Bean ServletRegistrationBean h2servletRegistration(){ ServletRegistrationBean registrationBean = new ServletRegistrationBean(new WebServlet()); registrationBean.addUrlMappings("/h2-console/*"); return registrationBean; }}

启动springboot项目，打开浏览器，输入http://127.0.0.1:8080/h2-console访问管理页面！

Java 生态圈中的嵌入式数据库，哪家强？

可以在工作台，编写 sql 语句进行查询，同时对查询结果还可以进行编辑操作。

五、性能测试

上文中我们介绍了三者数据库的使用，下面，我们以循环插入1000、10000、100000次操作，分别来测试三个数据库的性能，看看他们的表现如何？

从结果上看：

derby 与 sqlite 性能方面相差不大，但是随着插入数量越多，derby 比 sqlite 稍逊一些。
三者相比，h2 性能最好，无论是将数据写入内存，还是写入到数据库，性能都是最好的。

六、总结

derby 作为嵌入式数据库，在性能和易用性都不错，数据库是以一个目录存储的，但只能用于Java程序中。
sqlite 因为支持多种语言，也提供了对 SQL92 的大多数支持，执行效率也不错，作为嵌入式数据库应用最广，但如果想查询数据只能本地连接不能远程连接。
h2 作为嵌入式数据库的新秀，主要优势：超轻量级，可以支持内存模式，高效高速，能支持基本的全文搜索，同时与 mysql 数据库兼容性最强，一般使用场景最多的就是在开发环境上进行回归测试使用。

七、参考

1、百度百科 - Derby2、菜鸟教程 - sqlite

< END >

如果大家喜欢我们的文章，欢迎大家转发，点击在看让更多的人看到。也欢迎大家热爱技术和学习的朋友加入的我们的知识星球当中，我们共同成长，进步。

往期精彩回顾

vlambda博客
学习文章列表