H2 資料庫介紹(1)--簡介

且行且码發表於2024-05-12
資料庫

H2 是一個使用 Java 編寫的資料庫，支援記憶體、檔案等資料儲存模式，可用於測試及 Demo 應用；本文主要介紹其基本概念及安裝。

1、H2 特點

  • 速度很快、開源、JDBC API
  • 嵌入式和伺服器模式；基於磁碟或記憶體的資料庫
  • 事務支援，多版本併發
  • 基於瀏覽器的控制檯應用程式
  • 加密資料庫
  • 全文搜尋
  • 純 Java，並且體積小：約 2.5 MB 的 jar 檔案
  • ODBC 驅動程式

2、連線模式

H2 支援以下連線模式：
嵌入式模式（使用 JDBC 進行本地連線）
伺服器模式（透過 TCP/IP 上的 JDBC 或 ODBC 進行遠端連線）
混合模式（同時進行本地和遠端連線）

2.1、嵌入式模式(Embedded Mode)

在嵌入式模式中，應用程式使用 JDBC 從同一個 JVM 中開啟資料庫。這是最快速、最簡單的連線模式。缺點是資料庫一次只能在一個虛擬機器中開啟。與所有模式一樣，持久化資料庫和記憶體資料庫都受支援。併發開啟資料庫的數量或開啟連線的數量沒有限制。
在嵌入式模式中，SQL 命令的 I/O 操作可以由應用程式的執行緒執行。應用程式不應中斷這些執行緒，否則可能導致資料庫損壞，因為 JVM 線上程中斷時會關閉 I/O 控制代碼。可以考慮其他方法來控制應用程式的執行。當中斷可能發生時，非同步檔案系統可以作為一種解決方法，但不能保證完全安全。建議改用客戶端-伺服器模型，客戶端端可以中斷自己的執行緒。

2.2、伺服器模式(Server Mode)

當使用伺服器模式（有時稱為遠端模式或客戶端/伺服器模式）時，應用程式使用 JDBC 或 ODBC API 遠端開啟資料庫。需要在同一或另一個虛擬機器中啟動伺服器，或者在另一臺計算機上啟動伺服器。透過連線到該伺服器，許多應用程式可以同時連線到同一個資料庫。在內部，伺服器程序以嵌入式模式開啟資料庫。
伺服器模式比嵌入式模式慢，因為所有資料都透過 TCP/IP 傳輸。與所有模式一樣，支援持久化資料庫和記憶體資料庫。每個伺服器併發開啟的資料庫數量或開啟連線的數量沒有限制。

2.3、混合模式(Mixed Mode)

混合模式是嵌入式模式和伺服器模式的組合。在一個應用程式以嵌入式模式連線資料庫，同時啟動資料庫服務，以便其他應用程式（在不同程序(虛擬機器)中執行）可以同時訪問相同的資料。本地連線的速度與僅使用嵌入式模式的資料庫一樣快，而遠端連線稍慢一些。
資料庫可以從應用程式內部（使用資料庫 API）啟動和停止，也可以自動啟動（自動混合模式）。在使用自動混合模式時，所有想要連線到資料庫的客戶端（無論是本地還是遠端連線）都可以使用完全相同的 URL 進行連線。

3、H2 伺服器型別

H2 支援三種伺服器：Web 伺服器（用於 H2 控制檯）、TCP 伺服器（用於客戶端/伺服器連線）和 PG 伺服器（用於 PostgreSQL 客戶端）；只有 Web 伺服器支援瀏覽器連線。這些伺服器可以透過命令列和 API 的方式啟動。啟動伺服器並不會開啟資料庫——資料庫會在客戶端連線時開啟。

4、H2 資料庫型別

H2 支援支援資料庫和記憶體資料庫。

4.1、持久資料庫

持久資料庫資料儲存在檔案中，嵌入式的連線 URL 為："jdbc:h2:[file:][<path>]<databaseName>"，遠端連線的 URL 為："jdbc:h2:tcp://<server>[:<port>]/[file:][<path>]<databaseName>"。字首file:是可選的；如果未使用路徑或只使用相對路徑，則當前工作目錄將被用作起點。路徑和資料庫名稱的區分大小寫取決於作業系統，但建議僅使用小寫字母。資料庫名稱必須至少為三個字元長（File.createTempFile的限制）。

4.2、記憶體資料庫

對於某些用例（例如：快速原型設計、測試、高效能操作、只讀資料庫），可能不需要持久化資料。H2 支援記憶體模式，其中資料不會被持久化。

某些情況下，只需要一個到記憶體資料庫的連線。這意味著要開啟的資料庫是私有的。在這種情況下，資料庫 URL 是 "jdbc:h2:mem:"，在同一虛擬機器中開啟兩個連線意味著開啟兩個不同的（私有）資料庫。
有時需要多個連線到同一個記憶體資料庫；在這種情況下，資料庫 URL 必須包含一個名稱。例如："jdbc:h2:mem:db1"，使用此 URL 訪問相同的資料庫僅在同一虛擬機器中有效。
要從另一個程序或另一臺計算機訪問記憶體資料庫，需要在建立記憶體資料庫的同一程序中啟動一個 TCP 伺服器。然後，其他程序透過 TCP/IP 或 TLS 訪問資料庫，使用類似於 "jdbc:h2:tcp://localhost/mem:db1" 的 URL。
預設情況下，關閉資料庫的最後一個連線會關閉資料庫。對於記憶體資料庫，這意味著內容會丟失。要保持資料庫處於開啟狀態，請在 URL 中新增”;DB_CLOSE_DELAY=-1“，如："jdbc:h2:mem:test;DB_CLOSE_DELAY=-1"；這樣可在虛擬機器存活期間保持記憶體資料庫的內容。

5、資料庫連線 URL

H2 資料庫支援多種連線模式和連線設定，可以透過不同的資料庫URL實現。URL中的設定不區分大小寫。

連線方式 連線 URL

嵌入式(本地)連線
[Embedded (local) connection)]

jdbc:h2:[file:][<path>]<databaseName>
jdbc:h2:~/test
jdbc:h2:file:/data/sample
jdbc:h2:file:C:/data/sample (Windows only)

記憶體模式(私有的)
[In-memory (private)]

 In-memory (private)

記憶體模式(命名的)
[In-memory (named)]

jdbc:h2:mem:<databaseName>
jdbc:h2:mem:test_mem

伺服器模式(遠端連線) 使用 TCP/IP
[Server mode (remote connections) using TCP/IP]

jdbc:h2:tcp://<server>[:<port>]/[<path>]<databaseName>
jdbc:h2:tcp://localhost/~/test
jdbc:h2:tcp://dbserv:8084/~/sample
jdbc:h2:tcp://localhost/mem:test

伺服器模式(遠端連線) 使用 TLS
[Server mode (remote connections) using TLS]

jdbc:h2:ssl://<server>[:<port>]/[<path>]<databaseName>
jdbc:h2:ssl://localhost:8085/~/sample;

使用加密檔案
[Using encrypted files]

jdbc:h2:<url>;CIPHER=AES
jdbc:h2:ssl://localhost/~/test;CIPHER=AES
jdbc:h2:file:~/secure;CIPHER=AES

6、安裝

6.1、伺服器模式

官網(https://h2database.com/html/download.html)下載 H2 安裝檔案，這裡下載平臺無關的 Zip 安裝檔案；下載完成後解壓並執行 bin/h2.bat 命令，該命令會啟動所有三種伺服器： Web 伺服器(埠 8082)、TCP 伺服器(埠 9092)、PG 伺服器(埠 5435)。啟動後會自動彈出 H2 控制檯的頁面：

6.2、嵌入式或混合模式

引入相關依賴即可：

<dependency>
    <groupId>com.h2database</groupId>
    <artifactId>h2</artifactId>
    <version>2.2.224</version>
</dependency>

參考：
https://h2database.com/html/main.html

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