工具篇 | 基于SpringBoot的H2数据库入门实战
引言
1.1 H2数据库概述
1.1.1 定义和特点
H2数据库是一款以 Java编写的轻量级关系型数据库。由于其小巧、灵活并且易于集成，H2经常被用作开发和测试环境中的便利数据库解决方案。除此之外，H2也适合作为生产环境中的嵌入式数据库。它不仅支持标准的SQL，还兼容JDBC API，既可以以嵌入式的形式运行，也可以作为服务器模式运行。
1.1.2 发展历程与应用场景
H2数据库源于Hypersonic SQL项目，经过一系列的重构和优化，最终演变成为现今的H2数据库。H2以其轻量化和高性能而闻名，无论是作为轻量级应用的内存数据库，还是大型应用的本地缓存数据库，都展现出极高的适应性。尤其是在开发阶段，H2凭借其快速部署和便捷管理，成为了许多开发人员的首选。
1.1.3 H2的优势与局限性
H2数据库的突出优势在于其轻量级和高性能。作为一款Java编写的数据库，H2能够无缝集成到任何Java开发的应用中，免去了繁琐的安装和配置过程。同时，H2通过支持多种运行模式和提供丰富的SQL功能，实现了卓越的数据管理能力。
然而，相较于传统的企业级数据库，H2在数据持久化、高并发处理和数据安全性等方面仍显示出一定的局限性。例如，对于需求巨大、数据量庞大和并发请求繁多的大型企业应用，H2可能不是主数据库的理想选择。
以下所有示例均已上传至Github上，大家可以将项目拉取到本地进行运行
Github示例（如果对Gradle还不熟练，建议翻看我之前的文章）：gradle-spring-boot-demo
H2 Console的探索与使用
2.1 H2 Console 概述
2.1.1 定义与特性
H2 Console 是H2数据库的网页版管理界面，提供简单、直观的操作界面，允许用户方便地进行数据库管理和SQL执行，极大地提升了开发和测试的效率。
2.1.2 访问与界面
配置并启用后，用户可通过http://localhost:8080/h2-console访问。其界面整洁，功能明确，使用户能够快速上手。第一次访问会进入如下界面：
2.2 使用H2 Console与DataGrip执行数据库操作
2.2.1 执行SQL语句
H2 Console中，用户可直接输入和执行SQL语句，如创建表、插入数据、查询数据等。例如：
SELECT * FROM MY_ENTITY
2.2.2 通过DataGrip进行远程连接
除了使用H2 Console，用户还可以选择使用DataGrip等数据库工具通过JDBC进行远程连接，实现更为丰富和专业的数据库操作和管理。可以照着配置直接进行配置
2.3 H2 Console的优势与局限性
2.3.1 优势
H2 Console最大的优势是其便捷性和直观性。不需额外软件，开发者可直接通过浏览器进行数据库操作，快速验证数据和设计。
2.3.2 局限性
虽然便利，H2 Console作为轻量级工具，其功能并不完善，不适合进行如性能调优和安全管理等复杂任务，与专业数据库管理软件相比有所不足。
H2数据库的应用场景与数据库比较
3.1 H2数据库的应用场景
3.1.1 开发与测试环境
H2数据库以其轻量级和易配置的特性，成为开发和测试环境中的理想选择。在这些环境中，开发者能快速、无障碍地集成和使用H2，无需关注繁琐的数据库安装和维护，能更加聚焦于业务逻辑的开发和测试。
提示： 在快速原型开发和迭代中，H2能极大提高开发效率。
3.1.2 嵌入式应用
对于嵌入式应用如移动或小型桌面应用，H2同样是一个极佳的选择，占用资源极少，部署简便。
提示： 在资源受限的应用场景中，H2可以有效地提供便捷的数据存储服务。
3.2 H2与其他数据库的比较
3.2.1 与MySQL比较
H2的轻便和简易配置与MySQL的丰富功能形成鲜明对比。H2适合简单、快速的开发和测试，而MySQL更适应大型、功能丰富的企业级应用。
| 特性 | H2 | MySQL |
|---|---|---|
| 性能 | H2是一个轻量级的数据库，适合在小型应用或者开发环境中使用。在DDL操作以及启动/关闭实例时，H2的性能优于其他一些数据库。 | MySQL是一个基于服务器的数据库，通常用于生产部署。在大型数据仓库或更密集的应用中，MySQL可能会有其限制。 |
| 功能 | H2是一个全功能的关系数据库管理系统，支持SQL，并且可以嵌入到Java应用程序中或者作为数据库服务器使用。它支持预定义的数据类型（如浮点数或日期），支持二级索引，并且支持Java存储过程和用户定义的函数。然而，它不支持XML处理，没有分区方法，也不提供用户定义的Map/Reduce方法。 | MySQL是一个广泛使用的开源关系数据库管理系统，支持SQL以及专有扩展。它支持预定义的数据类型（如浮点数或日期），支持二级索引，并且支持存储过程。此外，它还支持XML处理，具有水平分区、使用MySQL Cluster或MySQL Fabric进行分片的分区方法，以及多源复制和源-副本复制的复制方法。然而，对于MyISAM存储引擎，它不支持引用完整性。 |
| 易用性 | H2得分为8.0/10，用户推荐度为8.0/10。H2适合运行应用测试，并且可以轻松地替换实际生产环境中使用的数据库解决方案。然而，如果预计应用程序将被大量用户使用或者应用程序较为复杂，则更适合使用MySQL。 | MySQL得分为8.5/10，用户推荐度为8.3/10，续订意愿为9.9/10，可用性为10.0/10。从我自己的角度和我每天执行的任务来看，MySQL是完美的选择。它具有合理的占用空间，速度足够快，并且提供了我需要的安全性和灵活性。 |
3.2.2 与SQLite比较
H2和SQLite都适合嵌入式应用，但H2提供更全面的SQL支持和更优的并发连接。SQLite在移动设备上可能表现更优。
| 特性 | H2 | SQLite |
|---|---|---|
| 应用场景 | H2适合在小型应用或者开发环境中使用。在DDL操作以及启动/关闭实例时，H2的性能优于其他一些数据库。H2数据库支持内存模式，数据不被持久化，适合特殊使用场景（例如：快速原型开发，测试，高性能操作，只读数据库）。 | SQLite因为其轻量级和无需服务器的特性，常常被用于移动设备（如iPhone、Android等）中。对于特殊使用场景（例如：快速原型开发，测试，高性能操作，只读数据库），可能不需要持久化数据或数据的改变。SQLite数据库支持内存模式，数据不被持久化。 |
| 功能 | H2是一个全功能的关系数据库管理系统，支持SQL，并且可以嵌入到Java应用程序中或者作为数据库服务器使用。它支持预定义的数据类型（如浮点数或日期），支持二级索引，并且支持Java存储过程和用户定义的函数。然而，它不支持XML处理，没有分区方法，也不提供用户定义的Map/Reduce方法。 | SQLite是一个广泛使用的开源关系数据库管理系统，支持SQL以及专有扩展。它支持预定义的数据类型（如浮点数或日期），支持二级索引，并且支持存储过程。此外，它还支持XML处理，具有水平分区、使用SQLite Cluster或SQLite Fabric进行分片的分区方法，以及多源复制和源-副本复制的复制方法。然而，对于MyISAM存储引擎，它不支持引用完整性。 |
| 易用性 | H2得分为8.0/10，用户推荐度为8.0/10。H2适合运行应用测试，并且可以轻松地替换实际生产环境中使用的数据库解决方案。然而，如果预计应用程序将被大量用户使用或者应用程序较为复杂，则更适合使用MySQL。 | SQLite得分为8.5/10，用户推荐度为8.3/10，续订意愿为9.9/10，可用性为10.0/10。从我自己的角度和我每天执行的任务来看，SQLite是完美的选择。它具有合理的占用空间，速度足够快，并且提供了我需要的安全性和灵活性。 |
3.2.3 与PostgreSQL比较
与PostgreSQL相比，H2更为简单、轻便，但可能在性能和功能上略逊一筹。PostgreSQL以其丰富的特性和优异的性能，适合更为复杂的企业级应用。
| 特性 | H2 | PostgreSQL |
|---|---|---|
| 应用场景 | H2是一个轻量级的数据库，适合在小型应用或者开发环境中使用。H2数据库支持内存模式，数据不被持久化，适合特殊使用场景（例如：快速原型开发，测试，高性能操作，只读数据库）。 | PostgreSQL是一个基于服务器的数据库，通常用于生产部署。在大型数据仓库或更密集的应用中，PostgreSQL可能会有其限制。 |
| 功能 | H2是一个全功能的关系数据库管理系统，支持SQL，并且可以嵌入到Java应用程序中或者作为数据库服务器使用。它支持预定义的数据类型（如浮点数或日期），支持二级索引，并且支持Java存储过程和用户定义的函数。然而，它不支持XML处理，没有分区方法，也不提供用户定义的Map/Reduce方法。 | PostgreSQL是一个广泛使用的开源关系数据库管理系统，支持SQL以及专有扩展。它支持预定义的数据类型（如浮点数或日期），支持二级索引，并且支持存储过程。此外，它还支持XML处理，具有水平分区、使用PostgreSQL Cluster或PostgreSQL Fabric进行分片的分区方法，以及多源复制和源-副本复制的复制方法。然而，对于MyISAM存储引擎，它不支持引用完整性。 |
| 易用性 | H2得分为8.0/10。H2适合运行应用测试，并且可以轻松地替换实际生产环境中使用的数据库解决方案。然而，如果预计应用程序将被大量用户使用或者应用程序较为复杂，则更适合使用MySQL。 | PostgreSQL得分为8.5/10。从我自己的角度和我每天执行的任务来看，PostgreSQL是完美的选择。它具有合理的占用空间，速度足够快，并且提供了我需要的安全性和灵活性。 |
3.3 总结
H2数据库凭借其便捷性和简洁性在开发、测试和嵌入式应用中表现卓越。虽然在某些方面与其他数据库相比有所不足，但其简单快捷的特性，使得H2在特定场景下成为优秀的选择。
Java中的H2应用（Spring Boot和Spring Data JPA）
在Java项目中，Spring Boot和Spring Data JPA已经成为了主流的开发框架和技术。H2数据库与这些技术的集成也非常简单和直观。在本章中，我们将深入探讨如何在基于Spring Boot的项目中使用H2数据库，并借助Spring Data JPA进行数据操作。
4.1 在Spring Boot项目中集成H2
4.1.1 添加依赖
要在Spring Boot项目中集成H2数据库，只需在项目的pom.xml文件中添加以下依赖：
<dependency>
<groupId>com.h2databasegroupId>
<artifactId>h2artifactId>
dependency>
当然，我的项目使用的是Gradle只需要加入一行代码即可：
runtimeOnly 'com.h2database:h2'
提示： Spring Boot会自动管理H2的版本，无需指定。
4.1.2 配置H2数据库
对于Spring Boot项目，我们通常在application.properties或application.yml中进行H2数据库的配置。以yml配置为例：
spring:
datasource:
# http://localhost:8080/h2-console/
# url: jdbc:h2:mem:testdb
url: jdbc:h2:file:./data/testdb
driver-class-name: org.h2.Driver
username: sa
password: password
h2:
console:
enabled: true
4.2 使用Spring Data JPA进行数据操作
4.2.1 引入配置与JPA依赖
spring:
jpa:
hibernate:
ddl-auto: update
show-sql: true
// build.gradle
implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-jpa'
4.2.1 定义实体类
在Spring Boot项目中，我们首先需要定义一个实体类，并使用JPA注解来映射数据库表：
@Data
@Entity
@Table(name = "my_entity")
public class MyEntity {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
private String name;
}
4.2.2 创建Repository接口
接下来，我们需要创建一个Repository接口，继承自JpaRepository，以提供对Employee实体的CRUD操作：
public interface MyRepository extends JpaRepository<MyEntity, Long> {
}
4.2.3 进行数据操作
有了Repository接口，我们就可以在Service或Controller层进行数据的增删查改操作，例如：
@Transactional(transactionManager = "transactionManagerOne",propagation = Propagation.REQUIRED, isolation = Isolation.DEFAULT, timeout = 30)
public void createEntity(MyEntity myEntity) {
myRepository.save(myEntity);
}
4.3 总结
通过Spring Boot和Spring Data JPA，Java开发者可以更加高效且优雅地集成和使用H2数据库。这种集成方式不仅简化了代码，还为开发者提供了一种更符合现代开发模式的数据操作方法。
温馨提示： 使用Spring Data JPA可以极大简化数据访问代码，提高开发效率。
注意事项与最佳实践
使用H2数据库时，虽然其简便和轻量级为我们提供了诸多便利，但也需要我们关注一些重要的注意事项和实践方法，以确保数据的安全性和系统的稳定性。
5.1 注意事项
5.1.1 数据备份
由于H2主要用于开发和测试环境，可能不会经常对其数据进行备份。但是，为防止数据丢失，定期备份仍然是必要的。
5.1.2 数据安全
- 密码保护： 尽管H2主要用于开发环境，但也应该对其设置复杂的密码，防止未授权访问。
- 加密： 如果H2用于存储敏感信息，应该考虑使用加密功能，来保护数据的安全。
5.1.3 使用内存模式时的数据持久化
当H2运行在内存模式时，如果不采取措施，数据将在应用重启后丢失。应该考虑使用合适的方法，例如定期将数据保存到文件，来避免这一问题。
5.2 最佳实践
- 优先使用嵌入模式： 对于开发和测试环境，优先使用嵌入模式，以简化配置和提高性能。
- 适度使用Server模式：在需要多个应用访问同一数据库，或需要远程访问数据库时，可以考虑使用Server模式。
- 避免在生产环境使用：H2数据库主要设计为一个轻量级的开发工具，因此不建议在生产环境中使用，以避免潜在的性能和安全问题。
- 定期更新H2版本：为了确保安全和性能，应该定期检查并更新H2数据库的版本，以获得最新的功能和修复。
6.3 总结
正确而高效地使用H2数据库需要我们关注一些关键的注意事项，并遵循一些最佳实践。虽然H2的轻量级和便捷性使其成为开发和测试环境中的理想选择，但在生产环境中，应该慎重考虑其适用性，以避免可能的风险。
总结
H2数据库作为一款轻量级、高性能的嵌入式数据库，为开发者在开发和测试环境中提供了极大的便利。本文从H2数据库的基础概念出发，深入探讨了其特性、应用场景以及如何在现代Java项目中，特别是Spring Boot和Spring Data JPA中进行集成和使用。
我们还探讨了H2 Console的使用，这是一个对于数据库管理极其有用的工具，可以帮助开发者更加直观地操作和理解数据库。本文还强调了在使用H2数据库时需要注意的关键事项，例如数据的备份、安全性和持久化，并分享了一些相关的最佳实践和建议。
最后，虽然H2数据库在某些场景下是一个极好的选择，但是在考虑其应用到生产环境时，应该进行充分的评估和测试，以确保其可以满足项目的实际需求，并符合性能和安全性的标准。
参考文献
- H2 Database Engine - 官方文档
- H2内存数据库使用教程详解 - 知乎
- H2数据库入门，看这篇就对了 - CSDN
- 通过官方文档学习 H2 数据库 - CSDN