Java H2 数据库详解

1. 简介

H2 是一个用 Java 编写的关系型数据库管理系统（RDBMS），它以微内核模式运行，具有高性能和嵌入式特性。相比其他流行的数据库，如 MySQL 和 PostgreSQL，H2 不使用磁盘上的文件，而是将所有数据存储在内存中，以提供更快的访问速度。本文将深入探讨 H2 数据库的各个方面，包括数据库的创建和连接、数据操作和查询、事务支持、索引和约束等。

2. 数据库的创建和连接

在使用 H2 数据库之前，首先需要创建一个数据库。H2 支持内存数据库和文件数据库两种类型。

2.1 创建内存数据库

创建内存数据库非常简单，只需指定数据库的 URL 即可：

import org.h2.Driver;

public class InMemoryDatabaseExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class.forName(Driver.class.getName());
            Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:h2:mem:test");
            // 数据库连接成功
            connection.close();
        } catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上述代码使用 DriverManager 获取 H2 的连接，并指定数据库的 URL 为 jdbc:h2:mem:test，表示在内存中创建一个名为 “test” 的数据库。创建成功后，可以通过 Connection 对象执行其他数据库操作。

2.2 创建文件数据库

创建文件数据库需要指定数据库文件的路径和名称。如果指定的数据库文件不存在，H2 将自动创建它；如果已存在，H2 将连接到现有的数据库。

import org.h2.Driver;

public class FileDatabaseExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class.forName(Driver.class.getName());
            Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:h2:file:/data/db/test");
            // 数据库连接成功
            connection.close();
        } catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上述代码使用 DriverManager 获取 H2 的连接，并指定数据库的 URL 为 jdbc:h2:file:/data/db/test，表示在 /data/db/ 目录下创建一个名为 “test” 的数据库文件。创建成功后，可以通过 Connection 对象执行其他数据库操作。

3. 数据操作和查询

H2 数据库支持标准的 SQL 语法，可以进行数据的增删改查等操作。下面将介绍如何使用 Java 连接到 H2 数据库，并进行数据操作和查询。

import org.h2.Driver;

public class DataManipulationExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class.forName(Driver.class.getName());
            Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:h2:mem:test");
            Statement statement = connection.createStatement();

            // 创建表
            String createTableSql = "CREATE TABLE users (id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(255))";
            statement.executeUpdate(createTableSql);

            // 插入数据
            String insertDataSql = "INSERT INTO users (id, name) VALUES (1, 'John'), (2, 'Jane')";
            statement.executeUpdate(insertDataSql);

            // 更新数据
            String updateDataSql = "UPDATE users SET name = 'Tom' WHERE id = 1";
            statement.executeUpdate(updateDataSql);

            // 删除数据
            String deleteDataSql = "DELETE FROM users WHERE id = 2";
            statement.executeUpdate(deleteDataSql);

            // 查询数据
            String queryDataSql = "SELECT * FROM users";
            ResultSet resultSet = statement.executeQuery(queryDataSql);
            while (resultSet.next()) {
                int id = resultSet.getInt("id");
                String name = resultSet.getString("name");
                System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name);
            }

            resultSet.close();
            statement.close();
            connection.close();
        } catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上述代码使用 Statement 对象执行 SQL 语句，包括创建表、插入数据、更新数据和删除数据。同时，通过执行查询语句可以获取返回的结果集，并进行后续处理。上述代码执行后的结果为：

ID: 1, Name: Tom

4. 事务支持

H2 数据库支持事务，可以对一系列数据库操作进行分组和管理。在 Java 中，可以通过 Connection 对象的相关方法来开始、提交或回滚事务。

import org.h2.Driver;

public class TransactionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class.forName(Driver.class.getName());
            Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:h2:mem:test");
            connection.setAutoCommit(false); // 禁用自动提交

            Statement statement = connection.createStatement();

            // 插入数据
            String insertDataSql = "INSERT INTO users (id, name) VALUES (1, 'John'), (2, 'Jane')";
            statement.executeUpdate(insertDataSql);

            // 删除数据
            String deleteDataSql = "DELETE FROM users WHERE id = 2";
            statement.executeUpdate(deleteDataSql);

            connection.commit(); // 提交事务
            connection.setAutoCommit(true); // 恢复自动提交

            // 查询数据
            String queryDataSql = "SELECT * FROM users";
            ResultSet resultSet = statement.executeQuery(queryDataSql);
            while (resultSet.next()) {
                int id = resultSet.getInt("id");
                String name = resultSet.getString("name");
                System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name);
            }

            resultSet.close();
            statement.close();
            connection.close();
        } catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上述代码使用 Connection 对象的 setAutoCommit(false) 方法来禁用自动提交，然后通过 commit() 方法手动提交事务。如果需要回滚事务，可以调用 rollback() 方法。在上述代码中，插入数据成功，但删除数据之后通过查询无法查到该数据。

5. 索引和约束

H2 数据库支持在表的列上创建索引和约束，以提高数据查询的效率，并保证数据的完整性和一致性。

5.1 创建索引

创建索引可以加速数据的查找和排序操作。H2 数据库支持创建唯一索引和普通索引。

import org.h2.Driver;

public class IndexExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class.forName(Driver.class.getName());
            Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:h2:mem:test");
            Statement statement = connection.createStatement();

            // 创建表
            String createTableSql = "CREATE TABLE users (id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(255))";
            statement.executeUpdate(createTableSql);

            // 创建普通索引
            String createIndexSql = "CREATE INDEX idx_name ON users(name)";
            statement.executeUpdate(createIndexSql);

            // 查询数据
            String queryDataSql = "SELECT * FROM users WHERE name = 'John'";
            ResultSet resultSet = statement.executeQuery(queryDataSql);
            while (resultSet.next()) {
                int id = resultSet.getInt("id");
                String name = resultSet.getString("name");
                System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name);
            }

            resultSet.close();
            statement.close();
            connection.close();
        } catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上述代码使用 CREATE INDEX 语句创建了一个普通索引，然后通过查询语句查找 name 为 “John” 的数据。