Spring Boot 与 H2 数据库：轻量级应用的理想选择！

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环境说明：Windows 10 + IntelliJ IDEA 2021.3.2 + Jdk 1.8

📜 前言：为什么选择H2数据库？

在现代软件开发中，尤其是在构建小型应用、原型开发、单元测试和快速验证场景时，选择一个合适的数据库变得尤为重要。对于这些场景，传统的数据库管理系统可能会显得过于庞大和复杂，而H2数据库作为一个轻量级的嵌入式数据库，其出色的性能、易用性和高灵活性使它成为开发和测试中的理想选择。

H2数据库是一个开源的、纯Java编写的关系型数据库，它提供了内存模式和持久化模式两种运行模式，非常适合在Spring Boot项目中进行集成。无论是快速的原型开发，还是高效的单元测试，H2数据库都能够极大地简化数据库的配置与管理，快速启动应用，且性能表现优异。

在Spring Boot中，H2数据库的集成非常简单，我们可以通过配置文件轻松地切换内存模式与持久化模式，为开发者提供了灵活的数据存储选择。本文将详细介绍如何在Spring Boot中与H2数据库结合，构建轻量级应用，如何根据不同的场景配置内存模式与持久化模式，以及如何利用H2数据库进行高效的开发与测试。

🧑‍💻 1️⃣ 基于Spring Boot与H2数据库构建轻量级应用

🛠️ 什么是H2数据库？

H2是一个轻量级、快速、开源的关系型数据库，它的特点包括：

• 内存模式支持：H2可以完全在内存中运行，无需磁盘存储，适合用于临时数据存储或快速开发验证。
• 持久化模式支持：H2也可以将数据持久化到磁盘中，适合长期存储小型应用的数据。
• 高性能：作为内存数据库，H2具有非常高的读写性能，启动非常迅速，且对内存和CPU的占用非常低。
• SQL兼容：H2支持标准SQL，能够兼容大多数基于SQL的数据库操作。

🛠️ 步骤 1：引入H2数据库依赖

在Spring Boot项目中集成H2数据库，首先需要在pom.xml中添加H2数据库的相关依赖：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>com.h2database</groupId>
        <artifactId>h2</artifactId>
        <version>1.4.200</version>  <!-- H2数据库的版本 -->
        <scope>runtime</scope>  <!-- 仅在运行时需要 -->
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>  <!-- JPA支持 -->
    </dependency>
</dependencies>

• h2：这是H2数据库的核心依赖，包含了内存数据库和持久化数据库的实现。
• spring-boot-starter-data-jpa：这是Spring Boot对JPA（Java Persistence API）的支持，自动配置了数据库连接、事务管理等功能，简化数据库操作。

🛠️ 步骤 2：配置Spring Boot与H2数据库

在application.properties中配置H2数据库的连接信息。Spring Boot支持内存模式和持久化模式两种配置方式。

内存模式配置

内存模式下的H2数据库不会在磁盘上持久化数据，适合用于临时存储和开发环境，应用关闭后数据会丢失。

spring.datasource.url=jdbc:h2:mem:testdb;DB_CLOSE_DELAY=-1  # 使用内存模式
spring.datasource.driverClassName=org.h2.Driver
spring.datasource.username=sa  # 默认用户名
spring.datasource.password=  # 默认无密码
spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.H2Dialect  # 设置Hibernate方言
spring.h2.console.enabled=true  # 启用H2数据库控制台

• jdbc:h2:mem:testdb;DB_CLOSE_DELAY=-1：表示H2数据库在内存中运行，数据库名为testdb，DB_CLOSE_DELAY=-1表示数据库在应用关闭后不删除。
• spring.h2.console.enabled=true：启用H2控制台，能够通过浏览器访问http://localhost:8080/h2-console查看和操作数据库。

持久化模式配置

持久化模式下的H2数据库会将数据保存到文件系统中，关闭应用时数据不会丢失，适合用于小型应用。

spring.datasource.url=jdbc:h2:file:./data/testdb;DB_CLOSE_ON_EXIT=FALSE  # 使用文件模式
spring.datasource.driverClassName=org.h2.Driver
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=
spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.H2Dialect
spring.h2.console.enabled=true

• jdbc:h2:file:./data/testdb：表示H2数据库文件存储在./data/testdb路径下。
• DB_CLOSE_ON_EXIT=FALSE：表示数据库在应用关闭后不会自动关闭，数据会被持久化。

🛠️ 步骤 3：创建实体类

在Spring Boot中，通常使用JPA（Java Persistence API）与数据库进行交互。JPA可以将Java对象映射到数据库表。以下是一个简单的实体类示例：

import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.Id;

@Entity
public class User {

    @Id
    private Long id;
    private String name;
    private String email;

    // Getters and Setters
}

代码解析：

• @Entity：标注该类为JPA实体类，Spring Boot会自动为其生成对应的数据库表。
• @Id：标注为主键字段，Spring Boot会自动生成主键ID。

🛠️ 步骤 4：创建Repository接口

Spring Data JPA提供了便捷的数据访问方式，我们可以创建一个Repository接口来简化数据库操作。

import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
    User findByName(String name);  // 根据名字查询用户
}

代码解析：

• JpaRepository<User, Long>：继承自JpaRepository，它提供了CRUD操作的实现，无需手动编写SQL查询。
• findByName：自定义查询方法，按name字段查找用户。

🛠️ 步骤 5：创建控制器

接下来，创建一个RESTful控制器类，使用UserRepository进行数据库操作并返回结果：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class UserController {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @GetMapping("/users")
    public List<User> getUsers() {
        return userRepository.findAll();  // 获取所有用户
    }
}

代码解析：

• @RestController：标注该类为RESTful控制器，Spring Boot会自动处理请求和响应。
• userRepository.findAll()：查询所有用户数据并返回。

🛠️ 步骤 6：访问H2数据库控制台

Spring Boot内置了H2数据库控制台。启动Spring Boot应用后，可以通过浏览器访问http://localhost:8080/h2-console来查看和管理数据库。在登录时，使用配置文件中设置的数据库URL（jdbc:h2:mem:testdb）、用户名（sa）和密码（空密码）即可。

🧑‍💻 2️⃣ 使用Spring Boot与H2数据库进行开发与测试

🛠️ H2数据库的内存模式与持久化模式

H2数据库支持两种运行模式，内存模式和持久化模式，开发者可以根据需要选择合适的模式：

内存模式

• 适用于开发和测试环境，数据存储在内存中，关闭应用后数据丢失。
• 配置：jdbc:h2:mem:testdb

持久化模式

• 适用于小型应用，数据持久化到文件中，应用关闭后数据不会丢失。
• 配置：jdbc:h2:file:./data/testdb

🛠️ 步骤 1：内存模式配置

内存模式下的H2数据库非常适合用于开发和测试，因为它不需要实际的磁盘存储，启动非常快速。你可以通过以下方式配置内存模式：

spring.datasource.url=jdbc:h2:mem:testdb;DB_CLOSE_DELAY=-1
spring.datasource.driverClassName=org.h2.Driver
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=
spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.H2Dialect
spring.h2.console.enabled=true

• jdbc:h2:mem:testdb;DB_CLOSE_DELAY=-1：表示使用内存数据库testdb，DB_CLOSE_DELAY=-1表示数据库在关闭后不删除。

🛠️ 步骤 2：持久化模式配置

持久化模式下的H2数据库将数据保存到文件系统中，在关闭应用时，数据依然保留。可以通过以下方式配置持久化模式：

spring.datasource.url=jdbc:h2:file:./data/testdb;DB_CLOSE_ON_EXIT=FALSE
spring.datasource.driverClassName=org.h2.Driver
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=
spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.H2Dialect
spring.h2.console.enabled=true

• jdbc:h2:file:./data/testdb：表示H2数据库文件存储在本地，路径为./data/testdb。
• DB_CLOSE_ON_EXIT=FALSE：表示数据库在应用关闭后不会自动关闭，数据会被持久化。

🛠️ 步骤 3：配置测试模式

H2数据库非常适合用于单元测试。在Spring Boot中，可以通过配置@DataJpaTest注解来创建一个基于H2的测试环境。以下是一个简单的测试类：

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.autoconfigure.orm.jpa.DataJpaTest;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;

@DataJpaTest
public class UserRepositoryTests {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Test
    public void testCreateUser() {
        User user = new User();
        user.setName("John Doe");
        user.setEmail("john.doe@example.com");
        userRepository.save(user);

        User foundUser = userRepository.findByName("John Doe");
        assertEquals("John Doe", foundUser.getName());
    }
}

代码解析：

• @DataJpaTest：这是Spring Boot测试的一个注解，它会自动配置H2数据库，加载JPA相关配置。
• userRepository.save(user)：保存一个用户。
• userRepository.findByName("John Doe")：根据name查找用户。

🚀 小结：构建轻量级应用与高效测试

通过本文的介绍，我们学习了如何将Spring Boot与H2数据库结合使用，构建一个轻量级的应用程序。H2数据库提供了内存模式和持久化模式两种灵活的选择，适合于开发、测试和小型应用。我们还介绍了如何在Spring Boot中使用JPA与H2数据库进行开发和测试，如何在内存模式和持久化模式下进行配置。

Spring Boot与H2的结合，使得开发人员可以在短时间内搭建一个完整的应用，并能够利用H2数据库进行高效的测试，快速验证功能。在开发过程中使用内存模式，而在生产环境中则使用持久化模式，以实现更持久的数据存储。

🚀 总结：轻量级数据库的完美选择

H2数据库作为一个轻量级的关系型数据库，具有非常高的灵活性和易用性，适合用于小型应用、开发环境、原型开发以及单元测试。通过Spring Boot与H2的集成，开发者可以快速构建和测试应用，并充分利用Spring Boot的自动化配置和JPA功能。

无论是在开发、测试，还是小型应用中，H2数据库都能提供极大的便利。通过内存模式，我们能够快速搭建测试环境；而持久化模式则保证了长期数据存储的稳定性。希望本文能够帮助你更好地理解和利用Spring Boot与H2数据库，为你在轻量级应用和测试中的使用提供指导。

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