分享吧嵌入式数据库 H2 Database vs SQLite

Posted 2021-04-30 大连飞创

一、前言

     提起数据库，每一个软件开发人员都不会陌生。数据库是存储数据的仓库，是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。在网络的世界中，数据一直是传输和被操作的主要对象，尤其是在大数据时代的今天。随着数据数量的激增和数据间复杂度的提高，以及应用场景的千变万化，对于数据库技术也提出了更高的要求。因此，各种数据库如雨后春笋般的出现在软件技术的世界里。

二、嵌入式数据库

     大家所熟悉的传统数据库，无论是磁盘数据库还是内存数据库，出于数据安全、管理便利、运维等等角度考虑，都将应用与数据分离，分别独立部署，如下图所示，如大家所熟知的Oracle、mysql、Redis等。磁盘数据库，其特性倾向于稳定、安全；内存数据库，其特性倾向于高并发、快速响应。

     更进一步，随着各行各业的迅猛发展，业务服务的垂直深入，特定的应用场需要更加针对性的技术支持。轻量级的Web应用、智能手机App等如雨后春笋般迅速占领着市场。这些应用场景对于数据的存储也不再是大数据、高可用，而是单纯的数据管理、数据存储、快速响应、运维简便等基本的需求，于是一种嵌入到应用内部的数据库应运而生。如下图所示，由于其运行依赖于应用进程，生命周期也不再独立，而是跟随应用的启停。

三、常用嵌入式数据库

1

H2 Database

     H2是一个开源的、纯Java实现的关系型数据库。支持网络版和嵌入版本，另外还支持二者的混合应用。H2具有较好的兼容性，支持相当标准的sql标准。H2使用时非常简单，只有一个jar文件，可以直接嵌入到应用项目中。

2

SQLite

     SQLite是一个小型的C程序库，实现了独立地、可嵌入的、零配置的SQL数据引擎。SQLite也支持大部分的sql标准。

3

对比分析

     为了充分了解两款数据库，利用Java应用对两款数据库进行了深入的调研，从以上各个方面着手进行了对比。并且为了更好的实施应用，着重从以下几点进行了进一步的分析。

3.1

运行模式

     相较与SQLite，H2支持三种不同的运行模式，以适用于更多不同的应用场景。

     1）嵌入式模式：

     嵌入式模式下，应用与H2运行于同一个JVM中，H2被应用启动。该模式也是性能最好的模式，也是官方推荐的模式。

     2）服务器模式

     服务器模式下，H2被H2 Server启动（独立于应用的JVM），应用与数据分离，应用使用远程连接（如JDBC）访问数据库。类似于传统数据库的部署，服务器可以与应用部署与同一台机器，也可以部署与另一台机器。实际上，H2 Server本身也是使用嵌入式模式来启动运行H2 Database的。显然，由于服务器模式是通过远程连接访问数据，其性能也要低于嵌入式模式。

     3）混合模式

     该模式是嵌入式模式与混合模式的融合。一个应用启动嵌入式模式的H2 Database，其他应用可以将其作为服务器模式来远程访问。

3.2

SQL支持

     H2和SQLite支持大多数的SQL92标准的功能，但也有部分功能不支持。相对H2，SQLite对SQL92的支持更少，在使用时也存在更大的局限性：

     1）不支持RIGHT OUTER JOIN、FULL OUTER JOIN，只实现了LEFT OUTER JOIN。

     2）ALTER TABLE，支持RENAME TABLE和ALTER TABLE的ADD COLUMN VARIANTS命令，不支持DROP COLUMN、ALTER COLUMN、ADD CONSTRAINT。

     3）TRIGGER，支持FOR EACH ROW触发器，但不支持FOR EACH STATEMENT触发器

     4）VIEWS，视图是只读的，不可以在视图上执行DELETE\INSERT\UPDATE语句。

     5）GRANT和REVOKE，可以应用的唯一访问权限是底层操作系统的正常文件访问权限。

     另外，H2更提供了数据库兼容模式可供选择，可以进一步支持不同数据库的SQL特性，结合嵌入式数据库的特点，可以广泛应用于单元测试。如使用Junit等实施单元测试时，可以用H2来代替独立的Oracle数据库，进而实现应用的独立运行，更方便实现持续集成。

3.3

事务

     H2和SQLite都支持事务的commit和rollback控制。而在此之上，H2更提供了对MVCC的支持。

   MVCC，Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制。简单来说，这种机制解决的是多连接并发访问数据库时，同时读写带来的数据“半读”“半写”的脏数据问题。在并发的同时读写同一条数据时，相对于对数据加排他锁并等待，MVCC有更好的性能表现。每个连接到数据库的读操作，在某个瞬间看到的是数据库的一个快照，其他连接的写操作造成的变化在写操作完成之前（或者数据库事务提交之前）对于其他连接的读操作来说是不可见的。因此，提供MVCC操作的H2，在并发读写的性能方面，比SQLite更加优秀。

3.4

性能

     性能已然成为数据库应用的重要指标。以下针对两款数据库的各种不同操作，对比分析二者的性能表现。

     测试使用的机器为：

    CPU——Intel E5-2440 2.40GHz（2 处理器）

     内存——8.00GB

     操作系统——Windows7 64bit

     虽然是公司内网虚拟机，单一定程度上可以对比二者的性能差异，具体数据与参考操作如下，时间单位为ms，每个操作均取10次的平均值。

     1）单连接（非并发）：

     2）多连接（并发）：

     可见，在单连接无并发的场景下：

●   从无条件查询(SELECT)操作的角度来看，SQLite的性能远高于H2；

●   从写操作角度来看，少量数据的场景SQLite性能高于H2，但随着数据量的增加，二者的表现又趋于一致，参考INSERT操作的100w条数据场景。

●   在复杂查询上的表现方面（JOIN、主键查询、非主键查询），SQLite的性能要高于

然而在多连接并发的场景下：

●   10w数据的情况下二者性能基本一致

●   H2的耗时随数据量呈线性增长，而SQLite在一定数据量级上（100w）的表现并不理想。

     综上所述，在无并发的情况下，SQLite的整体性能要高于H2，而在并发的场景下，H2 的性能表现要远比SQLite稳定。

四、总结

     H2 Database，设计初衷是面向Java应用，虽然其性能在非并发场景下的表现不如SQLite显著，但是其多运行模式、对并发场景的良好支持，使其更适合于轻量级的Web应用或服务。

     SQLite，对多种开发语言有着良好的支持，其非并发场景下的显著性能，更适合于手机App的内部数据存储与管理。

     相较传统数据库，嵌入式数据库是依附于应用进程内的。既提供了传统关系型数据库的SQL操作的便利性，又提供了进程内访问控制的高效性。同时“嵌入式”这一显著特征，使其融合与应用内部，无形中在提高了程序设计的良好结构化的基础上，又使应用整体的运维更加简化。这些优点，使越来越多的应用青睐于嵌入式数据库。

未来我们将持续跟踪嵌入式数据库的发展，期待其带来更多的惊喜。