Apache Derby：一款基于 Java 的嵌入式关系型数据库

Apache Derby 是一款基于 Java 实现的开源关系型数据库，支持嵌入式和客户端/服务器部署模式。本文介绍了Apache Derby 的安装配置、常用工具的基本操作以及相关的学习资源。

不剪发的Tony老师

8358人浏览 · 2020-08-31 21:49:14

不剪发的Tony老师 · 2020-08-31 21:49:14 发布

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大家好，我是只谈技术不剪发的 Tony 老师。今天给大家介绍一款嵌入式关系型数据库：Apache Derby。

Apache Derby 简介

Derby

Apache Derby 是一个开源的嵌入式关系型数据库，完全使用 Java 语言实现，并遵循 Apache License, Version 2.0 协议。Apache Derby 是 Apache DB 的一个子项目，它的主要优势包括：

Derby 程序体积很小，基本的数据库引擎和嵌入式 JDBC 驱动大概只有 3.5 MB；
Derby 基于 Java、JDBC 以及 SQL 标准实现；
Derby 提供了一个嵌入式的 JDBC 驱动，可以在任何 Java 应用中嵌入 Derby 数据库；
Derby 支持客户端/服务器部署模式，并提供了 Derby Network Client JDBC 驱动和 Derby Network Server；
Derby 易于安装、部署和使用。

Derby 最早是由 IBM 于 2004 年贡献给 Apache Software Foundation，开源之前的名称叫做 Cloudscape。目前，Apache Derby 基本上保持每年一个版本更新，最新版本为 10.15.2.0；源代码可以从 GitHub 或者 Apache 官方 SVN 代码库中下载。

📝Oracle 曾经在 JDK 中打包了一个 Derby 版本，叫做 Java DB；不过现在 JDK 中已经不再默认包含这个 db 目录了。

安装配置

Apache Derby 官方网站提供了下载页面。

download
最新的版本需要 Java 9 以上运行环境，点击版本链接之后选择一个下载地址镜像，打开的页面中包含了所有的 Apache Software Foundation 软件下载目录。然后打开 db/derby/ 就是各种版本的下载目录了，这里我们选择 db-derby-10.15.2.0 子目录：

derby
然后点击下载 db-derby-10.15.2.0-bin.zip 文件，下载完成后进行解压缩。

dir
解压缩之后的目录如下：

bin 目录包含了环境设置、服务管理以及常用工具的脚本
demo 目录包含了几个示例程序；
docs 目录包含了 Derby 官方文档；
javadoc 目录包含了 API 文档；
lib 目录包含了 Derby 所有的 .jar 文件；
test 目录包含了 Derby 回归测试。

Apache Derby 基于 Java 环境运行，需要先安装 JDK 或者 JRE，可以点击下载安装并配置环境变量 JAVA_HOME，将 JDK 的 bin 目录添加到 PATH 环境变量，然后使用java -version查看当前 Java 版本。

PS C:\Users\dongx> java -version
java version "13.0.1" 2019-10-15
Java(TM) SE Runtime Environment (build 13.0.1+9)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 13.0.1+9, mixed mode, sharing)

接下来还需要设置 Derby 的环境变量，将 DERBY_HOME 设置为解压之后的目录，并且将 DERBY_HOME/bin 添加到 PATH 环境变量。

部署模式

Apache Derby 支持两者基本的部署方式：嵌入式（embedded）或者客户端/服务器模式（client/server）。

对于嵌入式部署，Derby 运行在应用程序的 JVM 中，应用通过 Embedded Derby JDBC 驱动访问数据库。此时，Derby 属于应用的一部分，随着应用启动和关闭，用户无法感知它的存在，通常也不需要进行配置和管理。

嵌入式

对于者客户端/服务器模式，Derby 运行在服务器的 JVM 中，多个应用程序通过网络连接到 Derby 数据库。此时，Derby Network Server 负责管理来自客户端的连接请求，客户端利用 Derby Network Client JDBC 驱动连接到服务器。

C/S
接下来我们以嵌入式部署为例，介绍如何配置 Derby。点击运行 bin 目录中的 setEmbeddedCP（Linux）或者 setEmbeddedCP.bat（Windows）脚本：

C:\Users\dongx>D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\bin\setEmbeddedCP.bat

C:\Users\dongx>SET DERBY_HOME=D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin

C:\Users\dongx>set CLASSPATH=D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derbyshared.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derby.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derbytools.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin/lib/derbyoptionaltools.jar;

C:\Users\dongx>set MODULEPATH=D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derbyshared.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derby.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derbytools.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin/lib/derbyoptionaltools.jar

该脚本会设置相应的 CLASSPATH 和 MODULEPATH 环境变量。

然后运行 bin 目录中的 sysinfo（Linux）或者 sysinfo.bat（Windows）脚本查看 Derby 的环境配置：

C:\Users\dongx>D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\bin\sysinfo.bat
------------------ Java Information ------------------
Java Version:    13.0.1
Java Vendor:     Oracle Corporation
Java home:       C:\Program Files\Java\jdk-13.0.1
Java classpath:  D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin/lib/derbyshared.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin/lib/derby.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin/lib/derbynet.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin/lib/derbyclient.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin/lib/derbytools.jar;D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin/lib/derbyoptionaltools.jar
OS name:         Windows 10
OS architecture: amd64
OS version:      10.0
Java user name:  dongx
Java user home:  C:\Users\dongx
Java user dir:   C:\Users\dongx
java.specification.name: Java Platform API Specification
java.specification.version: 13
java.runtime.version: 13.0.1+9
--------- Derby Information --------
[D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derby.jar] 10.15.2.0 - (1873585)
[D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derbytools.jar] 10.15.2.0 - (1873585)
[D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derbynet.jar] 10.15.2.0 - (1873585)
[D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derbyclient.jar] 10.15.2.0 - (1873585)
[D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derbyshared.jar] 10.15.2.0 - (1873585)
[D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\lib\derbyoptionaltools.jar] 10.15.2.0 - (1873585)
------------------------------------------------------
----------------- Locale Information -----------------
Current Locale :  [English/United States [en_US]]
Found support for locale: [cs]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [de_DE]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [es]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [fr]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [hu]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [it]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [ja_JP]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [ko_KR]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [pl]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [pt_BR]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [ru]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [zh_CN]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
Found support for locale: [zh_TW]
         version: 10.15.2.0 - (1873585)
------------------------------------------------------
------------------------------------------------------

显示类似以上信息表明 Derby 运行环境配置成功。

基本操作

Derby 提供了几个基于 Java 的实用工具和程序，包括 sysinfo、ij 和 dblook 等。其中，ij 是用于操作 Derby 数据库的一个交互式 SQL 脚本工具。

首先，我们运行 bin 目录中的 ij（Linux）或者ij.bat（Windows）脚本启动 ij：

C:\Users\dongx>D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\bin\ij.bat
ij version 10.15
ij>

当前 ij 版本为 10.15。输入 help 命令查看使用帮助：

ij> help;

 Supported commands include:

  PROTOCOL 'JDBC protocol' [ AS ident ];
                               -- sets a default or named protocol
  DRIVER 'class for driver';   -- loads the named class
  CONNECT 'url for database' [ PROTOCOL namedProtocol ] [ AS connectionName ];
                               -- connects to database URL
                               -- and may assign identifier
  SET CONNECTION connectionName; -- switches to the specified connection
  SHOW CONNECTIONS;            -- lists all connections
  AUTOCOMMIT [ ON | OFF ];     -- sets autocommit mode for the connection
  DISCONNECT [ CURRENT | connectionName | ALL ];
                               -- drop current, named, or all connections;
                               -- the default is CURRENT

  SHOW SCHEMAS;                -- lists all schemas in the current database
  SHOW [ TABLES | VIEWS | PROCEDURES | FUNCTIONS | SYNONYMS ] { IN schema };
                               -- lists tables, views, procedures, functions or synonyms
  ...

创建数据库

我们通过 ij 工具创建一个数据库：

ij> connect 'jdbc:derby:hrdb;create=true';

其中，连接 URL 中的 create=true 表示创建一个新的数据库，名称为 hrdb；如果没有指定该选项，并且数据库不存在的话会返回以下错误：

ij> connect 'jdbc:derby:hrdb';
ERROR XJ004: Database 'hrdb' not found.

使用 exit 命令退出 ij：

ij> exit;

新建的数据库文件位于操作系统当前工作目录，可以使用 ls 或者 dir 命令进行查看：

C:\Users\dongx>dir hrdb

 Directory of C:\Users\dongx\hrdb

08/31/2020  04:19 PM    <DIR>          .
08/31/2020  04:19 PM    <DIR>          ..
08/31/2020  04:18 PM    <DIR>          log
08/31/2020  04:19 PM               608 README_DO_NOT_TOUCH_FILES.txt
08/31/2020  04:19 PM    <DIR>          seg0
08/31/2020  04:19 PM               921 service.properties
               2 File(s)          1,529 bytes
               4 Dir(s)  143,770,697,728 bytes free

另外，当前目录中还存在一个 derby.log 日志文件。

执行 SQL 语句

再次启动 ij 工具并运行 connect 命令连接数据库：

C:\Users\dongx>D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\bin\ij.bat
ij version 10.15
ij> connect 'jdbc:derby:hrdb';
ij>

连接成功之后就可以执行各种 SQL 语句，ij 中的语句以分号（;）结束：

ij> create table test(id int primary key, name varchar(50));
0 rows inserted/updated/deleted

ij> insert into test values(1, 'apple'),(2, 'banana');
2 rows inserted/updated/deleted

ij> select * from test;
ID         |NAME
--------------------------------------------------------------
1          |apple
2          |banana

2 rows selected

运行 SQL 脚本

ij 工具支持调用 SQL 脚本，执行 run 命令运行指定的文件：

ij> run 'myfile.sql';

run 命令会打印并执行脚本文件中的内容。

断开数据库连接

使用 disconnect 命令断开当前数据库连接：

ij> disconnect;
ij>

如果想要退出 ij 工具，使用 exit 命令；对于嵌入式模式，该命令同时会关闭数据库。

生成 DDL 语句

dblook 工具可以查看指定数据库的 DDL 语句。

C:\Users\dongx>D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\bin\dblook.bat -d hrdb
-- Timestamp: 2020-08-31 16:57:02.648
-- Source database is:
-- Connection URL is: hrdb
-- appendLogs: false

-- Note: At least one unexpected error/warning message was
-- encountered during DDL generation.  See dblook.log
-- to review the message(s).


C:\Users\dongx>D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\bin\dblook.bat -d jdbc:derby:hrdb
-- Timestamp: 2020-08-31 16:58:25.764
-- Source database is: hrdb
-- Connection URL is: jdbc:derby:hrdb
-- appendLogs: false

-- ----------------------------------------------
-- DDL Statements for tables
-- ----------------------------------------------

CREATE TABLE "APP"."TEST" ("ID" INTEGER NOT NULL, "NAME" VARCHAR(50));

-- ----------------------------------------------
-- DDL Statements for keys
-- ----------------------------------------------

-- PRIMARY/UNIQUE
ALTER TABLE "APP"."TEST" ADD CONSTRAINT "SQL0000000000-80220011-0174-43a1-f682-00000f4783f0" PRIMARY KEY ("ID");

使用 -o 选项可以将 DDL 语句保存到指定文件中：

C:\Users\dongx>D:\Software\db-derby-10.15.2.0-bin\bin\dblook.bat -d jdbc:derby:hrdb -o hrdb.sql

📝关于 ij、dblook 和其他工具的详细介绍，可以参考官方文档。

Maven 依赖

如果想要在自己的 Java 应用中使用 Apache Derby 数据库，可以添加以下 Maven 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.apache.derby</groupId>
    <artifactId>derby</artifactId>
    <version>10.15.2.0</version>
</dependency>

最新的版本配置可以查看 Maven Central。

资源文档

如果想要进一步深入了解和学习 Apache Derby，可以参考以下资源：

Apache Derby 官方网站；
Apache Derby 官方文档；
入门教程；
tutorialspoint 在线教程；
博客文章；
Apache Derby 支持的 SQL 功能；
管理开发工具：DBeaver、SQuirreL SQL、DbVisualizer。

总结

Apache Derby 是一款基于 Java 实现的关系型数据库，支持嵌入式和客户端/服务器部署模式。总而言之，Derby 是一个小巧而强大的产品，通常作为一个嵌入式数据库运行在其他 Java 应用程序中。本文介绍了 Derby 的安装配置、常用工具的基本操作以及相关的学习资源。

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