h2 数据库在实际应用中的问题汇总

背景

h2 数据是个短小精悍的嵌入式数据库，纯 Java 实现，且非常小。

我们有一个比较底层的应用中就是用了 h2 数据库来存储应用的基础信息，这个数据库说起来比较容易。

本文总结实际项目中涉及到的 h2 的相关技术及问题。

控制台工具用法

网络策略比较严格的环境下，h2 没有开启对外的浏览器访问工具时，怎么连接 h2 数据库进行数据操作呢？

h2 数据库提供了命令行工具类 org.h2.tools.Shell，可以用它连接数据库进行操作，使用方法为：

bash 复制代码

java -cp h2*.jar org.h2.tools.Shell

命令输出要求你输入连接需要的配置信息：

bash 复制代码

Welcome to H2 Shell xxx (xxx)
Exit with Ctrl+C
[Enter]   jdbc:h2:tcp://XXX:xxx///xxx/dt
URL       
[Enter]   org.h2.Driver
Driver    org.h2.Driver
[Enter]   sa
User      
[Enter]   Hide
Password

按要求输入h2连接目标数据库的信息后，就可以操作数据库了。

未授权漏洞封堵

h2 数据库的的 console 浏览器访问工具，它有两种比较危险的未授权漏洞：

默认创建不存在的数据库
Preferences 未授权问题

H2 Database Console未授权访问

H2 Database Console未授权访问，默认情况下自动创建不存在的数据库，从而导致未授权访问。启动参数添加 -ifExists ，它的含义：

$-ifExists\] Only existing databases may be opened (all servers)$

应用出厂时先创建好数据库文件后，修改启动脚本，添加该参数：

bash 复制代码

dir=$(dirname "$0")
nohup java -cp "$dir/h2-2.x.xx.jar:$H2DRIVERS:$CLASSPATH" org.h2.tools.Server -tcpAllowOthers -webAllowOthers -tcpPort -ifExists "$@" &

这样启动 h2 后首次访问时会因为 test 数据库不存在而无法连接：只有输入正确的出厂数据库路径、帐号和密码，才能连接到数据库操作页面。

Preferences 未授权问题

上面只能封堵针对数据库操作的未授权访问，未登录时 Preferences 这个操作页面的 "shutdown" 按钮可以直接将 h2 服务停止，比前面的未授权更严重 。

解决办法是升级到 2.x 版本，它自带了控制台管理员密码 webAdminPassord 配置，必须输入密码才能进入可选项配置页面。

数据导入导出工具

在有些情况下需要用到数据库的导入导出文件，比如应用老版本的数据库 A 和新版本的数据库 B 直接升级补丁语句跨度过多，升级操作比数据迁移更复杂时，对于数据库中表结构一致的表，可以使用 h2 的导入工具「INSERT INTO xxx SELECT * FROM CSVREAD」和导出工具「call CSVWRITE」来完成。

第一步，从旧数据库中整理需要导出的表，然后使用导出工具编写导出脚本：

bash 复制代码

call CSVWRITE ('/mydata/table_a.csv', 'SELECT * FROM table_a');
call CSVWRITE ('/mydata/table_b.csv', 'SELECT * FROM table_b');
call CSVWRITE ('/mydata/table_c.csv', 'SELECT * FROM table_c');

第二步，连接旧数据库，执行导出脚本，注意导出脚本执行后会导出到客户端所在的机器上。比如，用浏览器连接，就在本机；用工具连接，就在目标服务器上。

第三步，连接新数据库，使用导入工具编辑导入脚本：

bash 复制代码

INSERT INTO table_a SELECT * FROM CSVREAD('/mydata/table_a.csv');
INSERT INTO table_b SELECT * FROM CSVREAD('/mydata/table_b.csv');
INSERT INTO table_c SELECT * FROM CSVREAD('/mydata/table_c.csv');
commit;

第四步，执行导入脚本，就能直接完成数据迁移了。

数据库文件备份

h2 数据库是基于文件的数据库，目标数据库就一以数据库名称命名的 .mv.db 文件。

生产环境下可以定期对该文件进行备份，当应用出现异常或需要迁移数据库时，直接拷贝数据库文件，相当方便。

缺点及适用场景

h2 数据库只适用于数据量比较小、且不需要一次全量查询的业务场景。

如果一个表有超过1万条数据，而且需要全量加载到内存中时，JDBC 查询操作可能会出现超时异常：「Statement was canceled or the session timed out 」。

什么是Statement Timeout？ statement timeout用来限制statement的执行时长，timeout的值通过调用JDBC的java.sql.Statement.setQueryTimeout(int timeout) API进行设置。不过现在开发者已经很少直接在代码中设置，而多是通过框架来进行设置。

原生的 JDBC Statement 类提供了超时时间设置方法 setQueryTimeout，一万条数据 h2 数据库查询耗时40秒，设置1分钟就可以解决这个异常了。

改为用原生 JDBC 查询，先查询总数，再以总数创建 List，后查询列表添加到 List 中：

java 复制代码

// TODO 先查询总数
String countSql = "SELECT count(*) FROM  xx WHERE R_ID=?";
if (totalCount == 0) {
     return Collections.emptyList();
 }

// TODO 查询记录列表
data = new ArrayList<>((int) totalCount);
String sql = "SELECT a,b from xx R_ID=?";

stmt = conn.prepareStatement(sql);

// 设置连接查询的超时时间，解决过滤规则过大时、规则查询 java.sql.SQLException: Statement was canceled or the session timed out; SQL statement:
stmt.setQueryTimeout(100);
stmt.setObject(1, id);
rs = stmt.executeQuery();

// TODO 处理数据

结论：查询语句的超时时间是关键因素，配置 fetchSize 对超时没有影响，但是它影响一次加载的数据量，配置的话可以降低内存、但是增加了查询时间。

与 SQLite 对比

想到之前有一个简单的应用监控程序，直接用了 SQLite 数据库。那么，h2 Database 和 SQLite都是开源的嵌入式文件数据库，它俩有什么区别呢？

特点	h2 Database	SQLite
开发语言	Java	C
运行模式	嵌入式模式、服务器模式、混合模式	嵌入式模式
连接方式	嵌入式：JDBC ；服务器模式：JDBC、ODBC、TCP/IP ；混合模式：前面两者之和	与开发语言一致，支持 JDBC、C++、Python、Perl、PHP
存储方式	内存存储：应用退出数据消失；文件存储：持久化到磁盘	文件存储：持久化到磁盘
SQL支持情况	支持SQL92标准的绝大对数功能另，可兼容大多数主流数据库：MySQL/Postgre/Oracle/DB2	支持SQL92标准的大多数功能无兼容性扩展
事务	支持一般事务、支持MVCC	支持一般事务
数据库锁	共享锁/排它锁	共享锁/排它锁
CPU和内存	以插入100W数据为例，CPU平均占用60%，且波动频率较大，内存占用随着数据存储数量呈线性增长	以插入100W数据为例，CPU平均占用45%，且波动平缓，内存占用随着数据存储数量呈线性增长。
性能	单连接:随数据量读写时间呈线性增长;多连接：随数据量读写时间呈线性增长	单连接：读数据时间不随数据量增长;写数据时间随数据量增长多连接：性能较差

启示录

可能是我们的项目比较简单，用到的语法也比较简单，没有涉及到特别高级的用法，比如事务、多连接之类的。

总结一下，作为网络笔记吧，省的下次排查问题又需要翻找了！