SpringBoot快速集成Derby内存数据库指南

一、Derby数据库概述

Apache Derby是一个纯Java编写的开源关系型数据库，具有轻量级（仅3.5MB）、零配置、支持ACID事务等特性。作为嵌入式数据库，Derby可直接集成到Java应用中，无需单独安装服务端。其内存模式（）特别适合单元测试、临时数据存储等场景，相比H2数据库，Derby在并发处理和SQL标准兼容性上表现更优。

技术特点：

• 完全基于JDBC 4.0规范实现
• 支持标准SQL-92及部分SQL:2003特性
• 提供嵌入式和客户端/服务器两种模式
• 线程安全，适合多线程访问
• 跨平台运行（Windows/Linux/macOS）

二、SpringBoot集成Derby环境准备

1. 依赖配置

在pom.xml中添加核心依赖：

<dependencies>
    <!-- Spring Data JPA -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
    </dependency>
    <!-- Derby驱动 -->
    <dependency>
        <groupId>org.apache.derby</groupId>
        <artifactId>derby</artifactId>
        <version>10.15.2.0</version>
    </dependency>
    <!-- 可选：Derby网络服务端 -->
    <dependency>
        <groupId>org.apache.derby</groupId>
        <artifactId>derbyclient</artifactId>
        <version>10.15.2.0</version>
    </dependency>
</dependencies>

2. 内存模式配置

在application.properties中配置内存数据库：

# Derby内存模式配置
spring.datasource.url=jdbc:derby:memory:testDB;create=true
spring.datasource.driver-class-name=org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver
spring.datasource.username=
spring.datasource.password=
# JPA配置
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update
spring.jpa.show-sql=true
spring.jpa.properties.hibernate.format_sql=true

关键参数说明：

• memory:testDB：创建名为testDB的内存数据库
• create=true：数据库不存在时自动创建
• 嵌入式模式下无需用户名密码

三、数据访问层实现

1. 实体类定义

@Entity
@Table(name = "users")
public class User {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    @Column(nullable = false, length = 50)
    private String username;
    @Column(nullable = false)
    private String email;
    // 构造方法、getter/setter省略
}

2. Repository接口

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
    List<User> findByUsernameContaining(String username);
    @Query("SELECT u FROM User u WHERE u.email = :email")
    User findByEmail(@Param("email") String email);
}

3. 服务层实现

@Service
@Transactional
public class UserService {
    private final UserRepository userRepository;
    @Autowired
    public UserService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }
    public User createUser(User user) {
        return userRepository.save(user);
    }
    public Optional<User> getUserById(Long id) {
        return userRepository.findById(id);
    }
    public List<User> searchUsers(String keyword) {
        return userRepository.findByUsernameContaining(keyword);
    }
}

四、高级特性应用

1. 事务管理

SpringBoot自动配置了DataSourceTransactionManager，可通过@Transactional注解实现声明式事务：

@Transactional(readOnly = true)
public List<User> getAllUsers() {
    return userRepository.findAll();
}
@Transactional
public void batchInsert(List<User> users) {
    userRepository.saveAll(users);
}

2. 连接池配置（嵌入式模式）

虽然Derby嵌入式驱动支持多线程，但建议配置连接池：

# 使用HikariCP连接池
spring.datasource.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.datasource.hikari.maximum-pool-size=10
spring.datasource.hikari.connection-timeout=30000

3. 存储过程调用

Derby支持存储过程，可通过JPA的EntityManager调用：

@Repository
public class CustomRepository {
    @PersistenceContext
    private EntityManager entityManager;
    public void callProcedure() {
        Query query = entityManager.createNativeQuery(
            "CALL PROCEDURE_NAME(?, ?)");
        query.setParameter(1, "param1");
        query.setParameter(2, 123);
        query.executeUpdate();
    }
}

五、常见问题解决方案

1. 数据库锁定问题

现象：ERROR XJ040: Failed to start database
原因：多个JVM尝试访问同一内存数据库
解决方案：

• 确保每个JVM使用独立的数据库名称
• 或改为客户端/服务器模式：

  spring.datasource.url=jdbc//localhost:1527/testDB;create=true

2. SQL方言配置

Derby使用特定的SQL方言，需在配置中指定：

spring.jpa.properties.hibernate.dialect=org.hibernate.dialect.DerbyTenSevenDialect

3. 内存数据库持久化

如需将内存数据持久化到磁盘：

# 关闭时自动保存到磁盘
spring.datasource.url=jdbc:derby:memory:testDB;create=true;shutdown=true
# 指定持久化目录
spring.datasource.url=jdbc:derby:/path/to/db;create=true

六、最佳实践建议

1. 测试环境专用：内存模式适合单元测试，生产环境建议使用磁盘模式或独立Derby实例
2. 连接管理：嵌入式Derby每个JVM只能有一个连接访问同一数据库，多实例需配置不同数据库名
3. 性能优化：
   • 批量操作使用JpaRepository.saveAll()
   • 复杂查询使用原生SQL
   • 合理配置索引
4. 监控工具：
   • 使用Derby的sysinfo工具查看数据库状态
   • 启用JPA的SQL日志（spring.jpa.show-sql=true）

七、完整示例项目结构

src/main/java/
├── com.example.demo
│   ├── config/       # 配置类
│   ├── controller/   # 控制器
│   ├── model/        # 实体类
│   ├── repository/   # 数据访问层
│   ├── service/      # 业务逻辑层
│   └── DemoApplication.java
src/main/resources/
├── application.properties
└── data/             # 持久化目录（可选）

通过以上配置，开发者可以快速在SpringBoot中集成Derby内存数据库，实现轻量级的数据存储解决方案。实际开发中，建议结合Spring Profile功能，区分开发、测试和生产环境的不同数据库配置。