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使用 HarperDB 和 Java

瀏覽人數：933最近更新：

    1. 概述

    在本教程中，我們將討論 Java 對HarperDB的支持， HarperDB 是一個具有 SQL 功能的高效能且靈活的 NoSQL 資料庫。毫無疑問，標準 Java 資料庫連接有助於將其與各種領先的 BI、報告、ETL 工具和自訂應用程式整合。它還提供用於執行資料庫管理和操作的REST API 。

    然而，JDBC 簡化並加速了 HarperDB 在應用程式中的採用。它可能會顯著簡化並加快該過程。

    在本教程中，我們將使用 Java 測試容器庫。這將使我們能夠運行 HarperDB Docker 容器並展示即時整合。

    讓我們透過一些範例來探討 HarperDB 可用的 JDBC 支援範圍。

    2. JDBC庫

    HarperDB 附帶了一個JDBC 函式庫，我們將其匯入到pom.xml檔案中：

    <dependency>
 <groupId>com.baeldung</groupId>
 <artifactId>java-harperdb</artifactId>
 <version>4.2</version>
 <scope>system</scope>
 <systemPath>${project.basedir}/lib/cdata.jdbc.harperdb.jar</systemPath>
 </dependency>

    由於它在公共 Maven 儲存庫上不可用，因此我們必須從本機目錄或私人 Maven 儲存庫匯入它。

    3. 建立 JDBC 連接

    在開始在 Harper DB 中執行 SQL 語句之前，我們將探討如何取得java.sql.Connection物件。

    讓我們從第一個選項開始：

    @Test
 void whenConnectionInfoInURL_thenConnectSuccess() {
 assertDoesNotThrow(() -> {
 final String JDBC_URL = "jdbc:harperdb:Server=127.0.0.1:" + port + ";User=admin;Password=password;";

 try (Connection connection = DriverManager.getConnection(JDBC_URL)) {
 connection.createStatement().executeQuery("select 1");
 logger.info("Connection Successful");
 }
 });
 }

    除了 JDBC URL 中的前綴jdbc:harperdb:之外，與取得關聯式資料庫的連線相比沒有太大差異。通常，密碼在傳遞到 URL 之前應始終進行加密和解密。

    繼續，讓我們看看第二個選項：

    @Test
 void whenConnectionInfoInProperties_thenConnectSuccess() {
 assertDoesNotThrow(() -> {
 Properties prop = new Properties();
 prop.setProperty("Server", "127.0.0.1:" + port);
 prop.setProperty("User", "admin");
 prop.setProperty("Password", "password");

 try (Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:harperdb:", prop)) {
 connection.createStatement().executeQuery("select 1");
 logger.info("Connection Successful");
 }
 });
 }

    與先前的選項相反，我們使用Properties物件將連線詳細資訊傳遞給DriveManager 。

    應用程式通常使用連接池來獲得最佳效能。因此，可以合理地預期 HarperDB 的 JDBC 驅動程式也包含相同的內容：

    @Test
 void whenConnectionPooling_thenConnectSuccess() {
 assertDoesNotThrow(() -> {
 HarperDBConnectionPoolDataSource harperdbPoolDataSource = new HarperDBConnectionPoolDataSource();
 final String JDBC_URL = "jdbc:harperdb:UseConnectionPooling=true;PoolMaxSize=2;Server=127.0.0.1:" + port
 + ";User=admin;Password=password;";
 harperdbPoolDataSource.setURL(JDBC_URL);

 try(Connection connection = harperdbPoolDataSource.getPooledConnection().getConnection()) {
 connection.createStatement().executeQuery("select 1");
 logger.info("Connection Successful");
 }
 });
 }

    為了啟用連線池，我們使用了屬性UseConnectionPooling=true 。另外，我們必須使用驅動程式類別HarperDBConnectionPoolDataSource來取得連線池。

    此外，其他連線屬性可用於更多選項。

    4. 建立架構和表

    HaperDB提供RESTful資料庫操作API用於設定和管理資料庫。它還具有用於建立資料庫物件並對其執行 SQL CRUD 操作的 API。

    但是，不支援Create Table, Create Schema,等 DDL 語句。但是， **HarperDB 提供了用於建立模式和表格的預存程序**：

    @Test
 void whenExecuteStoredToCreateTable_thenSuccess() throws SQLException {
 final String CREATE_TABLE_PROC = "CreateTable";
 try (Connection connection = getConnection()) {
 CallableStatement callableStatement = connection.prepareCall(CREATE_TABLE_PROC);

 callableStatement.setString("SchemaName", "Prod");
 callableStatement.setString("TableName", "Subject");
 callableStatement.setString("PrimaryKey", "id");
 Boolean result = callableStatement.execute();

 ResultSet resultSet = callableStatement.getResultSet();

 while (resultSet.next()) {
 String tableCreated = resultSet.getString("Success");
 assertEquals("true", tableCreated);
 }
 }
 }

    CallableStatement執行CreateTable預存程序並在Prod模式中建立表Subject 。程序將SchemaName 、 TableName,和PrimaryKey作為輸入參數。有趣的是，我們沒有明確創建模式。如果資料庫中不存在該架構，則會建立該架構。

    類似地，其他預存程序（如 CreateHarperSchema、DropSchema、DropTable 等）可以由CallableStatement呼叫。

    5.增刪改查支持

    HarperDB JDBC 驅動程式支援 CRUD 操作。我們可以使用java.sql.Statement和java.sql.PreparedSatement從表格中建立、查詢、更新和刪除記錄。

    5.1.資料庫模型

    在繼續進行下一部分之前，我們先設定一些用於執行 SQL 語句的資料。我們假設一個名為Demo資料庫模式有三個表：

    使用

    Subject和Teacher是兩個主表。表Teacher_Details包含教師所教授科目的詳細資料。出乎意料的是，在欄位teacher_id和subject_id上沒有外鍵約束，因為 HarperDB 不支援它。

    我們來看看Subject表中的資料：

    [
 {"id":1, "name":"English"},
 {"id":2, "name":"Maths"},
 {"id":3, "name":"Science"}
 ]

    同樣，我們看一下Teacher表中的資料：

    [
 {"id":1, "name":"James Cameron", "joining_date":"04-05-2000"},
 {"id":2, "name":"Joe Biden", "joining_date":"20-10-2005"},
 {"id":3, "name":"Jessie Williams", "joining_date":"04-06-1997"},
 {"id":4, "name":"Robin Williams", "joining_date":"01-01-2020"},
 {"id":5, "name":"Eric Johnson", "joining_date":"04-05-2022"},
 {"id":6, "name":"Raghu Yadav", "joining_date":"02-02-1999"}
 ]

    現在，讓我們來看看Teacher_Details表中的記錄：

    [
 {"id":1, "teacher_id":1, "subject_id":1},
 {"id":2, "teacher_id":1, "subject_id":2},
 {"id":3, "teacher_id":2, "subject_id":3 },
 {"id":4, "teacher_id":3, "subject_id":1},
 {"id":5, "teacher_id":3, "subject_id":3},
 {"id":6, "teacher_id":4, "subject_id":2},
 {"id":7, "teacher_id":5, "subject_id":3},
 {"id":8, "teacher_id":6, "subject_id":1},
 {"id":9, "teacher_id":6, "subject_id":2},
 {"id":15, "teacher_id":6, "subject_id":3}
 ]

    值得注意的是，所有表中的列id都是主鍵。

    5.2.使用Insert建立記錄

    讓我們透過在Subject表中建立一些記錄來引入更多主題：

    @Test
 void givenStatement_whenInsertRecord_thenSuccess() throws SQLException {
 final String INSERT_SQL = "insert into Demo.Subject(id, name) values "
 + "(4, 'Social Studies'),"
 + "(5, 'Geography')";

 try (Connection connection = getConnection()) {
 Statement statement = connection.createStatement();
 assertDoesNotThrow(() -> statement.execute(INSERT_SQL));
 assertEquals(2, statement.getUpdateCount());
 }
 }

    我們使用java.sql.Statement將兩筆記錄插入到Subject表中。

    讓我們透過考慮Teacher表，在java.sql.PrepareStatement的幫助下實現一個更好的版本：

    @Test
 void givenPrepareStatement_whenAddToBatch_thenSuccess() throws SQLException {
 final String INSERT_SQL = "insert into Demo.Teacher(id, name, joining_date) values"
 + "(?, ?, ?)";

 try (Connection connection = getConnection()) {
 PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(INSERT_SQL);
 preparedStatement.setInt(1, 7);
 preparedStatement.setString(2, "Bret Lee");
 preparedStatement.setString(3, "07-08-2002");
 preparedStatement.addBatch();

 preparedStatement.setInt(1, 8);
 preparedStatement.setString(2, "Sarah Glimmer");
 preparedStatement.setString(3, "07-08-1997");
 preparedStatement.addBatch();

 int[] recordsInserted = preparedStatement.executeBatch();

 assertEquals(2, Arrays.stream(recordsInserted).sum());
 }
 }

    因此，我們參數化了insert語句，並使用addBatch()和executeBatch()方法批次執行它們。批量執行對於處理大量記錄至關重要。因此，它對 HarperDB 的 JDBC 驅動程式的支援非常有價值。

    5.3.使用Insert Into Select建立記錄

    HarperDB JDBC 驅動程式還提供了在執行時間建立臨時表的功能。此臨時表稍後可用於透過單一insert into select語句插入最終目標表。與批次執行類似，這也有助於減少對資料庫的呼叫次數。

    讓我們看看這個功能的實際效果：

    @Test
 void givenTempTable_whenInsertIntoSelectTempTable_thenSuccess() throws SQLException {
 try (Connection connection = getConnection()) {
 Statement statement = connection.createStatement();
 assertDoesNotThrow(() -> {
 statement.execute("insert into Teacher#TEMP(id, name, joining_date) "
 + "values('12', 'David Flinch', '04-04-2014')");
 statement.execute("insert into Teacher#TEMP(id, name, joining_date) "
 + "values('13', 'Stephen Hawkins', '04-07-2017')");
 statement.execute("insert into Teacher#TEMP(id, name, joining_date) "
 + "values('14', 'Albert Einstein', '12-08-2020')");
 statement.execute("insert into Teacher#TEMP(id, name, joining_date) "
 + "values('15', 'Leo Tolstoy', '20-08-2022')");
 });
 assertDoesNotThrow(() -> statement.execute("insert into Demo.Teacher(id, name, joining_date) "
 + "select id, name, joining_date from Teacher#TEMP"));
 ResultSet resultSet = statement.executeQuery("select count(id) as rows from Demo.Teacher where id in"
 + " (12, 13, 14, 15)");
 resultSet.next();
 int totalRows = resultSet.getInt("rows");
 assertEquals(4, totalRows);
 }
 }

    所有臨時表的格式應為[table name]#TEMP ，如Teacher#TEMP中所示。一旦我們執行insert語句，它就會被創建。臨時表Teacher#TEMP中插入了四筆記錄。然後，透過單一insert into select語句，所有記錄都被插入到目標Teacher表中。

    5.4.從表中讀取記錄

    讓我們先在java.sql.Statement的幫助下查詢Subject表：

    @Test
 void givenStatement_whenFetchRecord_thenSuccess() throws SQLException {
 final String SQL_QUERY = "select id, name from Demo.Subject where name = 'Maths'";

 try (Connection connection = getConnection()) {
 Statement statement = connection.createStatement();
 ResultSet resultSet = statement.executeQuery(SQL_QUERY);
 while (resultSet.next()) {
 Integer id = resultSet.getInt("id");
 String name = resultSet.getString("name");
 assertNotNull(id);
 logger.info("Subject id:" + id + " Subject Name:" + name);
 }
 }
 }

    java.sql.Statement的executeQuery()方法成功執行並取得記錄。

    讓我們看看驅動程式是否支援java.sql.PrepareStatement 。這次讓我們執行一個有連接條件的查詢，讓它變得更加令人興奮和複雜：

    @Test
 void givenPreparedStatement_whenExecuteJoinQuery_thenSuccess() throws SQLException {
 final String JOIN_QUERY = "SELECT t.name as teacher_name, t.joining_date as joining_date, s.name as subject_name "
 + "from Demo.Teacher_Details AS td "
 + "INNER JOIN Demo.Teacher AS t ON t.id = td.teacher_id "
 + "INNER JOIN Demo.Subject AS s on s.id = td.subject_id "
 + "where t.name = ?";

 try (Connection connection = getConnection()) {
 PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(JOIN_QUERY);
 preparedStatement.setString(1, "Eric Johnson");

 ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
 while (resultSet.next()) {
 String teacherName = resultSet.getString("teacher_name");
 String subjectName = resultSet.getString("subject_name");
 String joiningDate = resultSet.getString("joining_date");
 assertEquals("Eric Johnson", teacherName);
 assertEquals("Maths", subjectName);
 }
 }
 }

    我們不僅執行了參數化查詢，還發現 HarperDB 可以對非結構化資料執行聯結查詢。

    5.5.從使用者定義的檢視中讀取記錄

    HarperDB 驅動程式具有建立使用者定義視圖的功能。這些是虛擬視圖，可用於我們無法存取表格查詢的場景，即從工具使用驅動程式時。

    讓我們在檔案UserDefinedViews.json:

    {
 "View_Teacher_Details": {
 "query": "SELECT t.name as teacher_name, t.joining_date as joining_date, s.name as subject_name from Demo.Teacher_Details AS td
 INNER JOIN Demo.Teacher AS t ON t.id = td.teacher_id INNER JOIN Demo.Subject AS s on s.id = td.subject_id"
 }
 }

    該查詢透過連接所有表格來獲取教師的詳細資訊。視圖的預設架構是UserViews 。

    驅動程式在連線屬性 Location 定義的目錄中尋找UserDefinedViews.json [Location .](https://cdn.cdata.com/help/FHF/jdbc/RSBHarperDB_p_Location.htm)讓我們看看這是如何運作的：

    @Test
 void givenUserDefinedView_whenQueryView_thenSuccess() throws SQLException {
 URL url = ClassLoader.getSystemClassLoader().getResource("UserDefinedViews.json");

 String folderPath = url.getPath().substring(0, url.getPath().lastIndexOf('/'));

 try(Connection connection = getConnection(Map.of("Location", folderPath))) {
 PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement("select teacher_name,subject_name"
 + " from UserViews.View_Teacher_Details where subject_name = ?");
 preparedStatement.setString(1, "Science");
 ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
 while(resultSet.next()) {
 assertEquals("Science", resultSet.getString("subject_name"));
 }
 }
 }

    為了建立資料庫連接，程式將檔案UserDefinedViews.json的資料夾路徑傳遞給方法getConnection() 。之後，驅動程式在視圖View_Teacher_Details上執行查詢並取得所有教授Science的教師的詳細資訊。

    5.6.從快取中保存和讀取記錄

    應用程式更喜歡快取經常使用和存取的資料以提高效能。 HaperDB 驅動程式允許在本機磁碟或資料庫等位置快取資料。

    對於我們的範例，我們將使用嵌入式 Derby 資料庫作為 Java 應用程式中的快取。但也可以選擇其他資料庫進行快取。

    讓我們對此進行更多探索：

    @Test
 void givenAutoCache_whenQuery_thenSuccess() throws SQLException {
 URL url = ClassLoader.getSystemClassLoader().getResource("test.db");
 String folderPath = url.getPath().substring(0, url.getPath().lastIndexOf('/'));
 logger.info("Cache Location:" + folderPath);
 try(Connection connection = getConnection(Map.of("AutoCache", "true", "CacheLocation", folderPath))) {
 PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement("select id, name from Demo.Subject");

 ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
 while(resultSet.next()) {
 logger.info("Subject Name:" + resultSet.getString("name"));
 }
 }
 }

    我們使用了兩個連線屬性AutoCache和CacheLocation 。 AutoCache=true表示對錶的所有查詢都會快取到屬性CacheLocation中指定的位置。但是，驅動程式也使用CACHE statements提供明確快取功能。

    5.7.更新記錄

    讓我們來看一個使用java.sql.Statement更新老師教授的科目的範例：

    @Test
 void givenStatement_whenUpdateRecord_thenSuccess() throws SQLException {
 final String UPDATE_SQL = "update Demo.Teacher_Details set subject_id = 2 "
 + "where teacher_id in (2, 5)";
 final String UPDATE_SQL_WITH_SUB_QUERY = "update Demo.Teacher_Details "
 + "set subject_id = (select id from Demo.Subject where name = 'Maths') "
 + "where teacher_id in (select id from Demo.Teacher where name in ('Joe Biden', 'Eric Johnson'))";

 try (Connection connection = getConnection()) {
 Statement statement = connection.createStatement();
 assertDoesNotThrow(() -> statement.execute(UPDATE_SQL));
 assertEquals(2, statement.getUpdateCount());
 }

 try (Connection connection = getConnection()) {
 assertThrows(SQLException.class, () -> connection.createStatement().execute(UPDATE_SQL_WITH_SUB_QUERY));
 }
 }

    當我們直接使用教師和科目的id並且不從其他表中查找值時，第一個update語句會成功執行。但是，當我們嘗試從Teacher表和Subject中找到id值時，第二次更新失敗。發生這種情況是因為目前 HarperDB 不支援子查詢。

    讓我們使用java.sql.PreparedStatement來更新老師教授的科目：

    @Test
 void givenPreparedStatement_whenUpdateRecord_thenSuccess() throws SQLException {
 final String UPDATE_SQL = "update Demo.Teacher_Details set subject_id = ? "
 + "where teacher_id in (?, ?)";

 try (Connection connection = getConnection()) {
 PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(UPDATE_SQL);
 preparedStatement.setInt(1, 1);
 //following is not supported by the HarperDB driver
 //Integer[] teacherIds = {4, 5};
 //Array teacherIdArray = connection.createArrayOf(Integer.class.getTypeName(), teacherIds);
 preparedStatement.setInt(2, 4);
 preparedStatement.setInt(3, 5);
 assertDoesNotThrow(() -> preparedStatement.execute());
 assertEquals(2, preparedStatement.getUpdateCount());
 }
 }

    不幸的是，HarperDB JDBC 驅動程式不支援建立java.sql.Array對象，因此我們無法將教師id陣列作為in子句中的參數傳遞。這就是為什麼我們必須多次呼叫setInt()來設定教師id 。這是一個缺點，可能會帶來很多不便。

    5.8.刪除記錄

    讓我們對Teacher_Details表執行delete語句：

    @Test
 void givenStatement_whenDeleteRecord_thenSuccess() throws SQLException {
 final String DELETE_SQL = "delete from Demo.Teacher_Details where teacher_id = 6 and subject_id = 3";

 try (Connection connection = getConnection()) {
 Statement statement = connection.createStatement();
 assertDoesNotThrow(() -> statement.execute(DELETE_SQL));
 assertEquals(1, statement.getUpdateCount());
 }
 }

    java.sql.Statement幫助成功刪除了記錄。

    繼續，讓我們嘗試使用java.sql.PreparedStatement ：

    @Test
 void givenPreparedStatement_whenDeleteRecord_thenSuccess() throws SQLException {
 final String DELETE_SQL = "delete from Demo.Teacher_Details where teacher_id = ? and subject_id = ?";

 try (Connection connection = getConnection()) {
 PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(DELETE_SQL);
 preparedStatement.setInt(1, 6);
 preparedStatement.setInt(2, 2);
 assertDoesNotThrow(() -> preparedStatement.execute());
 assertEquals(1, preparedStatement.getUpdateCount());
 }
 }

    我們可以參數化並成功執行delete語句。

    六，結論

    在本文中，我們了解了 HarperDB 中的 JDBC 支援。 HarperDB 是一個 NoSQL 資料庫，但它的 JDBC 驅動程式使 Java 應用程式能夠執行 SQL 語句。 HarperDB 尚未支援一些 SQL 功能。

    此外，該驅動程式也不是百分百符合 JDBC 協定。但它用一些功能來彌補它，例如使用者定義的視圖、臨時表、快取等。

    與往常一樣，本文範例中使用的程式碼可以在 GitHub 上找到。

    本作品係原創或者翻譯，採用《署名-非商業性使用-禁止演繹4.0國際》許可協議

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