摘要
Derby是一個(gè)100%Java開(kāi)源的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，并且你不可輕視它。
正文
一般的應(yīng)用程序都需要一個(gè)簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)和獲得數(shù)據(jù)的方法。如果你長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)一個(gè)軟件，你都需要一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)為你長(zhǎng)期服務(wù)。然而，作為一個(gè)Java開(kāi)發(fā)者，你的選擇是有限的。你可能嘗試使用商業(yè)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它們大多數(shù)不是用Java語(yǔ)言編寫(xiě)的，雖然普遍的能達(dá)到100% Java JDBC連接器。這些商業(yè)產(chǎn)品通常需要大量的配置，接下來(lái)需要數(shù)據(jù)庫(kù)管理員對(duì)服務(wù)進(jìn)行操作和調(diào)整，并且當(dāng)你在每個(gè)客服端發(fā)布使用時(shí)，都需要很高的許可費(fèi)。
另一方面，你可以選擇一個(gè)開(kāi)源的Java基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。這些產(chǎn)品通常是為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的。支持有限的重要的標(biāo)準(zhǔn)SQL語(yǔ)句，并支持關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的最小特性。但是它們是自由許可的，容易管理，并且可以集成一些代碼來(lái)彌補(bǔ)缺少的特性。
它是一個(gè)理想的，并且開(kāi)源的，100% Java編寫(xiě)的，容易管理的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它可以和一些商業(yè)產(chǎn)品的特性進(jìn)行交付。這篇文章是關(guān)注Apache Derby項(xiàng)目——一個(gè)兩全其美的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。
Derby——一個(gè)出神入化的產(chǎn)品周期
圖片片刻實(shí)現(xiàn)一個(gè)商業(yè)級(jí)軟件產(chǎn)品的完美生命周期。最初，設(shè)計(jì)者應(yīng)該開(kāi)始構(gòu)思；當(dāng)設(shè)計(jì)師不能獲得問(wèn)題的答案或沒(méi)有創(chuàng)新的解決方案時(shí)，將會(huì)喪失原有的激情。一旦產(chǎn)品能證明在解決問(wèn)題上有自身的能力，并有一定數(shù)量的用戶基礎(chǔ)后，這個(gè)小公司將進(jìn)入一個(gè)大公司的視野。使這款軟件成為它們收購(gòu)的目標(biāo)，大公司將“handen”這個(gè)產(chǎn)品附加質(zhì)量保證，加寬它的范疇，使之快速增長(zhǎng)，并寫(xiě)出高質(zhì)量的文檔。一旦這款產(chǎn)品達(dá)到它的最高采用時(shí)，然后大公司應(yīng)該支持該產(chǎn)品成為開(kāi)源項(xiàng)目，有一個(gè)很好的自由許可讓每個(gè)人都可以采用和修改。你，作為一個(gè)受益者可以獲得這些健壯的地層代碼，也可以將它加入到你的產(chǎn)品中，商業(yè)應(yīng)用和其他的，并受益于探研地層代碼的所有心血。
當(dāng)然，上面提到的理想化的軟件產(chǎn)品生命周期聽(tīng)起來(lái)不會(huì)發(fā)生在資本主義自由經(jīng)濟(jì)下。但是有時(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中，是做得到的！
上面理想化的產(chǎn)品生命周期是確切的，因?yàn)樗l(fā)生在Apache Derby上。Derby是一個(gè)名為Cloudscape的小公司構(gòu)思的；當(dāng)Cloudscape賣給Informix后，該產(chǎn)品得到了加強(qiáng)；當(dāng)IBM加入時(shí)，在“big blue”期間，它的高端工程特性得到增強(qiáng)；現(xiàn)在已經(jīng)成為一個(gè)有最自由的許可的開(kāi)源項(xiàng)目而存在。
廣泛而深入的特性列表
Derby的生動(dòng)逼真的撫育使得它擁有一個(gè)令人驚奇的特性列表。有許多簡(jiǎn)單的高級(jí)特性不能被其他開(kāi)源Java數(shù)據(jù)庫(kù)利用。一部分的列表特性使Derby從其他的Java 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中分離出來(lái)，包括：
l 100% Java實(shí)現(xiàn)
l 100% Java類型4 JDBC驅(qū)動(dòng)
l SQL92E標(biāo)準(zhǔn)支持大部分SQL 99特性
l ACID完全的事務(wù)獨(dú)立的事務(wù)支持
l J2EE支持JNDI，連接池和XA
l 視圖，臨時(shí)表和保存
l BLOB和CLOB數(shù)據(jù)類型
l 行和表鎖定
l 有價(jià)值的基本查詢優(yōu)化
l 服務(wù)器端指示約束
l 觸發(fā)器和存儲(chǔ)過(guò)程
l 為服務(wù)器端函數(shù)，觸發(fā)器或存儲(chǔ)過(guò)程等操作在數(shù)據(jù)庫(kù)里存儲(chǔ)Java代碼
l 能排除CD-ROM里的只讀數(shù)據(jù)庫(kù)
l 數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出
l 快速數(shù)據(jù)庫(kù)加密選項(xiàng)
在代碼例子中，你將談究使用指示約束，存儲(chǔ)過(guò)程和在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)Java代碼。
兩種靈活的使用模式
Derby可以工作在嵌入式模式下，或在完全的客戶端/服務(wù)器模式下。插圖1說(shuō)明在嵌入式模式下的工作原理。
插圖1：嵌入式模式
在插圖1里，你可以看到Derby引擎是嵌入在你的應(yīng)用程序里的。當(dāng)工作在嵌入式模式，你的應(yīng)用程序訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)是直接和專有的。這就意味著其他應(yīng)用程序不可能在同一時(shí)間訪問(wèn)該數(shù)據(jù)庫(kù)。嵌入式模式的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器設(shè)置。因?yàn)槟愕膽?yīng)用程序包含了Derby引擎，使用者并不知道你使用了一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。
當(dāng)使用Derby的嵌入式模式時(shí)，并沒(méi)有復(fù)雜的配置和特殊的API需要你去學(xué)習(xí)。實(shí)際上，你僅僅需要做：
1. 確保Derby JARs文件在你的應(yīng)用程序classpath里
2. 使用嵌入式JDBC驅(qū)動(dòng)
3. 寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)代碼到JDBC
這是正確的，Derby根本沒(méi)有特殊的APIs。只需要為你的應(yīng)用程序編碼到JDBC，然后Derby會(huì)為你工作得很好。事實(shí)上，如果你已經(jīng)有了JDBC代碼，而想把代碼轉(zhuǎn)換到Derby嵌入式模式下運(yùn)行是十分容易的。
如果你使用過(guò)ORACLE，DB2，SQL Server或MySQL，你應(yīng)該對(duì)網(wǎng)絡(luò)模式（客戶端/服務(wù)器模式）的工作原理相當(dāng)熟悉。插圖2說(shuō)明了這個(gè)模型的工作原理
插圖2：客戶端/服務(wù)器模式
在插圖2中，一個(gè)獨(dú)立的Java進(jìn)程運(yùn)行作為Derby的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)客戶端的連接。該Derby網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器能唯一的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器，并能同時(shí)接受多個(gè)客戶端連接。這就允許多個(gè)用戶在同一時(shí)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式訪問(wèn)該關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。
當(dāng)不適合使用嵌入式模式進(jìn)行操作時(shí)（例如：你必須運(yùn)行和管理個(gè)別的服務(wù)器進(jìn)程，或許在不同的機(jī)器上），當(dāng)你需要多用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，Derby的客戶端-服務(wù)器模式能提供一個(gè)有效的解決方案。
在插圖2中，注意客戶端應(yīng)用程序編碼到JDBC。這些不是Derby特有的APIs。事實(shí)上，這個(gè)類似于插圖1里的運(yùn)行在嵌入式下JDBC應(yīng)用程序運(yùn)行在客戶端-服務(wù)器模式的最低配置下。
配置Derby數(shù)據(jù)庫(kù)
為了完全體會(huì)Derby設(shè)置和使用的好處，你需要自己親身體驗(yàn)它。首先，下載和安裝Derby。然后，確保你的classpath環(huán)境變量包含：
derby_installation_directory\lib\derby.jar；和derby_installation_directory\lib\derbytools.jar；
你也可以編輯提供給你的sp.bat文件，設(shè)置你的Derby安裝目錄，然后運(yùn)行設(shè)置你的classpath。
一旦你設(shè)置好了classpath，就修改工作目錄。數(shù)據(jù)庫(kù)將被創(chuàng)建在這個(gè)目錄里面。從db\createdb目錄復(fù)制createdb.sql文件到工作目錄。然后，啟動(dòng)命令行界面（執(zhí)行ij）進(jìn)入Derby：
java org.apache.derby.tools.ij
你也可以使用在batch子目錄下提供的ij.bat，在使用前一定要編輯該批處理文件，添加你的Derby安裝目錄路徑。這樣才能進(jìn)入正確的命令行，使用嵌入式Derby引擎。你看到的提示將與下面的類似：
ij version 10.0
ij>
你可以輸入“help”；來(lái)查看可以使用的命令。要?jiǎng)?chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)和表來(lái)使用，僅僅需要運(yùn)行createdb.sql文件。使用ij命令：
run ‘createdb.sql’;
run命令將調(diào)用一個(gè)腳本文件并執(zhí)行它里面的Derby命令，類似于Windows的批處理文件。下面顯示的是createdb.sql文件的內(nèi)容。
connect
'jdbc:derby:vsjdb;create=true';
drop table orders;
drop table custs;
create table custs
(id char (5) not null,
name char(40) not null,
primary key(id));
create table orders
(id char(8) not null,
custid char(5) not null,
total integer,
primary key(id,custid));
insert into custs values (
'1', 'John Smith');
insert into custs values (
'2', 'Mary Todd');
insert into orders values(
'0001', '1', 39999);
insert into orders values(
'0002', '1', 2999);
insert into orders values(
'0003', '1', 1904);
insert into orders values(
'0004', '2', 3232);
insert into orders values(
'0005', '2', 109900);
在每一行都需要一個(gè)分號(hào)，這與命令行輸入命令是一樣的。腳本的第一行是連接命令，指明連接的嵌入式Derby驅(qū)動(dòng)名字。在腳本里的連接命令為：
connect
‘jdbc:derby:vsjdb;create=true’;
使用jdbc:derby說(shuō)明Derby驅(qū)動(dòng)是使用的JDBC協(xié)議，而vsjdb是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的名字，它能通過(guò)嵌入式驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建和訪問(wèn)。create=true屬性說(shuō)明如果該數(shù)據(jù)庫(kù)不存在時(shí)，就創(chuàng)建該數(shù)據(jù)庫(kù)。
該createdb.sql腳本將創(chuàng)建一個(gè)名為vsjdb（當(dāng)它不存在時(shí)）的數(shù)據(jù)庫(kù)，并在該數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建custs和orders表。它將在表中添加兩個(gè)用戶和五個(gè)定單。如果你使用過(guò)其他數(shù)據(jù)庫(kù)的SQL語(yǔ)句，你應(yīng)該相當(dāng)熟悉在腳本里的SQL語(yǔ)句。
你可以查看你的工作目錄，現(xiàn)在你將看到一個(gè)vsjdb子目錄。數(shù)據(jù)將保存在里面。數(shù)據(jù)庫(kù)可以很簡(jiǎn)單的的進(jìn)行備份，就是復(fù)制這個(gè)子目錄。
表格1和表格2是custs和orders表的信息
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Table 1: The custs table
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Field Name
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Data Type
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Note
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Id
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char(5)
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primary key
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Name
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char(40)
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Table 2: The orders table
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Field Name
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Data Type
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Note
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Id
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char(8)
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primary key (compound)
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Custid
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char(5)
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primary key (compound)
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Total
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int
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與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作
要查看顧客記錄信息，在ij提示行后使用SQL SELECT語(yǔ)句：
select * from custs;
要查看定單，使用下面的命令：
select * from orders;
要?jiǎng)h除顧客，嘗試使用下面的命令：
delete from custs where id=’1’;
你可以選擇custs表里的某一行，并能查看到哪個(gè)用戶被刪除。要?jiǎng)h除與這個(gè)用戶相關(guān)聯(lián)的定單信息，使用下面的命令：
delete from orders where custid=’1’;
你現(xiàn)在可以查看orders表，并能看見(jiàn)所有關(guān)于一號(hào)顧客的定單都被刪除了。
在你離開(kāi)ij前，刪除數(shù)據(jù)庫(kù)里的所有記錄：
delete from custs;
delete from orders;
著它將是一個(gè)空數(shù)據(jù)庫(kù)，在下一部分，將寫(xiě)入自定義的Java代碼。
使用exit命令離開(kāi)ij：
exit;
自從連接URL指定了嵌入式驅(qū)動(dòng)，只有ij能唯一的訪問(wèn)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
嵌入Derby到你的Java應(yīng)用程序中
時(shí)間加速我們的Java編譯和編寫(xiě)某些代碼。這些代碼將放入Derby做一個(gè)小測(cè)試，給你一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)能處理現(xiàn)實(shí)世界大量數(shù)據(jù)能力的信心。
下面是名為FillTable.java的代碼，將創(chuàng)建1000個(gè)用戶，每個(gè)用戶有10條定單——總共10000條定單。在嵌入子目錄下你可以找到FillTable.java的源代碼。
import java.sql.*;
public class TableFiller {
Connection conn = null;
PreparedStatement insertCust
= null;
PreparedStatement insertOrder
= null;
上面的申明是標(biāo)準(zhǔn)的JDBC申明。conn控制JDBC連接。insertCust和insertOrder將分別處理插入記錄到custs和orders表里的SQL語(yǔ)句。PreparedStatement的使用使關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)得到優(yōu)化的可能。
其次，下面的代碼，driverName包含我們裝載和使用的JDBC驅(qū)動(dòng)器的類名。這是一個(gè)嵌入式驅(qū)動(dòng)器。連接的URL是url值。你可以看見(jiàn)是使用的絕對(duì)路徑定位這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)（注意：你必須要使用正斜線來(lái)分離路徑）。如果你總是在你的工作目錄運(yùn)行這個(gè)程序的話，你可以僅使用”jdbc:derby:vsjdb”。也可以可以設(shè)置derby.system.home屬性來(lái)改變Derby數(shù)據(jù)庫(kù)文件的位置（例如：java –D derby.system.home=c:\mydbdir org.apche.derby.tools.ij）。
String driverName =
"org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver";
String url =
"jdbc:derby:c:/derby1021/vsjdb";
loadDrivers()方法裝載JDBC驅(qū)動(dòng)類并創(chuàng)建獲得一個(gè)Derby的JDBC連接。并準(zhǔn)備兩個(gè)插入語(yǔ)句。
public void loadDrivers()
throws SQLException,
ClassNotFoundException {
Class.forName(driverName);
conn = DriverManager.getConnection(
url);
insertCust = conn.prepareStatement(
"INSERT INTO custs VALUES(
?, ?)");
insertOrder =
conn.prepareStatement(
"INSERT INTO orders VALUES(
?, ?, ?)");
}
TableFiller的main()方法創(chuàng)建一個(gè)TableFiller的實(shí)例，并調(diào)用它的addCustomer()方法去創(chuàng)建1000個(gè)用戶。它也調(diào)用addOrder()方法去創(chuàng)建10000條定單信息。為了顯示進(jìn)度，它打印顧客編號(hào)和’.’到系統(tǒng)輸出中。
public static void main(String args[])
throws Exception {
TableFiller tf = new TableFiller();
tf.loadDrivers();
int orderNum = 1;
for (int i=1; i<1001>
String custNum = "" + i;
tf.addCustomer(
custNum, "customer #" + i);
System.out.print("\n"
+ custNum);
for (int j=1; j<11>
tf.addOrder( ""+ orderNum,
custNum, j * 99);
orderNum++;
System.out.print(".");
}
}
tf.closeAll();
}
addCustomer()方法獲得參數(shù)并執(zhí)行insertCust的預(yù)編譯語(yǔ)句。
public void addCustomer(
String id, String custname)
throws SQLException {
insertCust.setString(1, id);
insertCust.setString(2, custname);
insertCust.executeUpdate();
}
addOrder()方法獲得參數(shù)并執(zhí)行insertOrder的預(yù)編譯語(yǔ)句。
public void addOrder(String id,
String custid, int total)
throws SQLException {
insertOrder.setString(1, id);
insertOrder.setString(2, custid);
insertOrder.setInt(3, total);
insertOrder.executeUpdate();
}
closeAll()整理和關(guān)閉兩個(gè)預(yù)編譯語(yǔ)句和JDBC連接，通知Derby釋放被控制的資源。
public void closeAll()
throws SQLException {
insertCust.close();
insertOrder.close();
conn.close();
}
}
當(dāng)顧客和定單被創(chuàng)建，程序?qū)⒋蛴☆櫩途幪?hào)到屏幕上。編號(hào)從1到1000表明每個(gè)顧客被創(chuàng)建。而打印的每個(gè)’.’則表明定單被創(chuàng)建。
要編譯這個(gè)代碼，你僅僅需要確信你已經(jīng)設(shè)置了classpath，并且使用標(biāo)準(zhǔn)的Java編譯命令：
java TableFiller.java
你要確保沒(méi)有ij或其他Derby會(huì)話在運(yùn)行。在嵌入式模式你需要唯一的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。在編譯成功后，需要復(fù)制TableFiller.class文件到你的工作目錄下，然后從那里運(yùn)行TableFiller：
java TableFiller
你應(yīng)該看見(jiàn)打印出來(lái)的狀態(tài)和寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄。
檢驗(yàn)被創(chuàng)建的記錄
現(xiàn)在，去看看你創(chuàng)建的顧客和定單信息，確保你在工作目錄并再次登錄到ij。連接vsjdb數(shù)據(jù)庫(kù)。
connect ‘jdbc:derby:vsjdb’;
然后使用下面的SELECT語(yǔ)句查看所有1000條顧客信息。
select * from custs;
同樣的使用下面的SELECT語(yǔ)句查看所有10000條定單信息。
select * from orders;
當(dāng)然，使用類似于FillTable.java里的標(biāo)準(zhǔn)JDBC代碼，你可以整合Derby的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)功能到你的任何一個(gè)工程中。當(dāng)你的項(xiàng)目需要一個(gè)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，有能力簡(jiǎn)單和快速處理產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)的Derby是你最好的選擇。Derby的自由Apache許可允許你綁定它到你的程序上，即使你決定把你的產(chǎn)品進(jìn)行商業(yè)買賣。
探索Derby的高級(jí)特性
由于Derby是從IBM中分離出來(lái)的，Derby有許多高級(jí)功能——具有代表性的僅僅建立在高端的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中。插圖3展現(xiàn)了幾個(gè)有趣的特性。
插圖3：Derby的數(shù)據(jù)庫(kù)特性
在插圖3中，該數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)包括數(shù)據(jù)表，圖表，關(guān)系信息——這是所有關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)所必須有的。另外，你可以看見(jiàn)它也可以包含觸發(fā)器，存儲(chǔ)過(guò)程，甚至Java代碼。這些高級(jí)特性將在文章的后面部分探究。Derby的網(wǎng)絡(luò)模式的操作也將被提及。
配置Derby的網(wǎng)絡(luò)模式
要訪問(wèn)Derby的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器模式，首先你需要把下面的JAR文件地址添加到你的classpath值里。
derby_installation_directory\lib\derbynet.jar
你還需要為客戶端訪問(wèn)下載一個(gè)網(wǎng)絡(luò)JDBC驅(qū)動(dòng)。如果你使用IBM DB2 JDBC普通驅(qū)動(dòng)，你則需要把下面的JAR文件地址添加到你的classpath值里：
derby_installation_directory\lib\db2_jcc.jar
derby_installation_directory\lib\db2_jcc_license_c.jar
batch子目錄里的sp.bat文件里的classpath值已經(jīng)包含了這些JARs文件地址。
啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，使用下面的命令：
java org.apache.derby.drda.NetworkServerControl start
你也可以使用batch子目錄下的netsvr.bat文件。
在默認(rèn)情況下，服務(wù)器將監(jiān)聽(tīng)TCP1527端口來(lái)接收客戶端請(qǐng)求。你可以使用”-p
”參數(shù)來(lái)改變端口。
如果你需要關(guān)閉服務(wù)器，使用下面的命令：
java org.apache.derby.drda.NetworkServerControl shutdown
或者你可以使用batch子目錄下的netstop.bat文件。
現(xiàn)在服務(wù)器已經(jīng)準(zhǔn)備好了，為我們下面的探究鋪上了臺(tái)階。