你真的熟悉数据连接池吗？手写实现连接池

Posted 2021-04-06 阿甘正专

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引言

对于有几年后端开发经验的程序员而言，或多或少都有使用过数据库连接池，jdbc也是老生常谈，但是很多人或许仅是停留在会使用，至于 底层是怎么实现的、为何要使用它、不使用它是否可以、什么场景下使用它等 也不会去深入了解，反正是在搭好的框架上开发，别人这么配，我也跟着配，配置好数据库连接，专注于业务逻辑开发即可，仅止步于数据库的增删改查。

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一、数据库连接池简介↑

1、what? 什么池？

简单来说，就是提前创建保存大量的资源（对象），以备不时之需。

常见池化技术：

• 线程池：管理线程对象的池

• 对象池：初始化一些对象的池，如jdk的静态常量池、运行时常量池等

• 连接池：管理连接对象的池
  

常见：

• 1、C3PO-开源连接池，Hibernate，Spring

• 2、BonecP--apache出品tomcat使用

• 3、Druid--阿里出品，史上最强没有之一，对所有sql的监控

• 4、HikaricP--springboot2，java最快连接池

2、where? 在哪里应用？

资源的合理管理与分配，多个应用连接同一个数据库时，更不能因为某个应用独占所有的资源连接，导致其他应用无法提供服务。

什么东西需要池化技术？

• 有限资源-数据库连接，计划分配，资源管控，减少开销

• 开销大/耗时-线程池，开辟栈空间，创建/销毁开销大

场景（运营）需求：

• 1、管理mysql连接

• 2、200并发量

• 3、MySQL Pool最大连接数为10---限流

• 4、服务对象维护

3、数据库连接池的实现及原理

注：一些原理及概念的文字，不想看的直接跳过到实战应用，摘自

https://blog.csdn.net/wangjunjie0817/article/details/89380841

对于一个简单的数据库应用，由于对于数据库的访问不是很频繁。这时可以简单地在需要访问数据库时，就新创建一个连接，用完后就关闭它，这样做也不会带来什么明显的性能上的开销。但是对于一个复杂的数据库应用，情况就完全不同了。频繁的建立、关闭连接，会极大的减低系统的性能，因为对于连接的使用成了系统性能的瓶颈。

连接复用：

通过建立一个数据库连接池以及一套连接使用管理策略，使得一个数据库连接可以得到高效、安全的复用，避免了数据库连接频繁建立、关闭的开销。

资源池：

对于共享资源，有一个很著名的设计模式： 资源池。

该模式正是为了解决资源频繁分配、释放所造成的问题的。把该模式应用到数据库连接管理领域，就是建立一个数据库连接池，提供一套高效的连接分配、使用策略，最终目标是实现连接的高效、安全的复用。

基本原理：

在内部对象池中维护一定数量的数据库连接，并对外暴露数据库连接获取和返回方法。如：外部使用者可通过getConnection方法。

方法获取连接，使用完毕后再通过releaseConnection 方法将连接返回，注意此时连接并没有关闭，而是由连接池管理器回收，并为下一次使用做好准备。

4、数据库连接池的优点

• 资源重用
  

• 更快的系统响应速度

• 新的资源分配手段

• 统一的连接管理，避免数据库连接泄漏

5、连接池与jdbc的关系

JDBC连接池 在标准JDBC对应用的接口中，并没有提供资源的管理方法。所以，缺省的资源管理由应用自己负责。虽然在JDBC规范中，多次提及资源的关闭/回收及其他的合理运用。但最稳妥的方式，还是为应用提供有效的管理手段。所以，JDBC为第三方应用服务器（Application Server）提供了一个由数据库厂家实现的管理标准接口：连接缓冲(connection pooling)。引入了连接池( Connection Pool )的概念 ，也就是以缓冲池的机制管理数据库的资源。

JDBC最常用的资源有三类:

• Connection: 数据库连接

• Statement: 会话声明

• ResultSet: 结果集游标

这是一种“爷—父—子”的关系，对Connection的管理，就是对数据库资源的管理。

举个例子: 如果想确定某个数据库连接(Connection)是否超时，则需要确定其（所有的）子Statement是否超时，同样，需要确定所有相关的 ResultSet是否超时；在关闭Connection前，需要关闭所有相关的Statement和ResultSet。因此，连接池(Connection Pool)所起到的作用，不仅仅简单地管理Connection，还涉及到 Statement和ResultSet。

6、基本功能

• 初始化：预先创建好对象，放入池中
  

• 设定最大数，防止无尽连接，资源耗尽

• 客户端从池中出借空闲连接对象
  

• 客户端归还连接对象回池

• 体检-自我检测

7、设计思路

（1）获取连接 getConnect()

• 从idle中取出对象，放入busy

• Idle有值，直接取

• ldle无值，若池子未满，新建

• 池满全繁忙，等待返还

（2）释放连接 releaseConnect()

• 从繁忙工作队列中移除对象，放入空闲队列中

二、应用实战↑

1、SpringBoot应用

新建一个SpringBoot应用：mini-pool

2、依赖

maven 主要依赖，jdbc连接mysql的驱动

3、jdbc工具类

新建一个创建jdbc连接的工具类

注：实际项目中，配置信息要填写在配置文件中，这里为了方便演示，就直接写死再代码中了。

4、连接池接口定义

新增一个 MiniPool 简单的连接池接口，包含如下方法：初始化、销毁连接、获取连接、释放连接等

5、具体实现

MiniPoolImpl 实现 MiniPool接口方法

@Slf4j
public class MiniPoolImpl implements MiniPool {
// 空闲连接队列
private LinkedBlockingQueue<Connection> idleQueue;
// 工作中队列
private LinkedBlockingQueue<Connection> busyQueue;
// 连接池最大数量
private final int maxSize;
// 存活的连接数,一开始默认0
private AtomicInteger activeSize = new AtomicInteger(0);
 public MiniPoolImpl(int maxSize){
this.maxSize = maxSize;
}
/**
 * 初始化连接池
*/
@Override
public void init() {
idleQueue = new LinkedBlockingQueue<Connection>();
busyQueue = new LinkedBlockingQueue<Connection>();
}
/**
 * 销毁
*/
@Override
public void destory() {
 }

其中，释放连接方法：

主要是获取连接方法：

• （1）判断空闲队列是否有值，有直接取返回
  

• （2）若空闲队列无值，而且连接池未满，则新建一个连接

• （3）连接池全繁忙工作中，阻塞等待一定时间返回
  

其中，第2步同步代码块部分，可使用原子类 AtomicInteger 优化

// 存活的连接数,一开始默认0private AtomicInteger activeSize = new AtomicInteger(0);

注意：

• activeSize.get()   获取当前活跃连接数

• activeSize.incrementAndGet()   先加1再获取（原子操作）

这里，因为 activeSize.incrementAndGet() 比 activeSize.get()  性能高，所以双重判断比只用 activeSize.incrementAndGet() 判断好，锁的双重判断。

配置注册到Spring容器管理：

6、Controller

编写测试类Controller，新增一个http接口方法，便于发送http请求

7、业务逻辑类

具体的业务逻辑测试类，因为要模拟200并发访问，使用多线程技术模拟，业务处理只是简单地往数据库插入200条数据，主要是观察日志输出，是否有需要排队等待获取连接的情况，最好是打断点观察。

注：这里为了简单测试，就不写接口了。

8、测试

（1）t_user表数据清空

从日志中，可以看到，在数据库连接池最大数量配置为10个，200并发访问时，有部分需要排队等待获取连接。

（3）查看数据库，已经成功插入200条数据

参考资料：

享学课堂公开课

https://blog.csdn.net/wangjunjie0817/article/details/89380841

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