自定义简单的MySQL连接池

Posted 2021-08-28 wen-pan

在开发中我们使用的很多框架都会使用到连接池来缓存与相关服务的连接（因为频繁的创建和关闭连接是非常消耗性能的操作，所以我们需要提前创建好连接，并且把这些连接缓存起来，等到要使用连接的时候直接从连接缓存池中拿，使用完了以后再归还给连接池即可）。

示例一（redisson连接池）

• 通过redisson获取分布式锁的时候redisson框架会帮我们建立到Redis服务的连接
• 我们都知道连接的创建和关闭是非常消耗性能 操作，如果等到要使用连接的时候才去创建连接，使用完了就关闭连接的话，那么这样无疑会给系统带来很大的压力。
• 所以redisson框架会帮我们事先创建好多个到Redis的连接，并且将这些连接缓存在连接池中
• 当我们需要获取锁的时候，redisson框架首先会从缓存的连接池中拿一个存活的可用的连接
• 然后发送我们获取锁或释放锁的命令去Redis上获取锁

示例二（MySQL连接池）

• 同样在开发中我们经常访问数据库，mysql-connector也会帮我们创建好多个与MySQL服务器的连接，并将这些连接缓存在连接池中。
• 当我们需要访问数据的时候，便会从缓存的连接池中拿出一个存活的且可用的连接，供我们操作数据库使用

下面我们就自己实现一个简单的数据库连接池，以此来加深对连接池的理解！！！

说明：实现方式参考Tomcat的jdbc连接池，该连接池源码比较简单！

①、自定义MySQL连接池

@Slf4j
public class MyPool {
    /**
     * 连接池大小
     */
    private final int poolSize;
    /**
     * 连接对象数组
     */
    private Connection[] connections;
    /**
     * 连接状态数组，0表示空闲，1表示繁忙
     * 使用原子数组（AtomicIntegerArray）保证数组中的每个位置的元素操作的安全性
     */
    private AtomicIntegerArray states;

    /**
     * 构造方法初始化属性
     * 也可以使用init方法来进行创建连接
     */
    public MyPool(int poolSize) {
        this.poolSize = poolSize;
        connections = new Connection[poolSize];
        states = new AtomicIntegerArray(new int[poolSize]);
        // 创建连接并缓存起来
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            // 通过MySQL连接驱动去创建连接
            connections[i] = new MyConnection("连接--" + i);
        }
    }

    /**
     * 从连接池借连接
     */
    public Connection borrow() {
        while (true) {
            for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
                // 期望states中第i个位置上的值为0，如果是则将他改成1，修改成功则返回true，反之则false
                if (states.compareAndSet(i, 0, 1)) {
                    log.debug("{} 线程获得数据库连接....", Thread.currentThread().getName());
                    return connections[i];
                }
            }
            // 当连接池中所有的连接都遍历完毕后还没有找到空闲的连接，则进入睡眠
            synchronized (this) {
                try {
                    // 注意：这里不能死等，如果长时间没有等到连接，那么这里可以带超时时间的等待
                    log.debug("暂时没有控线连接，等待.....");
                    // wait();
                    // 如果没有获取到连接则等待1s钟然后再次尝试获取
                    wait(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 归还连接给连接池
     */
    public void free(Connection connection) {
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            // 在连接池中找到对应的连接，然后将该连接的状态改为0，表示空闲
            if (connections[i] == connection) {
                log.debug("{} 线程释放数据库连接.....", Thread.currentThread().getName());
                states.set(i, 0);
                // 唤醒其他正在等待连接的线程
                synchronized (this) {
                    notifyAll();
                }
                break;
            }
        }
    }
}

/**
 * 自定义连接类，在该类中可自己实现对数据库的连接
 *
 * @date: 2021/6/11 10:02 上午
 * @author: [e-mail]
 */
class MyConnection implements Connection {

    String name;

    public MyConnection(String name) {
        this.name = name;
    }
  	
  	// 接口实现忽略.....
}

②、测试自定义连接池

public class MyPoolTest {
    /**
     * 这里仅测试手动使用自己的数据库连接池获取连接，执行任务，释放连接操作。
     * 如果想要像spring那样自动获取连接，然后执行任务，任务结束后释放连接，需要用切面来实现
     */
    public static void main(String[] args) {
        MyPool myPool = new MyPool(2);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            int j = i;
            new Thread(() -> {
                Connection connection = myPool.borrow();
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                myPool.free(connection);
            }, "线程-" + j).start();
        }
    }
}

③、以上实现缺陷分析

• 连接的动态增长与收缩 （在某些高峰期，可能需要动态的增加连接池中连接的数量，在低谷期应该动态的减少连接池中连接的数量）
• 连接保活(可用性检测) ，比如在连接池中缓存的连接，由于各种原因被数据库断开了连接，但是此时仍然被缓存在连接池中
• 等待超时处理（如果一个线程始终没获取到连接，那么应该做超时处理）
• 分布式 hash

对于关系型数据库，有比较成熟的连接池实现，例如c3p0, druid等 对于更通用的对象池，可以考虑使用apache commons pool，例如redis连接池可以参考jedis、redisson中关于连接池的实现