连接池

Posted 2020-08-05 默默地

对于共享资源，有一个很著名的设计模式：资源池（Resource Pool）。该模式正是为了解决资源的频繁分配﹑释放所造成的问题。为解决我们的问题，可以采用数据库连接池技术。数据库连接池的基本思想就是为数据库连接建立一个“缓冲池”。预先在缓冲池中放入一定数量的连接，当需要建立数据库连接时，只需从“缓冲池”中取出一个，使用完毕之后再放回去。我们可以通过设定连接池最大连接数来防止系统无尽的与数据库连接。更为重要的是我们可以通过连接池的管理机制监视数据库的连接的数量﹑使用情况，为系统开发﹑测试及性能调整提供依据。

为什么使用连接池

连接，是我们的编程语言与数据库交互的一种方式。我们经常会听到这么一句话“数据库连接很昂贵“。

有人接受这种说法，却不知道它的真正含义。因此，下面通过实例解释它究竟是什么。

 

下面是mysql数据库创建连接的的一段代码：

 

[java] view plaincopyprint?

1. String connUrl ="jdbc:mysql://your.database.domain/yourDBname";  

2. Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");  

3. Connection con =DriverManager.getConnection (connUrl);  

当我们创建了一个Connection对象，它在内部都执行了什么：

 

1.“DriverManager”检查并注册驱动程序；

2.“com.mysql.jdbc.Driver”就是我们注册了的驱动程序，它会在驱动程序类中调用“connect(url…)”方法。

3.com.mysql.jdbc.Driver的connect方法根据我们请求的“connUrl”，创建一个“Socket连接”，连接到IP为“your.database.domain”，默认端口3306的数据库。

4.创建的Socket连接将被用来查询我们指定的数据库，并最终让程序返回得到一个结果。

简单的获取一个连接，系统却要在背后做很多消耗资源的事情，大多时候，创建连接的时间比执行sql语句的时间还要长。

 

传统的获取连接方式如下图所示：

 

用户每次请求都需要向数据库获得链接，而数据库创建连接通常需要消耗相对较大的资源，创建时间也较长。假设网站一天10万访问量，数据库服务器就需要创建10万次连接，极大的浪费数据库的资源，并且极易造成数据库服务器内存溢出、拓机。

 

采用连接池技术后的过程如下：

 

数据库连接是一种关键的有限的昂贵的资源，这一点在多用户的网页应用程序中体现的尤为突出。对数据库连接的管理能显著影响到整个应用程序的伸缩性和健壮性，影响到程序的性能指标。数据库连接池负责分配，管理和释放数据库连接，它允许应用程序重复使用一个现有的数据库连接，而不是重新建立一个。

连接池的建立

编辑

应用程序中建立的连接池其实是一个静态的。所谓静态连接池是指连接池中的连接在系统初始化时就已分配好，且不能随意关闭连接。Java中提供了很多容器类可以方便的构建连接池，如：Vector、Stack、Servlet、Bean等，通过读取连接属性文件Connections.properties与数据库实例建立连接。在系统初始化时，根据相应的配置创建连接并放置在连接池中，以便需要使用时能从连接池中获取，这样就可以避免连接随意的建立、关闭造成的开销。

连接池的管理

连接池管理策略是连接池机制的核心。当连接池建立后，如何对连接池中的连接进行管理，解决好连接池内连接的分配和释放，对系统的性能有很大的影响。连接的合理分配、释放可提高连接的复用，降低了系统建立新连接的开销，同时也加速了用户的访问速度。下面介绍连接池中连接的分配、释放策略。

连接池的分配、释放策略对于有效复用连接非常重要，我们采用的方法是一个很有名的设计模式：Reference Counting（引用记数）。该模式在复用资源方面应用的非常广泛，把该方法运用到对于连接的分配释放上，为每一个数据库连接，保留一个引用记数，用来记录该连接的使用者的个数。具体的实现方法是：

当客户请求数据库连接时，首先查看连接池中是否有空闲连接（指当前没有分配出去的连接）。如果存在空闲连接，则把连接分配给客户并作相应处理（即标记该连接为正在使用，引用计数加1）。如果没有空闲连接，则查看当前所开的连接数是不是已经达到maxConn（最大连接数），如果没达到就重新创建一个连接给请求的客户；如果达到就按设定的maxWaitTime（最大等待时间）进行等待，如果等待maxWaitTime后仍没有空闲连接，就抛出无空闲连接的异常给用户。

当客户释放数据库连接时，先判断该连接的引用次数是否超过了规定值，如果超过就删除该连接，并判断当前连接池内总的连接数是否小于minConn（最小连接数），若小于就将连接池充满；如果没超过就将该连接标记为开放状态，可供再次复用。可以看出正是这套策略保证了数据库连接的有效复用，避免频繁地建立、释放连接所带来的系统资源开销。

连接池的关闭

当应用程序退出时，应关闭连接池，此时应把在连接池建立时向数据库申请的连接对象统一归还给数据库（即关闭所有数据库连接），这与连接池的建立正好是一个相反过程。

连接池的配置

数据库连接池中到底要放置多少个连接，才能使系统的性能更佳，用minConn和maxConn来限制。minConn是当应用启动的时候连接池所创建的连接数，如果过大启动将变慢，但是启动后响应更快；如果过小启动加快，但是最初使用的用户将因为连接池中没有足够的连接不可避免的延缓了执行速度。因此应该在开发的过程中设定较小minConn，而在实际应用的中设定较大minConn。maxConn是连接池中的最大连接数，可以通过反复试验来确定此饱和点。为此在连接池类ConnectionPool中加入两个方法getActiveSize（）和getOpenSize（），ActiveSize 表示某一时间有多少连接正被使用，OpenSize表示连接池中有多少连接被打开，反映了连接池使用的峰值。将这两个值在日志信息中反应出来， minConn的值应该小于平均ActiveSize，而maxConn的值应该在activeSize和OpenSize之间。

需要注意的问题

1、并发问题

为了使连接管理服务具有最大的通用性，必须考虑多线程环境，即并发问题。这个问题相对比较好解决，因为各个语言自身提供了对并发管理的支持像java,c#等等，使用synchronized(java)、lock(C#)关键字即可确保线程是同步的。

2、事务处理

我们知道，事务具有原子性，此时要求对数据库的操作符合“ALL-OR-NOTHING”原则，即对于一组SQL语句要么全做，要么全不做。

我们知道当２个线程公用一个连接Connection对象，而且各自都有自己的事务要处理时候，对于连接池是一个很头疼的问题，因为即使Connection类提供了相应的事务支持，可是我们仍然不能确定那个数据库操作是对应那个事务的，这是由于我们有２个线程都在进行事务操作而引起的。为此我们可以使用每一个事务独占一个连接来实现，虽然这种方法有点浪费连接池资源但是可以大大降低事务管理的复杂性。

３、连接池的分配与释放

连接池的分配与释放，对系统的性能有很大的影响。合理的分配与释放，可以提高连接的复用度，从而降低建立新连接的开销，同时还可以加快用户的访问速度。

对于连接的管理可使用一个List。即把已经创建的连接都放入List中去统一管理。每当用户请求一个连接时，系统检查这个List中有没有可以分配的连接。如果有就把那个最合适的连接分配给他（如何能找到最合适的连接文章将在关键议题中指出）；如果没有就抛出一个异常给用户，List中连接是否可以被分配由一个线程来专门管理。

４、连接池的配置与维护

连接池中到底应该放置多少连接，才能使系统的性能最佳？系统可采取设置最小连接数（minConnection）和最大连接数（maxConnection）等参数来控制连接池中的连接。比方说，最小连接数是系统启动时连接池所创建的连接数。如果创建过多，则系统启动就慢，但创建后系统的响应速度会很快；如果创建过少，则系统启动的很快，响应起来却慢。这样，可以在开发时，设置较小的最小连接数，开发起来会快，而在系统实际使用时设置较大的，因为这样对访问客户来说速度会快些。最大连接数是连接池中允许连接的最大数目，具体设置多少，要看系统的访问量，可通过软件需求上得到。

如何确保连接池中的最小连接数呢？有动态和静态两种策略。动态即每隔一定时间就对连接池进行检测，如果发现连接数量小于最小连接数，则补充相应数量的新连接，以保证连接池的正常运转。静态是发现空闲连接不够时再去检查。

连接池应用的实现

一个完整的连接池应用包括三个部分：DBConnectionPool类，负责从连接池获取(或创建)连接、将连接返回给连接池、系统关闭时关闭所有连接释放所有资源；DBConnectionManager类，负责装载和注册JDBC驱动、根据属性文件中定义的属性创建DBConnectionPool、跟踪应用程序对连接池的引用等；应用程序对连接池的使用。