实现数据库连接池

Posted 2020-09-20

　　文件ConnectionParam.java

package exam.Util.DButil;

public class ConnectionParam
{
    private String driver; // 数据库连接驱动
    private String url; // 数据库连接URL
    private String user; // 数据库连接user
    private String password; // 数据库连接password
    private int minConnection; // 数据库连接池最小连接数
    private int maxConnection; // 数据库连接池最大连接数
    private long timeoutValue; // 连接的最大空闲时间
    private long waitTime; // 取得连接的最大等待时间
    private int incrementalConnections=5; //连接池自动增加连接的数量

    public String getDriver()
    {
        return driver;
    }

    public void setDriver(String driver)
    {
        this.driver = driver;
    }

    public String getUrl()
    {
        return url;
    }

    public void setUrl(String url)
    {
        this.url = url;
    }

    public String getUser()
    {
        return user;
    }

    public void setUser(String user)
    {
        this.user = user;
    }

    public String getPassword()
    {
        return password;
    }

    public void setPassword(String password)
    {
        this.password = password;
    }

    public int getMinConnection()
    {
        return minConnection;
    }

    public void setMinConnection(int minConnection)
    {
        this.minConnection = minConnection;
    }

    public int getMaxConnection()
    {
        return maxConnection;
    }

    public void setMaxConnection(int maxConnection)
    {
        this.maxConnection = maxConnection;
    }

    public long getTimeoutValue()
    {
        return timeoutValue;
    }

    public void setTimeoutValue(long timeoutValue)
    {
        this.timeoutValue = timeoutValue;
    }

    public long getWaitTime()
    {
        return waitTime;
    }

    public void setWaitTime(long waitTime)
    {
        this.waitTime = waitTime;
    }

    public void setIncrementalConnections(int incrementalConnections)
    {
        this.incrementalConnections = incrementalConnections;
    }

    public int getIncrementalConnections()
    {
        return incrementalConnections;
    }

}

　　文件ConnectionPool.java

package exam.Util.DButil;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DatabaseMetaData;
import java.sql.Driver;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
import java.util.Enumeration;
import java.util.Vector;

public class ConnectionPool
{

    private ConnectionParam param;
    private String testTable = ""; // 测试连接是否可用的测试表名，默认没有测试表
    private Vector connections = null; // 存放连接池中数据库连接的向量 , 初始时为
                                       // null,它中存放的对象为PooledConnection 型

    public void setParam(ConnectionParam param)
    {
        this.param = param;
    }

    public ConnectionParam getParam()
    {
        return param;
    }

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param param
     */
    public ConnectionPool(ConnectionParam param)
    {
        this.param = param;
    }

    /**
     *
     * 获取测试数据库表的名字
     *
     * @return 测试数据库表的名字
     */

    public String getTestTable()
    {
        return this.testTable;
    }

    /**
     *
     * 设置测试表的名字
     *
     * @param testTable
     *            String 测试表的名字
     */

    public void setTestTable(String testTable)
    {
        this.testTable = testTable;
    }

    /**
     * 创建一个数据库连接池，连接池中的可用连接的数量
     * 采用类成员 initialConnections 中设置的值
     */

    public synchronized void createPool() throws Exception
    {

        // 确保连接池没有创建
        // 如果连接池己经创建了，保存连接的向量 connections 不会为空
        if (connections != null)
        {
            return; // 如果己经创建，则返回
        }

        // 实例化 JDBC Driver 中指定的驱动类实例
        Driver driver = (Driver) (Class.forName(this.param.getDriver())
                .newInstance());
        DriverManager.registerDriver(driver); // 注册 JDBC 驱动程序
        // 创建保存连接的向量 , 初始时有 0 个元素
        connections = new Vector();

        // 根据 initialConnections 中设置的值，创建连接。
        createConnections(this.param.getMinConnection());
        System.out.println(" 数据库连接池创建成功！ ");

    }

    /**
     *
     * 创建由 numConnections 指定数目的数据库连接 ,
     * 并把这些连接 放入 connections 向量中
     *
     * @param numConnections
     *            要创建的数据库连接的数目
     */

    private void createConnections(int numConnections) throws SQLException
    {

        // 循环创建指定数目的数据库连接
        for (int x = 0; x < numConnections; x++) {
            // 是否连接池中的数据库连接的数量己经达到最大？最大值由类成员 maxConnections,指出，
            // 如果 maxConnections 为 0 或负数，表示连接数量没有限制。
            // 如果连接数己经达到最大，即退出。

            if (this.param.getMaxConnection() > 0
                    && this.connections.size() >= this.param.getMaxConnection())
            {
                break;
            }

            // add a new PooledConnection object to connections vector
            // 增加一个连接到连接池中（向量 connections 中）
            try
            {
                connections.addElement(new PooledConnection(newConnection()));
            }
            catch (SQLException e)
            {
                System.out.println(" 创建数据库连接失败！ " + e.getMessage());
                throw new SQLException();
            }

            System.out.println(" 数据库连接己创建 ......");
        }

    }

    /**
     *
     * 创建一个新的数据库连接并返回它
     *
     * @return 返回一个新创建的数据库连接
     */

    private Connection newConnection() throws SQLException
    {

        // 创建一个数据库连接
        Connection conn = DriverManager.getConnection(this.param.getUrl(),
                this.param.getUser(), this.param.getPassword());

        // 如果这是第一次创建数据库连接，即检查数据库，获得此数据库允许支持的
        // 最大客户连接数目
        // connections.size()==0 表示目前没有连接己被创建

        if (connections.size() == 0)
        {

            DatabaseMetaData metaData = conn.getMetaData();
            int driverMaxConnections = metaData.getMaxConnections();

            // 数据库返回的 driverMaxConnections 若为 0 ，表示此数据库没有最大
            // 连接限制，或数据库的最大连接限制不知道
            // driverMaxConnections 为返回的一个整数，表示此数据库允许客户连接的数 目
            // 如果连接池中设置的最大连接数量大于数据库允许的连接数目 , 则置连接池 的最大
            // 连接数目为数据库允许的最大数目

            if (driverMaxConnections > 0
                    && this.param.getMaxConnection() > driverMaxConnections)
            {
                this.param.setMaxConnection(driverMaxConnections);
            }
        }
        return conn; // 返回创建的新的数据库连接
    }

    /**
     *
     * 通过调用 getFreeConnection() 函数返回一个可用的数据库连接 ,
     *
     * 如果当前没有可用的数据库连接，并且更多的数据库连接不能创
     *
     * 建（如连接池大小的限制），此函数等待一会再尝试获取。
     *
     * @return 返回一个可用的数据库连接对象
     */

    public synchronized Connection getConnection() throws SQLException
    {

        // 确保连接池己被创建
        if (connections == null)
        {
            return null; // 连接池还没创建，则返回 null
        }

        Connection conn = getFreeConnection(); // 获得一个可用的数据库连接
        // 如果目前没有可以使用的连接，即所有的连接都在使用中

        while (conn == null)
        {
            // 等一会再试
            wait(250);
            conn = getFreeConnection(); // 重新再试，直到获得可用的连接，如果
            // getFreeConnection() 返回的为 null
            // 则表明创建一批连接后也不可获得可用连接
        }

        return conn;// 返回获得的可用的连接
    }

    /**
     *
     * 本函数从连接池向量 connections 中返回一个可用的的数据库连接，如果
     *
     * 当前没有可用的数据库连接，本函数则根据 incrementalConnections 设置
     *
     * 的值创建几个数据库连接，并放入连接池中。
     *
     * 如果创建后，所有的连接仍都在使用中，则返回 null
     *
     * @return 返回一个可用的数据库连接
     */

    private Connection getFreeConnection() throws SQLException
    {

        // 从连接池中获得一个可用的数据库连接
        Connection conn = findFreeConnection();
        if (conn == null)
        {
            // 如果目前连接池中没有可用的连接
            // 创建一些连接
            createConnections(this.param.getIncrementalConnections());
            // 重新从池中查找是否有可用连接
            conn = findFreeConnection();
            if (conn == null)
            {
                // 如果创建连接后仍获得不到可用的连接，则返回 null
                return null;
            }
        }
        return conn;

    }

    /**
     *
     * 查找连接池中所有的连接，查找一个可用的数据库连接，
     *
     * 如果没有可用的连接，返回 null
     *
     * @return 返回一个可用的数据库连接
     */

    private Connection findFreeConnection() throws SQLException
    {

        Connection conn = null;
        PooledConnection pConn = null;
        // 获得连接池向量中所有的对象
        Enumeration enumerate = connections.elements();
        // 遍历所有的对象，看是否有可用的连接
        while (enumerate.hasMoreElements())
        {
            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();
            if (!pConn.isBusy())
            {
                // 如果此对象不忙，则获得它的数据库连接并把它设为忙
                conn = pConn.getConnection();
                pConn.setBusy(true);
                // 测试此连接是否可用
                if (!testConnection(conn))
                {
                    // 如果此连接不可再用了，则创建一个新的连接，
                    // 并替换此不可用的连接对象，如果创建失败，返回 null
                    try
                    {
                        conn = newConnection();
                    }
                    catch (SQLException e)
                    {
                        System.out.println(" 创建数据库连接失败！ " + e.getMessage());
                        return null;
                    }
                    pConn.setConnection(conn);
                }
                break; // 己经找到一个可用的连接，退出
            }
        }

        return conn;// 返回找到到的可用连接

    }

    /**
     *
     * 测试一个连接是否可用，如果不可用，关掉它并返回 false
     *
     * 否则可用返回 true
     *
     *
     *
     * @param conn
     *            需要测试的数据库连接
     *
     * @return 返回 true 表示此连接可用， false 表示不可用
     */

    private boolean testConnection(Connection conn)
    {

        try
        {
            // 判断测试表是否存在
            if (testTable.equals(""))
            {
                // 如果测试表为空，试着使用此连接的 setAutoCommit() 方法
                // 来判断连接否可用（此方法只在部分数据库可用，如果不可用 ,
                // 抛出异常）。注意：使用测试表的方法更可靠
                conn.setAutoCommit(true);
            }
            else
            {
                // 有测试表的时候使用测试表测试
                // check if this connection is valid
                Statement stmt = conn.createStatement();
                stmt.execute("select count(*) from " + testTable);
            }

        }
        catch(SQLException e)
        {
            // 上面抛出异常，此连接己不可用，关闭它，并返回 false;
            closeConnection(conn);
            return false;
        }
        // 连接可用，返回 true
        return true;

    }

    /**
     *
     * 此函数返回一个数据库连接到连接池中，并把此连接置为空闲。
     *
     * 所有使用连接池获得的数据库连接均应在不使用此连接时返回它。
     *
     * @param 需返回到连接池中的连接对象
     */

    public void returnConnection(Connection conn)
    {

        // 确保连接池存在，如果连接没有创建（不存在），直接返回

        if (connections == null)
        {
            System.out.println(" 连接池不存在，无法返回此连接到连接池中 !");
            return;
        }

        PooledConnection pConn = null;
        Enumeration enumerate = connections.elements();
        // 遍历连接池中的所有连接，找到这个要返回的连接对象
        while (enumerate.hasMoreElements())
        {
            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();
            // 先找到连接池中的要返回的连接对象
            if (conn == pConn.getConnection())
            {
                // 找到了 , 设置此连接为空闲状态
                pConn.setBusy(false);
                break;
            }

        }

    }

    /**
     *
     * 刷新连接池中所有的连接对象
     *
     *
     */

    public synchronized void refreshConnections() throws SQLException
    {

        // 确保连接池己创新存在
        if (connections == null)
        {
            System.out.println(" 连接池不存在，无法刷新 !");
            return;
        }

        PooledConnection pConn = null;
        Enumeration enumerate = connections.elements();
        while (enumerate.hasMoreElements())
        {
            // 获得一个连接对象
            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();
            // 如果对象忙则等 5 秒 ,5 秒后直接刷新
            if (pConn.isBusy())
            {
                wait(5000); // 等 5 秒
            }

            // 关闭此连接，用一个新的连接代替它。
            closeConnection(pConn.getConnection());
            pConn.setConnection(newConnection());
            pConn.setBusy(false);
        }

    }

    /**
     *
     * 关闭连接池中所有的连接，并清空连接池。
     */

    public synchronized void closeConnectionPool() throws SQLException
    {

        // 确保连接池存在，如果不存在，返回
        if (connections == null)
        {
            System.out.println(" 连接池不存在，无法关闭 !");
            return;
        }
        PooledConnection pConn = null;
        Enumeration enumerate = connections.elements();
        while (enumerate.hasMoreElements())
        {
            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();
            // 如果忙，等 5 秒
            if (pConn.isBusy())
            {
                wait(5000); // 等 5 秒
            }
            // 5 秒后直接关闭它
            closeConnection(pConn.getConnection());
            // 从连接池向量中删除它
            connections.removeElement(pConn);
        }

        // 置连接池为空
        connections = null;
    }

    /**
     *
     * 关闭一个数据库连接
     *
     * @param 需要关闭的数据库连接
     */

    private void closeConnection(Connection conn)
    {
        try
        {
            conn.close();
        }
        catch (SQLException e)
        {
            System.out.println(" 关闭数据库连接出错： " + e.getMessage());
        }
    }

    /**
     *
     * 使程序等待给定的毫秒数
     *
     * @param 给定的毫秒数
     */

    private void wait(int mSeconds)
    {
        try
        {
            Thread.sleep(mSeconds);
        }
        catch(InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     *
     * 内部使用的用于保存连接池中连接对象的类 此类中有两个成员，
     * 一个是数据库的连接，另一个是指示此连接是否 正在使用的标志。
     */

    class PooledConnection
    {

        Connection connection = null;// 数据库连接

        boolean busy = false; // 此连接是否正在使用的标志，默认没有正在使用

        // 构造函数，根据一个 Connection 构告一个 PooledConnection 对象
        public PooledConnection(Connection connection)
        {
            this.connection = connection;
        }

        // 返回此对象中的连接
        public Connection getConnection()
        {
            return connection;
        }

        // 设置此对象的，连接
        public void setConnection(Connection connection)
        {
            this.connection = connection;
        }

        // 获得对象连接是否忙
        public boolean isBusy()
        {
            return busy;
        }

        // 设置对象的连接正在忙
        public void setBusy(boolean busy)
        {
            this.busy = busy;
        }

    }

}