手写数据库连接池---C++11（上）

总览

项目背景

为了提高MySQL数据库（基于C/S设计）的访问瓶颈，除了在服务器端增加缓存服务器缓存常用的数据之外（例如redis），还可以增加连接池，来提高MySQL Server的访问效率，在高并发情况下，大量的TCP三次握手、MySQL Server连接认证、MySQL Server关闭连接回收资源和TCP四次挥手所耗费的性能时间也是很明显的，增加连接池就是为了减少这一部分的性能损耗。

那么本项目是为了在C/C++项目中，提供MySQL Server的访问效率，实现基于C++代码的数据库连接池模块。

目的都是避免资源的重复创建和销毁，提高程序的效率

正常来说，访问一次数据库需要以下操作：

• TCP三次握手
• MySQL连接验证
• MySQL执行
• MySQL 的关闭，资源回收
• TCP四次挥手

而如果使用连接池的话，就仅仅需要第三步 — MySQL执行的时间。

功能介绍

初始连接量（initSize）：
连接池事先会和MySQL Server创建initSize个数的connection连接。
当应用发起MySQL访问时，不用再创建和MySQL Server新的连接，直接从连接池中获取一个可用的连接就可以。
使用完成后，并不去释放connection，而是把当前connection再归还到连接池当中。

最大连接量（maxSize）：
当并发访问MySQL Server的请求增多时，初始连接量已经不够使用了，此时会根据新的请求数量去创建更多的连接给应用去使用。但是新创建的连接数量上限是maxSize，不能无限制的创建连接，因为每一个连接都会占用一个socket资源，一般连接池和服务器程序是部署在一台主机上的，如果连接池占用过多的socket资源，那么服务器就不能接收太多的客户端请求了。当这些连接使用完成后，再次归还到连接池当中来维护。

最大空闲时间（maxIdleTime）：
当访问MySQL的并发请求多了以后，连接池里面的连接数量会动态增加，上限是maxSize个，当这些连接用完再次归还到连接池当中。
如果在指定的maxIdleTime里面，这些新增加的连接都没有被再次使用过，那么新增加的这些连接资源就要被回收掉，只需要保持初始连接量initSize个连接就可以了。

连接超时时间（connectionTimeout）：
当MySQL的并发请求量过大，连接池中的连接数量已经到达maxSize了，而此时没有空闲的连接可供使用，那么此时应用从连接池获取连接无法成功，它通过阻塞的方式获取连接的时间如果超过connectionTimeout时间，那么获取连接失败，无法访问数据库。

该项目主要实现上述的连接池四大功能，其余连接池更多的扩展功能，可以自行实现。

项目功能点设计和技术讲解

连接池代码实现：
ConnectionPool.cpp
ConnectionPool.h

1.连接池只需要一个实例，所以ConnectionPool以单例模式（线程安全的懒汉模式）进行设计
2.从ConnectionPool中可以获取和MySQL的链接Connection
3.空闲连接Connection全部维护在一个线程安全的Connection中，使用线程互斥锁保证队列的安全
4.如果Connection队列为空，还需要再获取连接，此时需要动态创建连接，上限数量是maxSize
5.队列中空闲连接时间超过maxIdleTime的就要被释放掉，只保留初始的initSize个连接就可以了，这个功能点肯定需要放在独立的线程中去做
6.如果Connection队列为空，而此时连接的数量已达上限maxSize，那么等待connectionTimeout时间如果还获取不到空闲的连接，那么获取连接失败，此处从Connection队列获取空闲连接，可以使用带超时时间的mutex互斥锁来实现连接超时时间
7.用户获取的连接用shared_ptr智能指针来管理，用lambda表达式定制连接释放的功能（不真正释放连接，而是把连接归还到连接池中）
8.连接的生产和连接的消费采用生产者-消费者线程模型来设计，使用了线程间的同步通信机制条件变量和互斥锁

MYSQL连接

安装MySQL：具体可以看这里
创建一个数据库（我创建的是tc_connection）
创建表user，表结构如下

然后创建一个新的项目(推荐是windows控制台应用)
创建相应空文件

0.找到mysql默认路径：一般是C:\Program Files\MySQL\MySQL Server 8.0路径下
1.右键项目 - C/C++ - 常规 - 附加包含目录，填写mysql.h头文件的路径

2.右键项目 - 链接器 - 常规 - 附加库目录，填写libmysql.lib的路径

3.右键项目 - 链接器 - 输入 - 附加依赖项，填写libmysql.lib库的名字

4.把libmysql.dll动态链接库（Linux下后缀名是.so库）放在工程目录下
打开项目文件夹

直接复制一份ibmysql.dll到项目目录下

编写connection.h头文件

#pragma once
#include<mysql.h>
#include<string>
using namespace std;
/*
实现mysql数据库操作
*/
class connection
{
   
public:
	// 
	connection();

	~connection();

	//连接数据库
	bool connect(string ip,
		unsigned short port,
		string user,
		string password,
		string dbname);
	

	//更新操作insert，delete，update
	bool update(string sql);

	//查询操作
	MYSQL_RES* query(string sql);
private:
	MYSQL* _conn;
};

补充connection.cpp源文件：

#include "public.h"
#include"connection.h"
#include<string>