连接池简介及手写简单连接池

数据库连接池的实现及原理

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。

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。

数据库连接池的基本原理是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。

数据库连接池技术带来的优势

• 1.资源重用

由于数据库连接得到重用，避免了频繁创建、释放连接引起的大量性能开销。在减少系统消耗的基础上，另一方面也增进了系统运行环境的平稳性（减少内存碎片以及数据库临时进程/线程的数量）。

• 2.更快的系统响应速度

数据库连接池在初始化过程中，往往已经创建了若干数据库连接置于池中备用。此时连接的初始化工作均已完成。对于业务请求处理而言，直接利用现有可用连接，避免了数据库连接初始化和释放过程的时间开销，从而缩减了系统整体响应时间。

• 3.新的资源分配手段

对于多应用共享同一数据库的系统而言，可在应用层通过数据库连接的配置，实现数据库连接池技术，几年前也许还是个新鲜话题，对于目前的业务系统而言，如果设计中还没有考虑到连接池的应用，那么…….快在设计文档中加上这部分的内容吧。某一应用最大可用数据库连接数的限制，避免某一应用独占所有数据库资源。

• 4.统一的连接管理，避免数据库连接泄漏

在较为完备的数据库连接池实现中，可根据预先的连接占用超时设定，强制收回被占用连接。从而避免了常规数据库连接操作中可能出现的资源泄漏。

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。

连接池(ConnectionPool)与资源管理

ConnectionPool以缓冲池的机制，在一定数量上限范围内，控制管理Connection，Statement和ResultSet。任何数据库的资源是有限的，如果被耗尽，则无法获得更多的数据服务。

在大多数情况下，资源的耗尽不是由于应用的正常负载过高，而是程序原因。 在实际工作中，数据资源往往是瓶颈资源，不同的应用都会访问同一数据源。其中某个应用耗尽了数据库资源后，意味其他的应用也无法正常运行。因此，ConnectionPool的第一个任务是限制：每个应用或系统可以拥有的最大资源。也就是确定连接池的大小(PoolSize)。 ConnectionPool的第二个任务：在连接池的大小(PoolSize)范围内，最大限度地使用资源，缩短数据库访问的使用周期。许多数据库中，连接（Connection）并不是资源的最小单元，控制Statement资源比Connection更重要。以Oracle为例： 每申请一个连接（Connection）会在物理网络（如 TCP/IP网络）上建立一个用于通讯的连接，在此连接上还可以申请一定数量的Statement。同一连接可提供的活跃Statement数量可以达到几百。在节约网络资源的同时，缩短了每次会话周期（物理连接的建立是个费时的操作）。但在一般的应用中，有10个程序调用，则会产生10次物理连接，每个Statement单独占用一个物理连接，这是极大的资源浪费。 ConnectionPool可以解决这个问题，让几十、几百个Statement只占用同一个物理连接， 发挥数据库原有的优点。 通过ConnectionPool对资源的有效管理，应用可以获得的Statement总数到达 ：

（并发物理连接数）×（每个连接可提供的Statement数量）

例如某种数据库可同时建立的物理连接数为 200个，每个连接可同时提供250个Statement，那么ConnectionPool最终为应用提供的并发Statement总数为: 200 × 250 = 50,000个。这是个并发数字，很少有系统会突破这个量级。 对资源的优化管理，很大程度上依靠数据库自身的JDBC Driver是否具备。有些数据库的JDBC Driver并不支持Connection与Statement之间的逻辑连接功能，如SQLServer，我们只能等待她自身的更新版本了。 对资源的申请、释放、回收、共享和同步，这些管理是复杂精密的。所以，ConnectionPool另一个功能就是，封装这些操作，为应用提供简单的，甚至是不改变应用风格的调用接口。

连接池集中管理ConnectionManager

实际上，连接池也可以通过统一的管理，提供给不同的应用，以获取胡同的数据库连接池，我们将ConnectionPool封装Snap-ConnectionPool连接池对象中，通过资源名称甚至是账号密码来获取相对应的conn。在Snap-ConnectionPool内部，可以指定多个不同的连接池(ConnectionPool)为应用服务。ConnectionManager管理所有的连接池，每个连接池以不同的名称区别。通过配置文件适应不同的数据库种类。

连接池集中管理范例

对的标准JDBC的使用范例，改为使用集中管理连接池，结果如下：

import java.sql.; 
import net.snapbug.util.dbtool.; 
……
ConnectionPool dbConn = ConnectionManager .getConnectionPool("testDB" ); 
Statement st = dbConn.createStatement(); 
ResultSet rs = st.executeQuery( “select * from demo_table” );
… 
some data source operation in here
rs.close();
st.close();

在例子中，Snap-ConnectionPool封装了应用对Connection的管理。只要改变JDBC获取Connection的方法，为获取连接池(ConnectionPool)(粗体部分)，其他的数据操作都可以不做修改。按照这样的方式，Snap- ConnectionPool可帮助应用有效地管理数据库资源。另外可以实现超时机制，如果应用忽视了最后资源的释放: rs.close() 和st.close()，连接池会通过超时(time-out)机制，自动回收。

手动创建最简单的数据库连接池

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.util.LinkedList;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 
public class MyDataSourcePool {
 
	// 使用容器——使用环境查询条件不多主要做增删改操作
	private LinkedList<Connection> pool = new LinkedList<>();
 
    // 这里的代码应该写在配置文件中
	private static final int INIT_CONNECTIONS = 10;
	private static final String DRIVER_CLASS = "";
	private static final String USERNAME = "";
	private static final String PASSWORD = "";
	private static final String URL = "";
	private Lock lock = new ReentrantLock();
	private Condition condition = lock.newCondition();
 
	static {
		// 注册驱动
		try {
			Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
		} catch (ClassNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
 
	// 通过构造方法初始化连接
	public MyDataSourcePool() {
		for (int i = 0; i < INIT_CONNECTIONS; i++) {
			try {
				Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
				pool.addLast(conn);
			} catch (SQLException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
 
	// 获取数据库连接
	public Connection getConnection() {
		Connection conn = null;
		lock.lock();
		try {
			while (pool.size() < 0) {
				try {
					condition.await();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
			if (!pool.isEmpty()) {
				conn = pool.removeFirst();
			}
			return conn;
		} finally {
			lock.unlock();
		}
	}
 
	// 释放数据库连接
	public void releaseConnection(Connection conn) {
		if (conn != null) {
			lock.lock();
			try {
				// 释放连接过程就是把连接放回连接池过程
				pool.addLast(conn);
				condition.signal();
			} finally {
				lock.unlock();
			}
		}
	}
}