連接池的基本工作原理

1烛恤、基本概念及原理

由上面的分析可以看出母怜，問題的根源就在于對數(shù)據(jù)庫連接資源的低效管理。我們知道缚柏，對于共享資源苹熏，有一個很著名的設(shè)計模式：資源池（Resource Pool）。該模式正是為了解決資源的頻繁分配?釋放所造成的問題币喧。為解決上述問題轨域，可以采用數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)。數(shù)據(jù)庫連接池的基本思想就是為數(shù)據(jù)庫連接建立一個“緩沖池”杀餐。預(yù)先在緩沖池中放入一定數(shù)量的連接干发，當(dāng)需要建立數(shù)據(jù)庫連接時，只需從“緩沖池”中取出一個史翘，使用完畢之后再放回去铐然。我們可以通過設(shè)定連接池最大連接數(shù)來防止系統(tǒng)無盡的與數(shù)據(jù)庫連接。更為重要的是我們可以通過連接池的管理機制監(jiān)視數(shù)據(jù)庫的連接的數(shù)量?使用情況恶座，為系統(tǒng)開發(fā)?測試及性能調(diào)整提供依據(jù)。

2沥阳、服務(wù)器自帶的連接池

JDBC的API中沒有提供連接池的方法跨琳。一些大型的WEB應(yīng)用服務(wù)器如BEA的WebLogic和IBM的WebSphere等提供了連接池的機制，但是必須有其第三方的專用類方法支持連接池的用法桐罕。

連接池關(guān)鍵問題分析

1脉让、并發(fā)問題

為了使連接管理服務(wù)具有最大的通用性，必須考慮多線程環(huán)境功炮，即并發(fā)問題溅潜。這個問題相對比較好解決，因為Java語言自身提供了對并發(fā)管理的支持薪伏，使用synchronized關(guān)鍵字即可確保線程是同步的滚澜。使用方法為直接在類方法前面加上synchronized關(guān)鍵字，如：

    public synchronized Connection getConnection()

2嫁怀、多數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和多用戶

對于大型的企業(yè)級應(yīng)用设捐，常常需要同時連接不同的數(shù)據(jù)庫（如連接Oracle和Sybase）借浊。如何連接不同的數(shù)據(jù)庫呢？我們采用的策略是：設(shè)計一個符合單例模式的連接池管理類萝招，在連接池管理類的唯一實例被創(chuàng)建時讀取一個資源文件蚂斤，其中資源文件中存放著多個數(shù)據(jù)庫的url地址（）?用戶名（）?密碼（）等信息。如tx.url=172.21.15.123：5000/tx_it槐沼，tx.user=yang曙蒸，tx.password=yang321。根據(jù)資源文件提供的信息岗钩，創(chuàng)建多個連接池類的實例纽窟，每一個實例都是一個特定數(shù)據(jù)庫的連接池。連接池管理類實例為每個連接池實例取一個名字凹嘲，通過不同的名字來管理不同的連接池师倔。
對于同一個數(shù)據(jù)庫有多個用戶使用不同的名稱和密碼訪問的情況，也可以通過資源文件處理周蹭，即在資源文件中設(shè)置多個具有相同url地址趋艘，但具有不同用戶名和密碼的數(shù)據(jù)庫連接信息。

3凶朗、事務(wù)處理

我們知道瓷胧，事務(wù)具有原子性，此時要求對數(shù)據(jù)庫的操作符合“ALL-ALL-NOTHING”原則,即對于一組SQL語句要么全做棚愤，要么全不做搓萧。
在Java語言中，Connection類本身提供了對事務(wù)的支持宛畦，可以通過設(shè)置Connection的AutoCommit屬性為false,然后顯式的調(diào)用commit或rollback方法來實現(xiàn)瘸洛。但要高效的進行Connection復(fù)用，就必須提供相應(yīng)的事務(wù)支持機制次和》蠢撸可采用每一個事務(wù)獨占一個連接來實現(xiàn)，這種方法可以大大降低事務(wù)管理的復(fù)雜性踏施。

4石蔗、連接池的分配與釋放

連接池的分配與釋放，對系統(tǒng)的性能有很大的影響畅形。合理的分配與釋放养距，可以提高連接的復(fù)用度，從而降低建立新連接的開銷日熬，同時還可以加快用戶的訪問速度棍厌。

對于連接的管理可使用空閑池。即把已經(jīng)創(chuàng)建但尚未分配出去的連接按創(chuàng)建時間存放到一個空閑池中。每當(dāng)用戶請求一個連接時定铜，系統(tǒng)首先檢查空閑池內(nèi)有沒有空閑連接阳液。如果有就把建立時間最長（通過容器的順序存放實現(xiàn)）的那個連接分配給他（實際是先做連接是否有效的判斷，如果可用就分配給用戶揣炕，如不可用就把這個連接從空閑池刪掉帘皿，重新檢測空閑池是否還有連接）；如果沒有則檢查當(dāng)前所開連接池是否達到連接池所允許的最大連接數(shù)（maxConn）,如果沒有達到畸陡，就新建一個連接鹰溜，如果已經(jīng)達到，就等待一定的時間（timeout）丁恭。如果在等待的時間內(nèi)有連接被釋放出來就可以把這個連接分配給等待的用戶曹动，如果等待時間超過預(yù)定時間timeout,則返回空值（null）。系統(tǒng)對已經(jīng)分配出去正在使用的連接只做計數(shù)牲览，當(dāng)使用完后再返還給空閑池墓陈。對于空閑連接的狀態(tài)，可開辟專門的線程定時檢測第献，這樣會花費一定的系統(tǒng)開銷贡必，但可以保證較快的響應(yīng)速度。也可采取不開辟專門線程庸毫，只是在分配前檢測的方法仔拟。

5、連接池的配置與維護

連接池中到底應(yīng)該放置多少連接飒赃，才能使系統(tǒng)的性能最佳利花？系統(tǒng)可采取設(shè)置最小連接數(shù)（minConn）和最大連接數(shù)（maxConn）來控制連接池中的連接。最小連接數(shù)是系統(tǒng)啟動時連接池所創(chuàng)建的連接數(shù)载佳。如果創(chuàng)建過多炒事，則系統(tǒng)啟動就慢，但創(chuàng)建后系統(tǒng)的響應(yīng)速度會很快蔫慧；如果創(chuàng)建過少羡洛，則系統(tǒng)啟動的很快，響應(yīng)起來卻慢藕漱。這樣，可以在開發(fā)時崭闲，設(shè)置較小的最小連接數(shù)肋联，開發(fā)起來會快，而在系統(tǒng)實際使用時設(shè)置較大的刁俭，因為這樣對訪問客戶來說速度會快些橄仍。最大連接數(shù)是連接池中允許連接的最大數(shù)目，具體設(shè)置多少，要看系統(tǒng)的訪問量侮繁，可通過反復(fù)測試虑粥，找到最佳點。

如何確保連接池中的最小連接數(shù)呢宪哩？有動態(tài)和靜態(tài)兩種策略娩贷。動態(tài)即每隔一定時間就對連接池進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)連接數(shù)量小于最小連接數(shù)锁孟，則補充相應(yīng)數(shù)量的新連接,以保證連接池的正常運轉(zhuǎn)彬祖。靜態(tài)是發(fā)現(xiàn)空閑連接不夠時再去檢查。

連接池的實現(xiàn)

1品抽、連接池模型

本文討論的連接池包括一個連接池類（DBConnectionPool）和一個連接池管理類（DBConnetionPoolManager）储笑。連接池類是對某一數(shù)據(jù)庫所有連接的“緩沖池”，主要實現(xiàn)以下功能：①從連接池獲取或創(chuàng)建可用連接圆恤；②使用完畢之后突倍，把連接返還給連接池；③在系統(tǒng)關(guān)閉前盆昙，斷開所有連接并釋放連接占用的系統(tǒng)資源羽历；④還能夠處理無效連接（原來登記為可用的連接，由于某種原因不再可用弱左，如超時窄陡，通訊問題），并能夠限制連接池中的連接總數(shù)不低于某個預(yù)定值和不超過某個預(yù)定值拆火。

連接池管理類是連接池類的外覆類（wrapper）,符合單例模式跳夭，即系統(tǒng)中只能有一個連接池管理類的實例。其主要用于對多個連接池對象的管理们镜，具有以下功能：①裝載并注冊特定數(shù)據(jù)庫的JDBC驅(qū)動程序币叹；②根據(jù)屬性文件給定的信息，創(chuàng)建連接池對象模狭；③為方便管理多個連接池對象颈抚，為每一個連接池對象取一個名字，實現(xiàn)連接池名字與其實例之間的映射嚼鹉；④跟蹤客戶使用連接情況贩汉，以便需要是關(guān)閉連接釋放資源。連接池管理類的引入主要是為了方便對多個連接池的使用和管理锚赤，如系統(tǒng)需要連接不同的數(shù)據(jù)庫匹舞，或連接相同的數(shù)據(jù)庫但由于安全性問題，需要不同的用戶使用不同的名稱和密碼线脚。

2赐稽、連接池實現(xiàn)

下面給出連接池類和連接池管理類的主要屬性及所要實現(xiàn)的基本接口：
復(fù)制內(nèi)容到剪貼板
代碼:

public class DBConnectionPool implements TimerListener{ 
      private int checkedOut;//已被分配出去的連接數(shù) 
      private ArrayList freeConnections=new ArrayList();
      //容器叫榕，空閑池，根據(jù)//創(chuàng)建時間順序存放已創(chuàng)建但尚未分配出去的連接 
      private int minConn;//連接池里連接的最小數(shù)量 
      private int maxConn;//連接池里允許存在的最大連接數(shù) 
      private String name;//為這個連接池取個名字姊舵，方便管理 
      private String password;//連接數(shù)據(jù)庫時需要的密碼 
      private String url;//所要創(chuàng)建連接的數(shù)據(jù)庫的地址 
      private String user;//連接數(shù)據(jù)庫時需要的用戶名 
      public Timer timer;//定時器 
      public DBConnectionPool(String name,String URL,String user,
      String password,int maxConn)//公開的構(gòu)造函數(shù) 
      public synchronized void freeConnection(Connection con) 
      //使用完畢之后晰绎，把連接返還給空閑池 
      public synchronized Connection getConnection(long timeout)
      //得到一個連接，timeout是等待時間 
      public synchronized void release()
      //斷開所有連接括丁，釋放占用的系統(tǒng)資源 
      private Connection newConnection()
      //新建一個數(shù)據(jù)庫連接 
      public synchronized void TimerEvent() 
      //定時器事件處理函數(shù) 
} 

public class DBConnectionManager { 
      static private DBConnectionManager instance;
      //連接池管理類的唯一實例 
      static private int clients;//客戶數(shù)量 
      private ArrayList drivers=new ArrayList();
      //容器荞下，存放數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序 
      private HashMap pools = new HashMap();
      //以name/value的形式存取連接池對象的名字及連接池對象 
      static synchronized public DBConnectionManager getInstance()
      /**如果唯一的實例instance已經(jīng)創(chuàng)建，直接返回這個實例;否則躏将，調(diào)用私有構(gòu)造函數(shù)锄弱，創(chuàng)建連接池管理類的唯一實例*/ 
      private DBConnectionManager()
      //私有構(gòu)造函數(shù),在其中調(diào)用初始化函數(shù)init() 
      public void freeConnection(String name,Connection con)
      //釋放一個連接，name是一個連接池對象的名字 
      public Connection getConnection(String name)
      //從名字為name的連接池對象中得到一個連接 
      public Connection getConnection(String name,long time)
      //從名字為name的連接池對象中取得一個連接祸憋，time是等待時間 
      public synchronized void release()//釋放所有資源 
      private void createPools(Properties props)
      //根據(jù)屬性文件提供的信息会宪，創(chuàng)建一個或多個連接池 
      private void init()//初始化連接池管理類的唯一實例，由私有構(gòu)造函數(shù)調(diào)用 
      private void loadDrivers(Properties props)//裝載數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序 
}

3蚯窥、連接池使用

上面所實現(xiàn)的連接池在程序開發(fā)時如何應(yīng)用到系統(tǒng)中呢掸鹅？下面以Servlet為例說明連接池的使用。

Servlet的生命周期是：在開始建立servlet時拦赠，調(diào)用其初始化（init）方法巍沙。之后每個用戶請求都導(dǎo)致一個調(diào)用前面建立的實例的service方法的線程。最后荷鼠，當(dāng)服務(wù)器決定卸載一個servlet時句携，它首先調(diào)用該servlet的destroy方法。

根據(jù)servlet的特點允乐，我們可以在初始化函數(shù)中生成連接池管理類的唯一實例（其中包括創(chuàng)建一個或多個連接池）矮嫉。如：
復(fù)制內(nèi)容到剪貼板
代碼:

public void init() throws ServletException { 
    connMgr=DBConnectionManager.getInstance(); 
}

然后就可以在service方法中通過連接池名稱使用連接池，執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作牍疏。最后在destroy方法中釋放占用的系統(tǒng)資源蠢笋，如：
復(fù)制內(nèi)容到剪貼板
代碼:

public void destroy(){ 
    connMgr.release(); 
    super.destroy(); 
}

結(jié)束語

在使用JDBC進行與數(shù)據(jù)庫有關(guān)的應(yīng)用開發(fā)中，數(shù)據(jù)庫連接的管理是一個難點鳞陨。很多時候昨寞，連接的混亂管理所造成的系統(tǒng)資源開銷過大成為制約大型企業(yè)級應(yīng)用效率的瓶頸。對于眾多用戶訪問的Web應(yīng)用厦滤，采用數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)的系統(tǒng)在效率和穩(wěn)定性上比采用傳統(tǒng)的其他方式的系統(tǒng)要好很多援岩。本文闡述了使用JDBC訪問數(shù)據(jù)庫的技術(shù)?討論了基于連接池技術(shù)的數(shù)據(jù)庫連接管理的關(guān)鍵問題并給出了一個實現(xiàn)模型。文章所給出的是連接池管理程序的一種基本模式掏导，為提高系統(tǒng)的整體性能窄俏，在此基礎(chǔ)上還可以進行很多有意義的擴展。