原文:http://www.cubrid.org/blog/dev-platform/understanding-jdbc-internals-and-timeout-configuration/
恰當?shù)腏DBC超時設置能夠有效地減少服務失效的時間嘹屯。本文將對數(shù)據庫的各種超時設置及其設置方法做介紹械哟。
真實案例：應用服務器在遭到DDos攻擊后無法響應
在遭到DDos攻擊后，整個服務都垮掉了怜森。由于第四層交換機不堪重負速挑，網絡變得無法連接，從而導致業(yè)務系統(tǒng)也無法正常運轉副硅。安全組很快屏蔽了所有的DDos攻擊姥宝，并恢復了網絡，但業(yè)務系統(tǒng)卻還是無法工作恐疲。 通過分析系統(tǒng)的thread dump發(fā)現(xiàn)腊满，業(yè)務系統(tǒng)停在了JDBC API的調用上套么。20分鐘后，系統(tǒng)仍處于WAITING狀態(tài)碳蛋，無法響應胚泌。30分鐘后，系統(tǒng)拋出異常疮蹦，服務恢復正常诸迟。
為什么我們明明將query timeout設置成了3秒，系統(tǒng)卻持續(xù)了30分鐘的WAITING狀態(tài)愕乎？為什么30分鐘后系統(tǒng)又恢復正常了阵苇？
當你對理解了JDBC的超時設置后，就能找到問題的答案感论。
為什么我們要了解JDBC
當遇到性能問題或系統(tǒng)出錯時绅项，業(yè)務系統(tǒng)和數(shù)據庫通常是我們最關心的兩個部分。在公司里比肄，這兩個部分是交由兩個不同的部門來負責的快耿，因此各個部門都會集中精力地在自身領域內尋找問題，這樣的話芳绩，在業(yè)務系統(tǒng)和數(shù)據庫之間的部分就會成為一個盲區(qū)掀亥。對于Java應用而言，這個盲區(qū)就是DBCP數(shù)據庫連接池和JDBC妥色，本文將集中介紹JDBC搪花。
什么是JDBC
JDBC是Java應用中用來連接關系型數(shù)據庫的標準API。Sun公司一共定義了4種類型的JDBC嘹害，我們主要使用的是第4種撮竿，該類型的Driver完全由Java代碼實現(xiàn)，通過使用socket與數(shù)據庫進行通信笔呀。
第4種類型的JDBC通過socket對字節(jié)流進行處理幢踏，因此也會有一些基本網絡操作，類似于HttpClient這種用于網絡操作的代碼庫许师。當在網絡操作中遇到問題的時候房蝉，將會消耗大量的cpu資源，并且失去響應超時枯跑。如果你之前用過HttpClient惨驶，那么你一定遇到過未設置timeout造成的錯誤。同樣敛助，第4種類型的JDBC，若沒有合理地設置socket timeout屋确，也會有相同的錯誤——連接被阻塞纳击。
接下來续扔，就讓我們來學習一下如何正確地設置socket timeout，以及需要考慮的問題焕数。
**應用與數(shù)據庫間的timeout層級 **
上圖展示了簡化后應用與數(shù)據庫間的timeout層級纱昧。（譯者注：WAS/BLOC是作者公司的具體應用名稱，無需深究） 高級別的timeout依賴于低級別的timeout堡赔，只有當?shù)图墑e的timeout無誤時识脆，高級別的timeout才能確保正常。例如善已，當socket timeout出現(xiàn)問題時灼捂，高級別的statement timeout和transaction timeout都將失效。
我們收到的很多評論中提到：
即使設置了statement timeout换团，當網絡出錯時悉稠，應用也無法從錯誤中恢復。
statement timeout無法處理網絡連接失敗時的超時艘包，它能做的僅僅是限制statement的操作時間的猛。網絡連接失敗時的timeout必須交由JDBC來處理。
JDBC的socket timeout會受到操作系統(tǒng)socket timeout設置的影響想虎，這就解釋了為什么在之前的案例中卦尊，JDBC連接會在網絡出錯后阻塞30分鐘，然后又奇跡般恢復舌厨，即使我們并沒有對JDBC的socket timeout進行設置岂却。
DBCP連接池位于圖2的左側，你會發(fā)現(xiàn)timeout層級與DBCP是相互獨立的邓线。DBCP負責的是數(shù)據庫連接的創(chuàng)建和管理淌友，并不干涉timeout的處理。當連接在DBCP中創(chuàng)建骇陈，或是DBCP發(fā)送校驗query檢查連接有效性的時候震庭，socket timeout將會影響這些過程，但并不直接對應用造成影響你雌。
當在應用中調用DBCP的getConnection()方法時器联，你可以設置獲取數(shù)據庫連接的超時時間，但是這和JDBC的timeout毫不相關婿崭。
什么是Transaction Timeout
transaction timeout一般存在于框架（Spring, EJB）或應用級拨拓。
transaction timeout或許是個相對陌生的概念，簡單地說氓栈，transaction timeout就是“Statement Timeout * N（需要執(zhí)行的statement數(shù)量） + @（垃圾回收等其他時間）”渣磷。transaction timeout用來限制執(zhí)行statement的總時長。
例如授瘦，假設執(zhí)行一個statement需要0.1秒醋界，那么執(zhí)行少量statement不會有什么問題竟宋，但若是要執(zhí)行100,000個statement則需要10,000秒（約7個小時）。這時形纺，transaction timeout就派上用場了丘侠。EJB CMT (Container Managed Transaction)就是一種典型的實現(xiàn)，它提供了多種方法供開發(fā)者選擇逐样。但我們并不使用EJB蜗字，Spring的transaction timeout設置會更常用一些。在Spring中脂新，你可以使用下面展示的XML或是在源碼中使用@Transactional注解來進行設置挪捕。
<tx:attributes>
<tx:method name=“…” timeout=“3″/>
</tx:attributes>
Spring提供的transaction timeout配置非常簡單，它會記錄每個事務的開始時間和消耗時間戏羽，當特定的事件發(fā)生時就會對消耗時間做校驗担神，當超出timeout值時將拋出異常。
Spring中始花，數(shù)據庫連接被保存在ThreadLocal里妄讯，這被稱為事務同步（Transaction Synchronization），與此同時酷宵，事務的開始時間和消耗時間也被保存下來亥贸。當使用這種代理連接創(chuàng)建statement時，就會校驗事務的消耗時間浇垦。
EJB CMT的實現(xiàn)方式與之類似炕置，其結構本身也十分簡單。 當你選用的容器或框架并不支持transaction timeout這一特性男韧，你可以考慮自己來實現(xiàn)朴摊。transaction timeout并沒有標準的API。Lucy框架的1.5和1.6版本都不支持transaction timeout此虑，但是你可以通過使用Spring的Transaction Manager來達到與之同樣的效果甚纲。 假設某個事務中包含5個statement，每個statement的執(zhí)行時間是200ms朦前，其他業(yè)務邏輯的執(zhí)行時間是100ms介杆，那么transaction timeout至少應該設置為1,100ms（200 * 5 + 100）。
什么是Statement Timeout韭寸？
statement timeout用來限制statement的執(zhí)行時長春哨，timeout的值通過調用JDBC的java.sql.Statement.setQueryTimeout(int timeout) API進行設置。不過現(xiàn)在開發(fā)者已經很少直接在代碼中設置恩伺，而多是通過框架來進行設置赴背。 以iBatis為例，statement timeout的默認值可以通過sql-map-config.xml中的defaultStatementTimeout 屬性進行設置。同時癞尚，你還可以設置sqlmap中select耸三，insert乱陡，update標簽的timeout屬性浇揩，從而對不同sql語句的超時時間進行獨立的配置。 如果你使用的是Lucy1.5或1.6版本憨颠，通過設置queryTimeout屬性可以在datasource層面對statement timeout進行設置胳徽。 statement timeout的具體值需要依據應用本身的特性而定，并沒有可供推薦的配置爽彤。
JDBC的statement timeout處理過程
不同的關系型數(shù)據庫养盗，以及不同的JDBC驅動，其statement timeout處理過程會有所不同适篙。其中往核，Oracle和MS SQLServer的處理相類似，MySQL和CUBRID類似嚷节。
Oracle JDBC Statement的QueryTimeout處理過程
- 通過調用Connection的createStatement()方法創(chuàng)建statement
- 調用Statement的executeQuery()方法
- statement通過自身connection將query發(fā)送給Oracle數(shù)據庫
- statement在OracleTimeoutPollingThread（每個classloader一個）上進行注冊
- 達到超時時間
- OracleTimeoutPollingThread調用OracleStatement的cancel()方法
- 通過connection向正在執(zhí)行的query發(fā)送cancel消息
JTDS (MS SQLServer) Statement的QueryTimeout處理過程
- 通過調用Connection的createStatement()方法創(chuàng)建statement
- 調用Statement的executeQuery()方法
- statement通過自身connection將query發(fā)送給MS SqlServer數(shù)據庫
- statement在TimerThread上進行注冊
- 達到超時時間
- TimerThread調用JtdsStatement實例中的
TsdCore.cancel()方法 - 通過ConnectionJDBC向正在執(zhí)行的query發(fā)送cancel消息
MySQL JDBC Statement的QueryTimeout處理過程（5.0.8）
- 通過調用
Connection.createStatement()方法創(chuàng)建statement
- 調用
Statement.executeQuery()方法 - statement通過自身connection將query發(fā)送給MySQL數(shù)據庫
- statement創(chuàng)建一個新的timeout-execution線程用于超時處理
- 5.1版本后改為每個connection分配一個timeout-execution線程
- 向timeout-execution線程進行注冊
- 達到超時時間
- timeout-execution線程創(chuàng)建一個和statement配置相同的connection
- 使用新創(chuàng)建的connection向超時query發(fā)送cancel query（
KILL QUERY“connectionId”）
CUBRID JDBC Statement的QueryTimeout處理過程
- 通過調用Connection的createStatement()方法創(chuàng)建statement
- 調用Statement的executeQuery()方法
- statement通過自身connection將query發(fā)送給CUBRID數(shù)據庫
- statement創(chuàng)建一個新的timeout-execution線程用于超時處理
- 5.1版本后改為每個connection分配一個timeout-execution線程 6. 向timeout-execution線程進行注冊
- 達到超時時間
- TimerThread調用JtdsStatement實例中的TsdCore.cancel()方法
- timeout-execution線程創(chuàng)建一個和statement配置相同的connection
- 使用新創(chuàng)建的connection向超時query發(fā)送cancel消息
什么是JDBC的socket timeout聂儒？
第4種類型的JDBC使用socket與數(shù)據庫連接，數(shù)據庫并不對應用與數(shù)據庫間的連接超時進行處理硫痰。 JDBC的socket timeout在數(shù)據庫被突然停掉或是發(fā)生網絡錯誤（由于設備故障等原因）時十分重要衩婚。由于TCP/IP的結構原因，socket沒有辦法探測到網絡錯誤效斑，因此應用也無法主動發(fā)現(xiàn)數(shù)據庫連接斷開非春。如果沒有設置socket timeout的話，應用在數(shù)據庫返回結果前會無期限地等下去缓屠，這種連接被稱為dead connection奇昙。 為了避免dead connections，socket必須要有超時配置敌完。socket timeout可以通過JDBC設置储耐，socket timeout能夠避免應用在發(fā)生網絡錯誤時產生無休止等待的情況，縮短服務失效的時間蠢挡。
不推薦使用socket timeout來限制statement的執(zhí)行時長弧岳，因此socket timeout的值必須要高于statement timeout，否則业踏，socket timeout將會先生效禽炬，這樣statement timeout就變得毫無意義，也無法生效勤家。
下面展示了socket timeout的兩個設置項腹尖，不同的JDBC驅動其配置方式會有所不同。
- socket連接時的timeout：通過Socket.connect(SocketAddress endpoint, int timeout)設置
- socket讀寫時的timeout：通過Socket.setSoTimeout(int timeout)設置
通過查看CUBRID伐脖，MySQL热幔，MS SQL Server (JTDS)和Oracle的JDBC驅動源碼乐设，我們發(fā)現(xiàn)所有的驅動內部都是使用上面的2個API來設置socket timeout的。
下面是不同驅動的socket timeout配置方式绎巨。
| JDBC Driver | connectTimeout配置項 | socketTimeout配置項 | url格式 | 示例 |
|---|---|---|---|---|
| MySQL Driver | connectTimeout（默認值：0近尚，單位：ms） | socketTimeout（默認值：0，單位：ms） | jdbc:mysql://[host:port],[host:port]…/[database][?propertyName1][=propertyValue1][&propertyName2][=propertyValue2]… | jdbc:mysql://xxx.xx.xxx.xxx:3306/database?connectTimeout=60000&socketTimeout=60000 |
| MS-SQL DriverjTDS Driver | loginTimeout（默認值：0场勤，單位：s） | socketTimeout（默認值：0戈锻，單位：s） | jdbc:jtds:<server_type>://<server>[:<port>][/<database>][;<property>=<value>[;...]] | jdbc:jtds:sqlserver://server:port/database;loginTimeout=60;socketTimeout=60 |
| Oracle Thin Driver | oracle.net.CONNECT_TIMEOUT （默認值：0，單位：ms） | oracle.jdbc.ReadTimeout（默認值：0和媳，單位：ms） | 不支持通過url配置格遭，只能通過OracleDatasource.setConnectionProperties() API設置，使用DBCP時可以調用BasicDatasource.setConnectionProperties()或BasicDatasource.addConnectionProperties()進行設置 | - |
| CUBRID Thin Driver | 無獨立配置項（默認值：5,000留瞳，單位：ms） | 無獨立配置項（默認值：5,000拒迅，單位：ms） | - | - |
-
connectTimeout和socketTimeout的默認值為0時，timeout不生效她倘。 - 除了調用DBCP的API以外璧微，還可以通過properties屬性進行配置。
通過properties屬性進行配置時帝牡，需要傳入key為“connectionProperties”的鍵值對往毡，value的格式為“[propertyName=property;]*”。下面是iBatis中的properties配置靶溜。
Xml代碼
<transactionManager type=“JDBC”>
<dataSource type=“com.nhncorp.lucy.db.DbcpDSFactory”>
….
<property name=“connectionProperties” value=“oracle.net.CONNECT_TIMEOUT=6000;oracle.jdbc.ReadTimeout=6000″/>
</dataSource>
</transactionManager>
操作系統(tǒng)的socket timeout配置
如果不設置socket timeout或connect timeout开瞭，應用多數(shù)情況下是無法發(fā)現(xiàn)網絡錯誤的。因此罩息，當網絡錯誤發(fā)生后嗤详，在連接重新連接成功或成功接收到數(shù)據之前，應用會無限制地等下去瓷炮。但是葱色，通過本文開篇處的實際案例我們發(fā)現(xiàn)，30分鐘后應用的連接問題奇跡般的解決了娘香，這是因為操作系統(tǒng)同樣能夠對socket timeout進行配置苍狰。公司的Linux服務器將socket timeout設置為了30分鐘，從而會在操作系統(tǒng)的層面對網絡連接做校驗烘绽，因此即使JDBC的socket timeout設置為0淋昭，由網絡錯誤造成的數(shù)據庫連接問題的持續(xù)時間也不會超過30分鐘。
通常安接，應用會在調用Socket.read()時由于網絡問題被阻塞住翔忽，而很少在調用Socket.write()時進入waiting狀態(tài)，這取決于網絡構成和錯誤類型。當Socket.write()被調用時歇式，數(shù)據被寫入到操作系統(tǒng)內核的緩沖區(qū)驶悟，控制權立即回到應用手上。因此材失，一旦數(shù)據被寫入內核緩沖區(qū)痕鳍，Socket.write()調用就必然會成功。但是豺憔，如果系統(tǒng)內核緩沖區(qū)由于某種網絡錯誤而滿了的話额获，Socket.write()也會進入waiting狀態(tài)。這種情況下恭应，操作系統(tǒng)會嘗試重新發(fā)包，當達到重試的時間限制時耘眨，將產生系統(tǒng)錯誤昼榛。在我們公司，重新發(fā)包的超時時間被設置為15分鐘剔难。
至此胆屿，我已經對JDBC的內部操作做了講解，希望能夠讓大家學會如何正確的配置超時時間偶宫，從而減少錯誤的發(fā)生非迹。
最后，我將列出一些常見的問題纯趋。
FAQ
Q1. **我已經使用Statement.setQueryTimeout()方法設置了查詢超時憎兽，但在網絡出錯時并沒有產生作用。 **
? 查詢超時僅在socket timeout生效的前提下才有效吵冒，它并不能用來解決外部的網絡錯誤纯命，要解決這種問題，必須設置JDBC的socket timeout痹栖。
Q2. ** transaction timeout亿汞，statement timeout和socket timeout和DBCP的配置有什么關系？ **
? 當通過DBCP獲取數(shù)據庫連接時揪阿，除了DBCP獲取連接時的waitTimeout配置以外疗我，其他配置對JDBC沒有什么影響。
Q3. 如果設置了JDBC的socket timeout南捂，那DBCP連接池中處于IDLE狀態(tài)的連接是否也會在達到超時時間后被關閉吴裤？
? 不會。socket的設置只會在產生數(shù)據讀寫時生效黑毅，而不會對DBCP中的IDLE連接產生影響嚼摩。當DBCP中發(fā)生新連接創(chuàng)建，老的IDLE連接被移除，或是連接有效性校驗的時候枕面，socket設置會對其產生一定的影響愿卒，但除非發(fā)生網絡問題，否則影響很小潮秘。
Q4. **socket timeout應該設置為多少琼开？ **
? 就像我在正文中提的那樣，socket timeout必須高于statement timeout枕荞，但并沒有什么推薦值柜候。在發(fā)生網絡錯誤的時候，socket timeout將會生效躏精，但是再小心的配置也無法避免網絡錯誤的發(fā)生渣刷，只是在網絡錯誤發(fā)生后縮短服務失效的時間（如果網絡恢復正常的話）。
