大家好，我是IT修真院上海分院第6期學(xué)員袋坑，一枚正直善良的JAVA程序員。
今天給大家分享一下灾前，修真院官網(wǎng)JAVA任務(wù)1中悠抹，jdbc數(shù)據(jù)庫連接池的原理及分析珠月。
一、背景介紹
?數(shù)據(jù)庫連接是一種關(guān)鍵的有限的昂貴的資源楔敌，這一點(diǎn)在多用戶的網(wǎng)頁應(yīng)用程序中體現(xiàn)得尤為突出啤挎。? 一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接對(duì)象均對(duì)應(yīng)一個(gè)物理數(shù)據(jù)庫連接，每次操作都打開一個(gè)物理連接卵凑，使用完都關(guān)閉連接庆聘，這樣造成系統(tǒng)的 性能低下胜臊。 數(shù)據(jù)庫連接池的解決方案是在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)建立足夠的數(shù)據(jù)庫連接，并講這些連接組成一個(gè)連接池(簡單說：在一個(gè)“池”里放了好多半成品的數(shù)據(jù)庫聯(lián)接對(duì)象)伙判，由應(yīng)用程序動(dòng)態(tài)地對(duì)池中的連接進(jìn)行申請(qǐng)象对、使用和釋放。對(duì)于多于連接池中連接數(shù)的并發(fā)請(qǐng)求澳腹，應(yīng)該在請(qǐng)求隊(duì)列中排隊(duì)等待织盼。并且應(yīng)用程序可以根據(jù)池中連接的使用率，動(dòng)態(tài)增加或減少池中的連接數(shù)酱塔。?連接池技術(shù)盡可能多地重用了消耗內(nèi)存地資源沥邻，大大節(jié)省了內(nèi)存，提高了服務(wù)器地服務(wù)效率羊娃，能夠支持更多的客戶服務(wù)唐全。通過使用連接池，將大大提高程序運(yùn)行效率蕊玷，同時(shí)邮利，我們可以通過其自身的管理機(jī)制來監(jiān)視數(shù)據(jù)庫連接的數(shù)量、使用情況等垃帅。
二延届、知識(shí)剖析
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(gè)“緩沖池”。預(yù)先在緩沖池中放入一定數(shù)量的連接贸诚，當(dāng)需要建立數(shù)據(jù)庫連接時(shí)方庭，只需從“緩沖池”中取出一個(gè)，使用完畢之后再放回去酱固。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)庫連接械念。更為重要的是我們可以通過連接池的管理機(jī)制監(jiān)視數(shù)據(jù)庫的連接的數(shù)量?使用情況，為系統(tǒng)開發(fā)?測(cè)試及性能調(diào) 整提供依據(jù)运悲。
數(shù)據(jù)庫連接池的工作原理
連接池的工作原理主要由三部分組成龄减，分別為連接池的建立、連接池中連接的使用管理班眯、連接池的關(guān)閉希停。
??????? 第一、連接池的建立署隘。一般在系統(tǒng)初始化時(shí)脖苏，連接池會(huì)根據(jù)系統(tǒng)配置建立，并在池中創(chuàng)建了幾個(gè)連接對(duì)象定踱，以便使用時(shí)能從連接池中獲取棍潘。連接池中的連接不能隨意創(chuàng)建和關(guān)閉，這樣避免了連接隨意建立和關(guān)閉造成的系統(tǒng)開銷。Java中提供了很多容器類可以方便的構(gòu)建連接池亦歉，例如Vector恤浪、Stack等。
??????? 第二肴楷、連接池的管理水由。連接池管理策略是連接池機(jī)制的核心，連接池內(nèi)連接的分配和釋放對(duì)系統(tǒng)的性能有很大的影響赛蔫。其管理策略是：
當(dāng)客戶請(qǐng)求數(shù)據(jù)庫連接時(shí)砂客，首先查看連接池中是否有空閑連接，如果存在空閑連接呵恢，則將連接分配給客戶使用鞠值；如果沒有空閑連接，則查看當(dāng)前所開的連接數(shù)是否已經(jīng)達(dá)到最大連接數(shù)渗钉，如果沒達(dá)到就重新創(chuàng)建一個(gè)連接給請(qǐng)求的客戶彤恶；如果達(dá)到就按設(shè)定的最大等待時(shí)間進(jìn)行等待，如果超出最大等待時(shí)間鳄橘，則拋出異常給客戶声离。
??????? 當(dāng)客戶釋放數(shù)據(jù)庫連接時(shí)，先判斷該連接的引用次數(shù)是否超過了規(guī)定值瘫怜，如果超過就從連接池中刪除該連接术徊，否則保留為其他客戶服務(wù)。
??????? 該策略保證了數(shù)據(jù)庫連接的有效復(fù)用鲸湃，避免頻繁的建立赠涮、釋放連接所帶來的系統(tǒng)資源開銷。
??????? 第三唤锉、連接池的關(guān)閉。當(dāng)應(yīng)用程序退出時(shí)别瞭，關(guān)閉連接池中所有的連接窿祥，釋放連接池相關(guān)的資源，該過程正好與創(chuàng)建相反蝙寨。
三晒衩、常見問題及解決方案
1、并發(fā)問題
為了使連接管理服務(wù)具有最大的通用性墙歪，必須考慮多線程環(huán)境听系，即并發(fā)問題。這個(gè)問題相對(duì)比較好解決虹菲，因?yàn)镴ava語言自身提供了對(duì)并發(fā)管理的支 持靠胜，使用synchronized關(guān)鍵字即可確保線程是同步的。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浪漠、多數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和多用戶
對(duì)于大型的企業(yè)級(jí)應(yīng)用陕习，常常需要同時(shí)連接不同的數(shù)據(jù)庫(如連接Oracle和Sybase)。如何連接不同的數(shù)據(jù)庫呢?我們采用的策略是：設(shè)計(jì) 一個(gè)符合單例模式的連接池管理類址愿，在連接池管理類的唯一實(shí)例被創(chuàng)建時(shí)讀取一個(gè)資源文件该镣，其中資源文件中存放著多個(gè)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响谓，tx.user=yang损合，tx.password=yang321。根據(jù)資源文件提 供的信息娘纷，創(chuàng)建多個(gè)連接池類的實(shí)例嫁审，每一個(gè)實(shí)例都是一個(gè)特定數(shù)據(jù)庫的連接池。連接池管理類實(shí)例為每個(gè)連接池實(shí)例取一個(gè)名字失驶，通過不同的名字來管理不同的連 接池土居。
對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)庫有多個(gè)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嬉探，即在資源文件中設(shè)置多個(gè)具有相同url地址擦耀，但具有不同用戶名和密碼的數(shù)據(jù)庫連接信息。
3涩堤、事務(wù)處理
我們知道眷蜓，事務(wù)具有原子性，此時(shí)要求對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作符合“ALL-ALL-NOTHING”原則,即對(duì)于一組SQL語句要么全做胎围，要么全不做吁系。
在Java語言中，Connection類本身提供了對(duì)事務(wù)的支持白魂，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(shí)現(xiàn)汽纤。但要高效的進(jìn)行Connection復(fù)用，就必須提供相應(yīng)的事務(wù)支持機(jī)制福荸≡唐海可采用 每一個(gè)事務(wù)獨(dú)占一個(gè)連接來實(shí)現(xiàn)，這種方法可以大大降低事務(wù)管理的復(fù)雜性敬锐。
4背传、連接池的分配與釋放
連接池的分配與釋放，對(duì)系統(tǒng)的性能有很大的影響台夺。合理的分配與釋放径玖，可以提高連接的復(fù)用度，從而降低建立新連接的開銷颤介，同時(shí)還可以加快用戶的訪問速度梳星。
對(duì)于連接的管理可使用空閑池赞赖。即把已經(jīng)創(chuàng)建但尚未分配出去的連接按創(chuàng)建時(shí)間存放到一個(gè)空閑池中。每當(dāng)用戶請(qǐng)求一個(gè)連接時(shí)丰泊，系統(tǒng)首先檢查空閑池內(nèi) 有沒有空閑連接薯定。如果有就把建立時(shí)間最長(通過容器的順序存放實(shí)現(xiàn))的那個(gè)連接分配給他(實(shí)際是先做連接是否有效的判斷，如果可用就分配給用戶瞳购，如不可用 就把這個(gè)連接從空閑池刪掉话侄，重新檢測(cè)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(dá)到連接池所允許的最大連接數(shù)(maxConn),如果沒有 達(dá)到，就新建一個(gè)連接学赛，如果已經(jīng)達(dá)到年堆，就等待一定的時(shí)間(timeout)。如果在等待的時(shí)間內(nèi)有連接被釋放出來就可以把這個(gè)連接分配給等待的用戶盏浇，如果 等待時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間timeout,則返回空值(null)变丧。系統(tǒng)對(duì)已經(jīng)分配出去正在使用的連接只做計(jì)數(shù)，當(dāng)使用完后再返還給空閑池绢掰。對(duì)于空閑連接的狀 態(tài)痒蓬，可開辟專門的線程定時(shí)檢測(cè)，這樣會(huì)花費(fèi)一定的系統(tǒng)開銷滴劲，但可以保證較快的響應(yīng)速度攻晒。也可采取不開辟專門線程，只是在分配前檢測(cè)的方法班挖。
5鲁捏、連接池的配置與維護(hù)
連接池中到底應(yīng)該放置多少連接，才能使系統(tǒng)的性能最佳?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 池中的連接萧芙。最小連接數(shù)是系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)連接池所創(chuàng)建的連接數(shù)给梅。如果創(chuàng)建過多，則系統(tǒng)啟動(dòng)就慢双揪，但創(chuàng)建后系統(tǒng)的響應(yīng)速度會(huì)很快;如果創(chuàng)建過少动羽，則系統(tǒng)啟動(dòng)的很 快，響應(yīng)起來卻慢渔期。這樣运吓，可以在開發(fā)時(shí)，設(shè)置較小的最小連接數(shù)擎场，開發(fā)起來會(huì)快羽德，而在系統(tǒng)實(shí)際使用時(shí)設(shè)置較大的几莽，因?yàn)檫@樣對(duì)訪問客戶來說速度會(huì)快些迅办。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)置多少章蚣，要看系統(tǒng)的訪問量站欺，可通過反復(fù)測(cè)試姨夹，找到最佳點(diǎn)。
如何確保連接池中的最小連接數(shù)呢?有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種策略矾策。動(dòng)態(tài)即每隔一定時(shí)間就對(duì)連接池進(jìn)行檢測(cè)磷账，如果發(fā)現(xiàn)連接數(shù)量小于最小連接數(shù)，則補(bǔ)充相應(yīng)數(shù)量的新連接,以保證連接池的正常運(yùn)轉(zhuǎn)贾虽。靜態(tài)是發(fā)現(xiàn)空閑連接不夠時(shí)再去檢查逃糟。
四、編碼實(shí)戰(zhàn)
五蓬豁、拓展思考
常見的數(shù)據(jù)庫連接池性能對(duì)比：（本文所有測(cè)試均是mysql庫）
? ?1：性能方面?hikariCP>druid>tomcat-jdbc>dbcp>c3p0 绰咽。hikariCP的高性能得益于最大限度的避免鎖競(jìng)爭(zhēng)。
? ?2：druid功能最為全面地粪，sql攔截等功能取募，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)較為全面，具有良好的擴(kuò)展性蟆技。
? ?3：綜合性能玩敏，擴(kuò)展性等方面，可考慮使用druid或者h(yuǎn)ikariCP連接池质礼。
? ?4：可開啟prepareStatement緩存旺聚，對(duì)性能會(huì)有大概20%的提升。
六几苍、參考文獻(xiàn)
https://blog.csdn.net/shuaihj/article/details/14223015
https://blog.csdn.net/zhugewendu/article/details/72870648
七翻屈、更多討論
1、從數(shù)據(jù)庫中取出一條連接需要多久妻坝？
我從本地測(cè)試伸眶，取出一條連接需要花費(fèi)0.5s左右。
2刽宪、常見的數(shù)據(jù)庫連接池有哪些厘贼？
hikariCP、druid>圣拄、tomcat-jdbc嘴秸、dbcp、c3p0
3庇谆、連接池是如何記住分發(fā)回收連接的岳掐？
使用引用計(jì)數(shù)設(shè)計(jì)模式，對(duì)連接進(jìn)行標(biāo)記饭耳。
以上就是我對(duì)數(shù)據(jù)庫連接池的原理的簡單理解及分析串述。
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