Java連接池是什么？動(dòng)力節(jié)點(diǎn)小編來為大家解答。

概述

連接池是一種眾所周知的數(shù)據(jù)訪問模式。其主要目的是減少執(zhí)行數(shù)據(jù)庫連接和讀/寫數(shù)據(jù)庫操作所涉及的開銷。

在最基本的層面上， 連接池是一種數(shù)據(jù)庫連接緩存實(shí)現(xiàn) ，可以根據(jù)特定需求進(jìn)行配置。

在本教程中，我們將討論一些流行的連接池框架。然后我們將學(xué)習(xí)如何從頭開始實(shí)現(xiàn)我們自己的連接池。

為什么是連接池?

當(dāng)然，這個(gè)問題是修辭性的。

如果我們分析典型數(shù)據(jù)庫連接生命周期中涉及的步驟順序，我們就會(huì)明白為什么：

使用數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)程序打開到數(shù)據(jù)庫的連接

打開TCP 套接字以讀取/寫入數(shù)據(jù)

通過套接字讀取/寫入數(shù)據(jù)

關(guān)閉連接

關(guān)閉插座

很明顯，數(shù)據(jù)庫連接是相當(dāng)昂貴的操作，因此，在每個(gè)可能的用例中都應(yīng)該減少到最低限度(在邊緣情況下，只是避免)。

這就是連接池實(shí)現(xiàn)發(fā)揮作用的地方。

通過簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接容器，它允許我們重用許多現(xiàn)有的連接，我們可以有效地節(jié)省執(zhí)行大量昂貴的數(shù)據(jù)庫旅行的成本。這提高了我們的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)應(yīng)用程序的整體性能。

JDBC 連接池框架

從實(shí)用的角度來看，考慮到已經(jīng)可用的“企業(yè)就緒”連接池框架的數(shù)量，從頭開始實(shí)施連接池是沒有意義的。

從教學(xué)的角度來看，這是本文的目標(biāo)，事實(shí)并非如此。

盡管如此，在我們學(xué)習(xí)如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本的連接池之前，我們將首先展示一些流行的連接池框架。

1.Apache Commons DBCP

讓我們從Apache Commons DBCP Component開始，這是一個(gè)功能齊全的連接池 JDBC 框架：

public class DBCPDataSource {   
    private static BasicDataSource ds = new BasicDataSource();    
    static {
        ds.setUrl("jdbc:h2:mem:test");
        ds.setUsername("user");
        ds.setPassword("password");
        ds.setMinIdle(5);
        ds.setMaxIdle(10);
        ds.setMaxOpenPreparedStatements(100);
    }    
    public static Connection getConnection() throws SQLException {
        return ds.getConnection();
    }    
    private DBCPDataSource(){ }
}

在這種情況下，我們使用帶有靜態(tài)塊的包裝類來輕松配置 DBCP 的屬性。

以下是如何獲得與DBCPDataSource類的池連接：

Connection con = DBCPDataSource.getConnection();

2.HikariCP

現(xiàn)在讓我們看看HikariCP ，這是一個(gè)由Brett Wooldridge創(chuàng)建的閃電般快速的 JDBC 連接池框架

public class HikariCPDataSource {    
    private static HikariConfig config = new HikariConfig();
    private static HikariDataSource ds;    
    static {
        config.setJdbcUrl("jdbc:h2:mem:test");
        config.setUsername("user");
        config.setPassword("password");
        config.addDataSourceProperty("cachePrepStmts", "true");
        config.addDataSourceProperty("prepStmtCacheSize", "250");
        config.addDataSourceProperty("prepStmtCacheSqlLimit", "2048");
        ds = new HikariDataSource(config);
    }    
    public static Connection getConnection() throws SQLException {
        return ds.getConnection();
    }    
    private HikariCPDataSource(){}
}

同樣，這里是如何獲得與HikariCPDataSource類的池連接：

Connection con = HikariCPDataSource.getConnection();

3.C3P0

這篇評(píng)論的最后一篇是C3P0，這是一個(gè)由 Steve Waldman 開發(fā)的強(qiáng)大的 JDBC4 連接和語句池框架：

public class C3p0DataSource {
    private static ComboPooledDataSource cpds = new ComboPooledDataSource();
    static {
        try {
            cpds.setDriverClass("org.h2.Driver");
            cpds.setJdbcUrl("jdbc:h2:mem:test");
            cpds.setUser("user");
            cpds.setPassword("password");
        } catch (PropertyVetoException e) {
            // handle the exception
        }
    }    
    public static Connection getConnection() throws SQLException {
        return cpds.getConnection();
    }    
    private C3p0DataSource(){}
}

正如預(yù)期的那樣，使用C3p0DataSource類獲取池連接類似于前面的示例：

Connection con = C3p0DataSource.getConnection();

一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)

為了更好地理解連接池的底層邏輯，讓我們創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。

我們將從僅基于一個(gè)單一接口的松散耦合設(shè)計(jì)開始：

public interface ConnectionPool {
    Connection getConnection();
    boolean releaseConnection(Connection connection);
    String getUrl();
    String getUser();
    String getPassword();
}

ConnectionPool接口定義了基本連接池的公共 API 。

現(xiàn)在讓我們創(chuàng)建一個(gè)提供一些基本功能的實(shí)現(xiàn)，包括獲取和釋放池連接：

public class BasicConnectionPool 
  implements ConnectionPool {
    private String url;
    private String user;
    private String password;
    private List<Connection> connectionPool;
    private List<Connection> usedConnections = new ArrayList<>();
    private static int INITIAL_POOL_SIZE = 10;    
    public static BasicConnectionPool create(
      String url, String user, 
      String password) throws SQLException { 
        List<Connection> pool = new ArrayList<>(INITIAL_POOL_SIZE);
        for (int i = 0; i < INITIAL_POOL_SIZE; i++) {
            pool.add(createConnection(url, user, password));
        }
        return new BasicConnectionPool(url, user, password, pool);
    }    
    // standard constructors    
    @Override
    public Connection getConnection() {
        Connection connection = connectionPool
          .remove(connectionPool.size() - 1);
        usedConnections.add(connection);
        return connection;
    }    
    @Override
    public boolean releaseConnection(Connection connection) {
        connectionPool.add(connection);
        return usedConnections.remove(connection);
    }    
    private static Connection createConnection(
      String url, String user, String password) 
      throws SQLException {
        return DriverManager.getConnection(url, user, password);
    }   
    public int getSize() {
        return connectionPool.size() + usedConnections.size();
    }
    // standard getters
}

雖然非常幼稚，但BasicConnectionPool類提供了我們期望從典型連接池實(shí)現(xiàn)中獲得的最小功能。

簡(jiǎn)而言之，該類基于存儲(chǔ)10個(gè)連接的ArrayList初始化一個(gè)連接池，可以方便地重用。

還可以使用DriverManager類和Datasource實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建 JDBC 連接。

由于保持連接數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建不可知要好得多，我們?cè)赾reate()靜態(tài)工廠方法中使用了前者。

在這種情況下，我們將方法放在BasicConnectionPool中 ，因?yàn)檫@是接口的唯一實(shí)現(xiàn)。

在具有多個(gè)ConnectionPool實(shí)現(xiàn)的更復(fù)雜的設(shè)計(jì)中，最好將其放置在接口中，從而獲得更靈活的設(shè)計(jì)和更高水平的內(nèi)聚。

這里要強(qiáng)調(diào)的最相關(guān)的一點(diǎn)是，一旦創(chuàng)建了池，就會(huì)從池中獲取連接，因此無需創(chuàng)建新的。

此外，當(dāng)一個(gè)連接被釋放時(shí)，它實(shí)際上會(huì)返回到池中，因此其他客戶端可以重用它。

沒有與底層數(shù)據(jù)庫的進(jìn)一步交互，例如顯式調(diào)用Connection 的 close()方法。

使用BasicConnectionPool類

正如預(yù)期的那樣，使用我們的BasicConnectionPool類很簡(jiǎn)單。

讓我們創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的單元測(cè)試并獲得一個(gè)池化的內(nèi)存H2連接：

@Test
public whenCalledgetConnection_thenCorrect() {
    ConnectionPool connectionPool = BasicConnectionPool
      .create("jdbc:h2:mem:test", "user", "password"); 
    assertTrue(connectionPool.getConnection().isValid(1));
}

進(jìn)一步的改進(jìn)和重構(gòu)

當(dāng)然，還有很多空間可以調(diào)整/擴(kuò)展我們的連接池實(shí)現(xiàn)的當(dāng)前功能。

例如，我們可以重構(gòu)getConnection()方法并添加對(duì)最大池大小的支持。如果所有可用連接都被占用，并且當(dāng)前池大小小于配置的最大值，則該方法將創(chuàng)建一個(gè)新連接。

我們還可以驗(yàn)證從池中獲得的連接是否仍然存在，然后再將其傳遞給客戶端：

@Override
public Connection getConnection() throws SQLException {
    if (connectionPool.isEmpty()) {
        if (usedConnections.size() < MAX_POOL_SIZE) {
            connectionPool.add(createConnection(url, user, password));
        } else {
            throw new RuntimeException(
              "Maximum pool size reached, no available connections!");
        }
    }
    Connection connection = connectionPool
      .remove(connectionPool.size() - 1);
    if(!connection.isValid(MAX_TIMEOUT)){
        connection = createConnection(url, user, password);
    }
    usedConnections.add(connection);
    return connection;
}

請(qǐng)注意，該方法現(xiàn)在拋出SQLException，這意味著我們還必須更新接口簽名。

或者我們可以添加一個(gè)方法來優(yōu)雅地關(guān)閉我們的連接池實(shí)例：

public void shutdown() throws SQLException {
    usedConnections.forEach(this::releaseConnection);
    for (Connection c : connectionPool) {
        c.close();
    }
    connectionPool.clear();
}

在生產(chǎn)就緒的實(shí)現(xiàn)中，連接池應(yīng)該提供一堆額外的功能，例如跟蹤當(dāng)前正在使用的連接的能力，支持準(zhǔn)備好的語句池等等。