数据库连接池原理与实例解析

来源：互联网发布：知乎入门游戏键盘编辑：程序博客网时间：2024/04/30 17:41

一、应用程序直接获取数据库连接的缺点

　　用户每次请求都需要向数据库获得链接，而数据库创建连接通常需要消耗相对较大的资源，创建时间也较长。假设网站一天10万访问量，数据库服务器就需要创建10万次连接，极大的浪费数据库的资源，并且极易造成数据库服务器内存溢出、拓机。如下图所示：

二、使用数据库连接池优化程序性能

2.1、数据库连接池的基本概念

　　数据库连接是一种关键的有限的昂贵的资源,这一点在多用户的网页应用程序中体现的尤为突出.对数据库连接的管理能显著影响到整个应用程序的伸缩性和健壮性,影响到程序的性能指标.数据库连接池正式针对这个问题提出来的.数据库连接池负责分配,管理和释放数据库连接,它允许应用程序重复使用一个现有的数据库连接,而不是重新建立一个。如下图所示：

数据库连接池在初始化时将创建一定数量的数据库连接放到连接池中, 这些数据库连接的数量是由最小数据库连接数来设定的.无论这些数据库连接是否被使用,连接池都将一直保证至少拥有这么多的连接数量.连接池的最大数据库连接数量限定了这个连接池能占有的最大连接数,当应用程序向连接池请求的连接数超过最大连接数量时,这些请求将被加入到等待队列中.

数据库连接池的最小连接数和最大连接数的设置要考虑到以下几个因素:

最小连接数:是连接池一直保持的数据库连接,所以如果应用程序对数据库连接的使用量不大,将会有大量的数据库连接资源被浪费.
最大连接数:是连接池能申请的最大连接数,如果数据库连接请求超过次数,后面的数据库连接请求将被加入到等待队列中,这会影响以后的数据库操作
如果最小连接数与最大连接数相差很大:那么最先连接请求将会获利,之后超过最小连接数量的连接请求等价于建立一个新的数据库连接.不过,这些大于最小连接数的数据库连接在使用完不会马上被释放,他将被放到连接池中等待重复使用或是空间超时后被释放.

import java.sql.Connection;import java.sql.DatabaseMetaData;import java.sql.Driver;import java.sql.DriverManager;import java.sql.SQLException;import java.sql.Statement;import java.util.Enumeration;import java.util.Vector; public class ConnectionPool {     private String jdbcDriver = ""; // 数据库驱动    private String dbUrl = ""; // 数据 URL    private String dbUsername = ""; // 数据库用户名    private String dbPassword = ""; // 数据库用户密码    private String testTable = ""; // 测试连接是否可用的测试表名，默认没有测试表    private int initialConnections = 10; // 连接池的初始大小    private int incrementalConnections = 5; // 连接池自动增加的大小    private int maxConnections = 50; // 连接池最大的大小    private Vector connections = null; // 存放连接池中数据库连接的向量 , 初始时为 null// 它中存放的对象为 PooledConnection 型         public ConnectionPool(String jdbcDriver, String dbUrl, String dbUsername,                          String dbPassword) {         this.jdbcDriver = jdbcDriver;        this.dbUrl = dbUrl;        this.dbUsername = dbUsername;        this.dbPassword = dbPassword;    }         public int getInitialConnections() {        return this.initialConnections;    }         public void setInitialConnections(int initialConnections) {        this.initialConnections = initialConnections;    }         public int getIncrementalConnections() {        return this.incrementalConnections;    }         public void setIncrementalConnections(int incrementalConnections) {        this.incrementalConnections = incrementalConnections;    }         public int getMaxConnections() {        return this.maxConnections;    }         public void setMaxConnections(int maxConnections) {        this.maxConnections = maxConnections;    }         public String getTestTable() {        return this.testTable;    }         public void setTestTable(String testTable) {        this.testTable = testTable;    }         public synchronized void createPool() throws Exception {        // 确保连接池没有创建        // 假如连接池己经创建了，保存连接的向量 connections 不会为空        if (connections != null) {            return; // 假如己经创建，则返回        }        // 实例化 JDBC Driver 中指定的驱动类实例        Driver driver = (Driver) (Class.forName(this.jdbcDriver).newInstance());        DriverManager.registerDriver(driver); // 注册 JDBC 驱动程序        // 创建保存连接的向量 , 初始时有 0 个元素        connections = new Vector();        // 根据 initialConnections 中设置的值，创建连接。        createConnections(this.initialConnections);        System.out.println(" 数据库连接池创建成功！ ");    }         private void createConnections(int numConnections) throws SQLException {        // 循环创建指定数目的数据库连接        for (int x = 0; x < numConnections; x++) {            // 是否连接池中的数据库连接的数量己经达到最大？最大值由类成员 maxConnections            // 指出，假如 maxConnections 为 0 或负数，表示连接数量没有限制。            // 假如连接数己经达到最大，即退出。            if (this.maxConnections > 0 &&                this.connections.size() >= this.maxConnections) {                break;            }            //add a new PooledConnection object to connections vector            // 增加一个连接到连接池中（向量 connections 中）            try {                connections.addElement(new PooledConnection(newConnection()));            } catch (SQLException e) {                System.out.println(" 创建数据库连接失败！ " + e.getMessage());                throw new SQLException();            }            System.out.println(" 数据库连接己创建 ......");        }    }         private Connection newConnection() throws SQLException {        // 创建一个数据库连接        Connection conn = DriverManager.getConnection(dbUrl, dbUsername,                dbPassword);        // 假如这是第一次创建数据库连接，即检查数据库，获得此数据库答应支持的        // 最大客户连接数目        //connections.size()==0 表示目前没有连接己被创建        if (connections.size() == 0) {            DatabaseMetaData metaData = conn.getMetaData();            int driverMaxConnections = metaData.getMaxConnections();            // 数据库返回的 driverMaxConnections 若为 0 ，表示此数据库没有最大            // 连接限制，或数据库的最大连接限制不知道            //driverMaxConnections 为返回的一个整数，表示此数据库答应客户连接的数目            // 假如连接池中设置的最大连接数量大于数据库答应的连接数目 , 则置连接池的最大            // 连接数目为数据库答应的最大数目            if (driverMaxConnections > 0 &&                this.maxConnections > driverMaxConnections) {                this.maxConnections = driverMaxConnections;            }        }        return conn; // 返回创建的新的数据库连接    }          public synchronized Connection getConnection() throws SQLException {        // 确保连接池己被创建        if (connections == null) {            return null; // 连接池还没创建，则返回 null        }        Connection conn = getFreeConnection(); // 获得一个可用的数据库连接        // 假如目前没有可以使用的连接，即所有的连接都在使用中        while (conn == null) {            // 等一会再试            wait(250);            conn = getFreeConnection(); // 重新再试，直到获得可用的连接，假如            //getFreeConnection() 返回的为 null            // 则表明创建一批连接后也不可获得可用连接        }        return conn; // 返回获得的可用的连接    }         private Connection getFreeConnection() throws SQLException {        // 从连接池中获得一个可用的数据库连接        Connection conn = findFreeConnection();        if (conn == null) {            // 假如目前连接池中没有可用的连接            // 创建一些连接            createConnections(incrementalConnections);            // 重新从池中查找是否有可用连接            conn = findFreeConnection();            if (conn == null) {                // 假如创建连接后仍获得不到可用的连接，则返回 null                return null;            }        }        return conn;    }         private Connection findFreeConnection() throws SQLException {        Connection conn = null;        PooledConnection pConn = null;        // 获得连接池向量中所有的对象        Enumeration enumerate = connections.elements();        // 遍历所有的对象，看是否有可用的连接        while (enumerate.hasMoreElements()) {            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();            if (!pConn.isBusy()) {                // 假如此对象不忙，则获得它的数据库连接并把它设为忙                conn = pConn.getConnection();                pConn.setBusy(true);                // 测试此连接是否可用                if (!testConnection(conn)) {                    // 假如此连接不可再用了，则创建一个新的连接，                    // 并替换此不可用的连接对象，假如创建失败，返回 null                    try {                        conn = newConnection();                    } catch (SQLException e) {                        System.out.println(" 创建数据库连接失败！ " + e.getMessage());                        return null;                    }                    pConn.setConnection(conn);                }                break; // 己经找到一个可用的连接，退出            }        }        return conn; // 返回找到到的可用连接    }         private boolean testConnection(Connection conn) {        try {            // 判定测试表是否存在            if (testTable.equals("")) {                // 假如测试表为空，试着使用此连接的 setAutoCommit() 方法                // 来判定连接否可用（此方法只在部分数据库可用，假如不可用 ,                // 抛出异常）。注重：使用测试表的方法更可靠                conn.setAutoCommit(true);            } else { // 有测试表的时候使用测试表测试                //check if this connection is valid                Statement stmt = conn.createStatement();                stmt.execute("select count(*) from " + testTable);            }        } catch (SQLException e) {            // 上面抛出异常，此连接己不可用，关闭它，并返回 false;            closeConnection(conn);            return false;        }        // 连接可用，返回 true        return true;    }         public void returnConnection(Connection conn) {        // 确保连接池存在，假如连接没有创建（不存在），直接返回        if (connections == null) {            System.out.println(" 连接池不存在，无法返回此连接到连接池中 !");            return;        }        PooledConnection pConn = null;        Enumeration enumerate = connections.elements();        // 遍历连接池中的所有连接，找到这个要返回的连接对象        while (enumerate.hasMoreElements()) {            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();            // 先找到连接池中的要返回的连接对象            if (conn == pConn.getConnection()) {                // 找到了 , 设置此连接为空闲状态                pConn.setBusy(false);                break;            }        }    }          public synchronized void refreshConnections() throws SQLException {        // 确保连接池己创新存在        if (connections == null) {            System.out.println(" 连接池不存在，无法刷新 !");            return;        }        PooledConnection pConn = null;        Enumeration enumerate = connections.elements();        while (enumerate.hasMoreElements()) {            // 获得一个连接对象            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();            // 假如对象忙则等 5 秒 ,5 秒后直接刷新            if (pConn.isBusy()) {                wait(5000); // 等 5 秒            }            // 关闭此连接，用一个新的连接代替它。            closeConnection(pConn.getConnection());            pConn.setConnection(newConnection());            pConn.setBusy(false);        }    }         public synchronized void closeConnectionPool() throws SQLException {        // 确保连接池存在，假如不存在，返回        if (connections == null) {            System.out.println(" 连接池不存在，无法关闭 !");            return;        }        PooledConnection pConn = null;        Enumeration enumerate = connections.elements();        while (enumerate.hasMoreElements()) {            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();            // 假如忙，等 5 秒            if (pConn.isBusy()) {                wait(5000); // 等 5 秒            }            //5 秒后直接关闭它            closeConnection(pConn.getConnection());            // 从连接池向量中删除它            connections.removeElement(pConn);        }        // 置连接池为空        connections = null;    }         private void closeConnection(Connection conn) {        try {            conn.close();        } catch (SQLException e) {            System.out.println(" 关闭数据库连接出错： " + e.getMessage());        }    }         private void wait(int mSeconds) {        try {            Thread.sleep(mSeconds);        } catch (InterruptedException e) {        }    }          class PooledConnection {        Connection connection = null; // 数据库连接        boolean busy = false; // 此连接是否正在使用的标志，默认没有正在使用        // 构造函数，根据一个 Connection 构告一个 PooledConnection 对象        public PooledConnection(Connection connection) {            this.connection = connection;        }         // 返回此对象中的连接        public Connection getConnection() {            return connection;        }         // 设置此对象的，连接        public void setConnection(Connection connection) {            this.connection = connection;        }         // 获得对象连接是否忙        public boolean isBusy() {            return busy;        }         // 设置对象的连接正在忙        public void setBusy(boolean busy) {            this.busy = busy;        }    }      public static void main(String[] args) {                ConnectionPool connPool                = new ConnectionPool("oracle.jdbc.driver.OracleDriver",                                     "jdbc:oracle:thin:@*.*.*.*"                                     , "name", "password");         try {            connPool.createPool();        } catch (Exception ex) {            ex.printStackTrace();        }        try {            Connection conn = connPool.getConnection();        } catch (SQLException ex1) {            ex1.printStackTrace();        }     } }

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