数据库连接池介绍
1. 概述
连接池是一种众所周知的数据访问模式，其主要目的是减少执行数据库连接和读/写数据库操作的开销
简而言之，连接池在最基本的级别上是数据库连接缓存实现，可以对其进行配置以满足特定的需求
这里我们将对几种流行的连接池框架进行快速汇总，并学习如何从头开始实现自己的连接池。
为什么是连接池？
如果我们分析一个典型的数据库连接生命周期中涉及的步骤序列，我们就会明白为什么：
1 ) 使用数据库驱动程序打开一个到数据库的连接
2 ) 为了能进行读/写数据打开一个TCP Socket
3 ) 通过套接字读/写数据
4 ) 关闭连接
5 ) 关闭Socket
很明显，数据库连接是相当昂贵的操作，因此，在每一个可能的用例中都应该减少到最小（在边缘情况下，只是避免）。
这就是连接池实现发挥作用的地方。
通过简单地实现一个数据库连接容器（它允许我们重用许多现有的连接），我们可以有效地节省执行大量昂贵的数据库访问的成本，从而提高数据库驱动应用程序的总体性能
2. 数据库连接池框架
从实用的角度来看，考虑到可用的“企业级”连接池框架的数量，从头开始实现连接池是毫无意义的。
从一个说教的角度来看，这是本文的目标，它不是。
即便如此，在学习如何实现基本连接池之前，让我们先展示几个流行的连接池框架。
2.1. Apache Commons DBCP
让我们从Apache Commons DBCP组件开始这个快速综述，这是一个全功能的连接池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(){ }
}
在本例中，我们使用了一个带有静态块的包装类来方便地配置DBCP的属性。
下面是如何使用DBCPDataSource类获取池连接
Connection con = DBCPDataSource.getConnection();
2.2. HikariCP
接下来，让我们看一下HikariCP，这是Brett Wooldridge创建的一个闪电般快速的JDBC连接池框架（有关如何配置和充分利用HikariCP的完整详细信息，请参阅本文）：
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(){}
}
类似地，下面是如何使用HikariCPDataSource类获取池连接：
Connection con = HikariCPDataSource.getConnection();
2.3. C3PO
最后一个回顾是C3PO，它是由Steve Waldman开发的一个强大的JDBC4连接和语句池框架：
public class C3poDataSource {
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 C3poDataSource(){}
}
正如预期的那样，使用C3poDataSource类获取池连接与前面的示例类似：
Connection con = C3poDataSource.getConnection();
3. 实现自己的数据库连接池
为了更好地理解连接池的底层逻辑，让我们创建一个简单的实现。
让我们从一个松散耦合的设计开始，它只基于一个接口：
public interface ConnectionPool {
Connection getConnection();
boolean releaseConnection(Connection connection);
String getUrl();
String getUser();
String getPassword();
}
ConnectionPool接口定义基本连接池的公共API。
现在，让我们创建一个实现，它提供一些基本功能，包括获取和释放池连接：
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
}
BasicConnectionPool类虽然很幼稚，但它提供了我们期望从典型连接池实现中获得的最小功能。
简而言之，该类基于存储10个连接的ArrayList初始化连接池，这些连接可以很容易地重用。
可以使用DriverManager类和数据源实现创建JDBC连接。
由于保持连接数据库的创建不受影响要好得多，我们在create（）静态工厂方法中使用了前者。
在本例中，我们将方法放在BasicConnectionPool中，因为这是接口的唯一实现。
在一个更复杂的设计中，有多个ConnectionPool实现，最好将它放在接口中，这样可以获得更灵活的设计和更高的内聚性。
这里要强调的最相关的一点是，一旦创建了池，连接就会从池中获取，因此不需要创建新的连接。
此外，当一个连接被释放时，它实际上被返回到池中，以便其他客户端可以重用它。
与底层数据库没有任何进一步的交互，例如显式调用连接的close（）方法。
4. 使用BasicConnectionPool类
正如预期的那样，使用BasicConnectionPool类非常简单。
让我们创建一个简单的单元测试，并获得一个内存池中的H2连接：
@Test
public whenCalledgetConnection_thenCorrect() {
ConnectionPool connectionPool = BasicConnectionPool
.create("jdbc:h2:mem:test", "user", "password");
assertTrue(connectionPool.getConnection().isValid(1));
}
5. 进一步的改进和重构
当然，还有很多空间可以调整/扩展连接池实现的当前功能。
例如，我们可以重构getConnection（）方法，并添加对最大池大小的支持。如果获取了所有可用连接，并且当前池大小小于配置的最大值，则该方法将创建一个新连接。
此外，我们还可以在将连接传递给客户机之前，验证从池中获取的连接是否仍然有效。
@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;
}
注意，该方法现在抛出SQLException，这意味着我们还必须更新接口签名。
或者，我们可以添加一个方法来优雅地关闭连接池实例：
public void shutdown() throws SQLException {
usedConnections.forEach(this::releaseConnection);
for (Connection c : connectionPool) {
c.close();
}
connectionPool.clear();
}
在生产就绪的实现中，连接池应该提供一系列额外的特性，例如跟踪当前正在使用的连接的能力、对准备好的语句池的支持等等。
为了保持简洁，我们将省略如何实现这些附加特性，并保持实现的非线程安全，以保持清晰。
参考：https://www.baeldung.com/java-connection-pooling
参考：https://github.com/alibaba/druid/wiki/Druid%E8%BF%9E%E6%8E%A5%E6%B1%A0%E4%BB%8B%E7%BB%8D
