搞軟件開發(fā)，請你來談談數(shù)據(jù)庫連接池的原理吧

這次我們采取技術演進的方式來談談數(shù)據(jù)庫連接池的技術出現(xiàn)過程及其原理，以及當下最流行的開源數(shù)據(jù)庫連接池jar包。

成都創(chuàng)新互聯(lián)公司一直在為企業(yè)提供服務，多年的磨煉，使我們在創(chuàng)意設計，營銷型網站到技術研發(fā)擁有了開發(fā)經驗。我們擅長傾聽企業(yè)需求，挖掘用戶對產品需求服務價值，為企業(yè)制作有用的創(chuàng)意設計體驗。核心團隊擁有超過十年以上行業(yè)經驗，涵蓋創(chuàng)意，策化，開發(fā)等專業(yè)領域，公司涉及領域有基礎互聯(lián)網服務綿陽服務器托管、成都app軟件開發(fā)、手機移動建站、網頁設計、網絡整合營銷。

1、原理

一般來說，Java應用程序訪問數(shù)據(jù)庫的過程是 ：

①裝載數(shù)據(jù)庫驅動程序；

②通過jdbc建立數(shù)據(jù)庫連接；

③訪問數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行sql語句；

④斷開數(shù)據(jù)庫連接。

2、代碼

3、分析

程序開發(fā)過程中，存在很多問題：首先，每一次web請求都要建立一次數(shù)據(jù)庫連接。建立連接是一個費時的活動，每次都得花費0.05s～1s的時間，而且系統(tǒng)還要分配內存資源。這個時間對于一次或幾次數(shù)據(jù)庫操作，或許感覺不出系統(tǒng)有多大的開銷。可是對于現(xiàn)在的web應用，尤其是大型電子商務網站，同時有幾百人甚至幾千人在線是很正常的事。在這種情況下，頻繁的進行數(shù)據(jù)庫連接操作勢必占用很多的系統(tǒng)資源，網站的響應速度必定下降，嚴重的甚至會造成服務器的崩潰。不是危言聳聽，這就是制約某些電子商務網站發(fā)展的技術瓶頸問題。其次，對于每一次數(shù)據(jù)庫連接，使用完后都得斷開。否則，如果程序出現(xiàn)異常而未能關閉，將會導致數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的內存泄漏，最終將不得不重啟數(shù)據(jù)庫。還有，這種開發(fā)不能控制被創(chuàng)建的連接對象數(shù)，系統(tǒng)資源會被毫無顧及的分配出去，如連接過多，也可能導致內存泄漏，服務器崩潰。

上述的用戶查詢案例，如果同時有1000人訪問，就會不斷的有數(shù)據(jù)庫連接、斷開操作：

通過上面的分析，我們可以看出來，“數(shù)據(jù)庫連接”是一種稀缺的資源，為了保障網站的正常使用，應該對其進行妥善管理。其實我們查詢完數(shù)據(jù)庫后，如果不關閉連接，而是暫時存放起來，當別人使用時，把這個連接給他們使用。就避免了一次建立數(shù)據(jù)庫連接和斷開的操作時間消耗。原理如下：

由上面的分析可以看出，問題的根源就在于對數(shù)據(jù)庫連接資源的低效管理。我們知道，對于共享資源，有一個很著名的設計模式：資源池（resource pool）。該模式正是為了解決資源的頻繁分配﹑釋放所造成的問題。為解決上述問題，可以采用數(shù)據(jù)庫連接池技術。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“緩沖池”。預先在緩沖池中放入一定數(shù)量的連接，當需要建立數(shù)據(jù)庫連接時，只需從“緩沖池”中取出一個，使用完畢之后再放回去。我們可以通過設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。更為重要的是我們可以通過連接池的管理機制監(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)﹑測試及性能調整提供依據(jù)。

我們自己嘗試開發(fā)一個連接池，來為上面的查詢業(yè)務提供數(shù)據(jù)庫連接服務：

① 編寫class 實現(xiàn)DataSource 接口

② 在class構造器一次性創(chuàng)建10個連接，將連接保存LinkedList中

③ 實現(xiàn)getConnection 從 LinkedList中返回一個連接

④ 提供將連接放回連接池中方法

1、連接池代碼

2、使用連接池重構我們的用戶查詢函數(shù)

這就是數(shù)據(jù)庫連接池的原理，它大大提供了數(shù)據(jù)庫連接的利用率，減小了內存吞吐的開銷。我們在開發(fā)過程中，就不需要再關心數(shù)據(jù)庫連接的問題，自然有數(shù)據(jù)庫連接池幫助我們處理，這回放心了吧。但連接池需要考慮的問題不僅僅如此，下面我們就看看還有哪些問題需要考慮。

1、并發(fā)問題

為了使連接管理服務具有最大的通用性，必須考慮多線程環(huán)境，即并發(fā)問題。這個問題相對比較好解決，因為java語言自身提供了對并發(fā)管理的支持，使用synchronized關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關鍵字，如：

2、多數(shù)據(jù)庫服務器和多用戶

對于大型的企業(yè)級應用，常常需要同時連接不同的數(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：設計一個符合單例模式的連接池管理類，在連接池管理類的唯一實例被創(chuàng)建時讀取一個資源文件，其中資源文件中存放著多個數(shù)據(jù)庫的url地址等信息。根據(jù)資源文件提供的信息，創(chuàng)建多個連接池類的實例，每一個實例都是一個特定數(shù)據(jù)庫的連接池。連接池管理類實例為每個連接池實例取一個名字，通過不同的名字來管理不同的連接池。

對于同一個數(shù)據(jù)庫有多個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，即在資源文件中設置多個具有相同url地址，但具有不同用戶名和密碼的數(shù)據(jù)庫連接信息。

3、事務處理

我們知道，事務具有原子性，此時要求對數(shù)據(jù)庫的操作符合“all-all-nothing”原則即對于一組sql語句要么全做，要么全不做。

在java語言中，connection類本身提供了對事務的支持，可以通過設置connection的autocommit屬性為false 然后顯式的調用commit或rollback方法來實現(xiàn)。但要高效的進行connection復用，就必須提供相應的事務支持機制。可采用每一個事務獨占一個連接來實現(xiàn)，這種方法可以大大降低事務管理的復雜性。

4、連接池的分配與釋放

連接池的分配與釋放，對系統(tǒng)的性能有很大的影響。合理的分配與釋放，可以提高連接的復用度，從而降低建立新連接的開銷，同時還可以加快用戶的訪問速度。

對于連接的管理可使用空閑池。即把已經創(chuàng)建但尚未分配出去的連接按創(chuàng)建時間存放到一個空閑池中。每當用戶請求一個連接時，系統(tǒng)首先檢查空閑池內有沒有空閑連接。如果有就把建立時間最長（通過容器的順序存放實現(xiàn)）的那個連接分配給他（實際是先做連接是否有效的判斷，如果可用就分配給用戶，如不可用就把這個連接從空閑池刪掉，重新檢測空閑池是否還有連接）；如果沒有則檢查當前所開連接池是否達到連接池所允許的最大連接數(shù)（maxconn）如果沒有達到，就新建一個連接，如果已經達到，就等待一定的時間（timeout）。如果在等待的時間內有連接被釋放出來就可以把這個連接分配給等待的用戶，如果等待時間超過預定時間timeout 則返回空值（null）。系統(tǒng)對已經分配出去正在使用的連接只做計數(shù)，當使用完后再返還給空閑池。對于空閑連接的狀態(tài)，可開辟專門的線程定時檢測，這樣會花費一定的系統(tǒng)開銷，但可以保證較快的響應速度。也可采取不開辟專門線程，只是在分配前檢測的方法。

5、連接池的配置與維護

連接池中到底應該放置多少連接，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。最小連接數(shù)是系統(tǒng)啟動時連接池所創(chuàng)建的連接數(shù)。如果創(chuàng)建過多，則系統(tǒng)啟動就慢，但創(chuàng)建后系統(tǒng)的響應速度會很快；如果創(chuàng)建過少，則系統(tǒng)啟動的很快，響應起來卻慢。這樣，可以在開發(fā)時，設置較小的最小連接數(shù)，開發(fā)起來會快，而在系統(tǒng)實際使用時設置較大的，因為這樣對訪問客戶來說速度會快些。最大連接數(shù)是連接池中允許連接的最大數(shù)目，具體設置多少，要看系統(tǒng)的訪問量，可通過反復測試，找到最佳點。

如何確保連接池中的最小連接數(shù)呢？有動態(tài)和靜態(tài)兩種策略。動態(tài)即每隔一定時間就對連接池進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)連接數(shù)量小于最小連接數(shù)，則補充相應數(shù)量的新連接以保證連接池的正常運轉。靜態(tài)是發(fā)現(xiàn)空閑連接不夠時再去檢查。

理解了連接池的原理就可以了，沒有必要什么都從頭寫一遍，那樣會花費很多時間，并且性能及穩(wěn)定性也不一定滿足要求。事實上，已經存在很多流行的性能優(yōu)良的第三方數(shù)據(jù)庫連接池jar包供我們使用。如：

其中c3p0已經很久沒有更新了。DBCP更新速度很慢，基本處于不活躍狀態(tài)，而Druid和HikariCP處于活躍狀態(tài)的更新中。

PHp如何連接數(shù)據(jù)庫？

PHP鏈接數(shù)據(jù)庫有幾種方式

mysqli：

?php?

$servername?=?"localhost";?

$username?=?"username";?

$password?=?"password";?

//?創(chuàng)建連接?

$conn?=?new?mysqli($servername,?$username,?$password);?

//?檢測連接?

if?($conn-connect_error)?{

die("連接失敗:?"?.?$conn-connect_error);?

}?

echo?"連接成功";?

?

也可以使用PDO進行鏈接，前提是你必須在php.ini中開啟PDO：

?php

$servername?=?"localhost";

$username?=?"username";

$password?=?"password";

try?{

$conn?=?new?PDO("mysql:host=$servername;dbname=myDB",?$username,?$password);

echo?"連接成功";?

}

catch(PDOException?$e)

{

echo?$e-getMessage();

}

?

建議使用PDO，功能更加強大，兼容各種數(shù)據(jù)庫

php數(shù)據(jù)庫連接有連接池嗎

原本沒有，不過有些中間層的服務器組件，但如果是連mysql，php直接連已經很快了，用那些中間件反而影響性能。你也可以根據(jù)實際需求，使用pdo的長連接。

PHP網站怎么連接到數(shù)據(jù)庫？

常規(guī)方式

常規(guī)方式就是按部就班的讀取文件了。其余的話和上述方案一致。

// 讀取配置文件內容

$handle = fopen("filepath", "r"); ? ? ? ? ? ?$content = fread($handle, filesize("filepath"));123

PHP解析XML

上述兩種讀取文件，其實都是為了PHP解析XML來做準備的。關于PHP解析XML的方式的博客有很多。方式也有很多，像simplexml，XMLReader，DOM啦等等。但是對于比較小型的xml配置文件，simplexml就足夠了。

配置文件

?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?mysql

!-- 為防止出現(xiàn)意外，請按照此標準順序書寫.其實也無所謂了 --

hostlocalhost/host

userroot/user

password123456/password

dbtest/db

port3306/port/mysql12345678910

解析

?php/**

* 作為解析XML配置文件必備工具

*/class XMLUtil {

public static $dbconfigpath = "./db.config.xml"; ? ?public static function getDBConfiguration() {

$dbconfig = array (); ? ? ? ?try { ? ? ? ? ? ?// 讀取配置文件內容

$handle = fopen(self::$dbconfigpath, "r"); ? ? ? ? ? ?$content = fread($handle, filesize(self::$dbconfigpath)); ? ? ? ? ? ?// 獲取xml文檔根節(jié)點，進而獲取相關的數(shù)據(jù)庫信息

$mysql = simplexml_load_string($content); ? ? ? ? ? ?// 將獲取到的xml節(jié)點信息賦值給關聯(lián)數(shù)組，方便接下來的方法調用

$dbconfig['host'] = $mysql-host; ? ? ? ? ? ?$dbconfig['user'] = $mysql-user; ? ? ? ? ? ?$dbconfig['password'] = $mysql-password; ? ? ? ? ? ?$dbconfig['db'] = $mysql-db; ? ? ? ? ? ?$dbconfig['port'] = $mysql-port; ? ? ? ? ? ?// 將配置信息以關聯(lián)數(shù)組的形式返回

return $dbconfig;

} catch ( Exception $e ) { ? ? ? ? ? ?throw new RuntimeException ( "mark讀取數(shù)據(jù)庫配置文件信息出錯！/markbr /" );

} ? ? ? ?return $dbconfig;

}

}1234567891011121314151617181920212223242526272829

數(shù)據(jù)庫連接池

對于PHP程序而言，優(yōu)化永無止境。而數(shù)據(jù)庫連接池就在一定程度上起到了優(yōu)化的作用。其使得對用戶的每一個請求而言，無需每次都像數(shù)據(jù)庫申請鏈接資源。而是通過已存在的數(shù)據(jù)庫連接池中的鏈接來返回，從時間上，效率上，都是一個大大的提升。

于是，這里簡單的模擬了一下數(shù)據(jù)庫連接池的實現(xiàn)。核心在于維護一個“池”。

從池子中取，用畢，歸還給池子。

?php/**x

* ?PHP中的數(shù)據(jù)庫 工具類設計

* ?郭璞

* ?2016年12月23日

*

**/class DbHelper { ? ?private $dbconfig; ? ?private $dbpool; ? ?public $poolsize; ? ?public function __construct($poolsize = 20) { ? ? ? ?if (! file_exists ( "./utils.php" )) { ? ? ? ? ? ?throw new RuntimeException ( "markutils.php文件丟失，無法進行配置文件的初始化操作！/markbr /" );

}else {

require './utils.php';

} ? ? ? ?// 初始化 配置文件信息

$this-dbconfig = XMLUtil::getDBConfiguration (); ? ? ? ?// 準備好數(shù)據(jù)庫連接池“偽隊列”

$this-poolsize = $poolsize;

$this-dbpool = array (); ? ? ? ?for($index = 1; $index = $this-poolsize; $index ++) {

$conn = mysqli_connect ( $this-dbconfig ['host'], $this-dbconfig ['user'], $this-dbconfig ['password'], $this-dbconfig ['db'] ) or die ( "mark連接數(shù)據(jù)庫失??！/markbr /" );

array_push ( $this-dbpool, $conn );

}

} ? ?/**

* 從數(shù)據(jù)庫連接池中獲取一個數(shù)據(jù)庫鏈接資源

*

* @throws ErrorException

* @return mixed

*/

public function getConn() { ? ? ? ?if (count ( $this-dbpool ) = 0) { ? ? ? ? ? ?throw new ErrorException ( "mark數(shù)據(jù)庫連接池中已無鏈接資源，請稍后重試!/mark" );

} else { ? ? ? ? ? ?return array_pop ( $this-dbpool );

}

} ? ?/**

* 將用完的數(shù)據(jù)庫鏈接資源放回到數(shù)據(jù)庫連接池

*

* @param unknown $conn

* @throws ErrorException

*/

public function release($conn) { ? ? ? ?if (count ( $this-dbpool ) = $this-poolsize) { ? ? ? ? ? ?throw new ErrorException ( "mark數(shù)據(jù)庫連接池已滿/markbr /" );

} else {

array_push ( $this-dbpool, $conn );

}

}

}