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什么是数据库连接池?原理及作用详解!

作者:笑洗仁动画

一、什么是数据库连接池?

连接池是connection对象的缓冲区,它里面会存放一些connection,当我们Java程序需要使用connection的时候,如果连接池中有则直接从连接池获取,不需要去新创建connection了。连接池让Java程序能够复用连接、管理连接。

二、为什么要使用连接池?

  • 因为每次创建和销毁连接都会带来较大的系统开销
  • 每次创建和销毁连接都要消耗大概0.05~1s的时间。
  • 可以防止大量用户并发访问数据库服务器。

三、连接池有哪些优势?

1、资源重用

由于数据库连接得到重用,避免了频繁创建、释放连接引起的大量性能开销。在减少系统消耗的基础上,另一方面也增进了系统运行环境的平稳性(减少内存碎片以及数据库临时进程/线程的数量)。

2、更快的系统响应速度

数据库连接池在初始化过程中,往往已经创建了若干数据库连接置于池中备用。此时连接的初始化工作均已完成。对于业务请求处理而言,直接利用现有可用连接,避免了数据库连接初始化和释放过程的时间开销,从而缩减了系统整体响应时间。

3、新的资源分配手段

对于多应用共享同一数据库的系统而言,可在应用层通过数据库连接的配置,实现数据库连接池技术,几年前也许还是个新鲜话题,对于目前的业务系统而言,如果设计中还没有考虑到连接池的应用,那么…….快在设计文档中加上这部分的内容吧。某一应用最大可用数据库连接数的限制,避免某一应用独占所有数据库资源。

4、统一的连接管理,避免数据库连接泄漏

在较为完备的数据库连接池实现中,可根据预先的连接占用超时设定,强制收回被占用连接。从而避免了常规数据库连接操作中可能出现的资源泄漏。

四、连接池的原理

  1. 连接池维护着两个容器空闲池和活动池
  2. 空闲池用于存放未使用的连接,活动池用于存放正在使用的连接,活动池中的连接使用完之后要归还回空闲池
  3. 当Java程序需要连接时,先判断空闲池中是否有连接,如果空闲池中有连接则取出一个连接放置到活动池供Java程序使用
  4. Java程序需要连接时,如果空闲池中没有连接了,则先判断活动池的连接数是否已经达到了最大连接数,如果未达到最大连接数,则会新创建一个连接放置到活动池,供Java程序使用
  5. 如果空闲池中没有连接了,活动池中的连接也已经达到了最大连接数,则不能新创建连接了,那么此时会判断是否等待超时,如果没有等待超时则需要等待活动池中的连接归还回空闲池
  6. 如果等待超时了,则可以采取多种处理方式,例如:直接抛出超时异常,或者将活动池中使用最久的连接移除掉归还回空闲池以供Java程序使用

五、手把手教你连接池的使用

51、DataSource接口

开始之前,我们需要了解一下DataSource接口。

JDBC 的数据库连接池使用 javax.sql.DataSource 来表示,DataSource 只是一个接口(通常被称为数据源),所有的Java数据库连接池都需要实现该接口。该接口通常由服务器(Weblogic, WebSphere, Tomcat)提供实现,也有一些开源组织提供实现

2、常见的连接池有哪些?

  • DBCP 是Apache提供的数据库连接池,速度相对c3p0较快,但因自身存在BUG,Hibernate3已不再提供支持
  • C3P0 是一个开源组织提供的一个数据库连接池,速度相对较慢,稳定性还可以
  • Proxool 是sourceforge下的一个开源项目数据库连接池,有监控连接池状态的功能,稳定性较c3p0差一点
  • HikariCP 俗称光连接池,是目前速度最快的连接池
  • Druid 是阿里提供的数据库连接池,据说是集DBCP 、C3P0 、Proxool 优点于一身的数据库连接池

3、使用阿里提供的Druid数据库连接池来演示

3.1、首先我们需要下载Druid的jar包

下载数据库连接池jar包:Druid.jar

下载JDBCjar包:MySQL :: MySQL Community Downloads

3.2、创建一个java项目:druidDemoProject

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3.3、在项目下创建一个lib目录,用来存放Druid.jar包

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3.4、将下载好的Druid.jar包和JDBC.jar包复制到lib目录

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3.5、加载Druid.jar包和JDBC.jar包

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如果jar包前面出现一个三角符号,说明加载完成。
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3.6、配置Druid的连接池的配置文件(将一些硬编码的数据配置到配置文件中,解决程序的硬编码问题)

配置文件的存储位置一般是类路径下:src的根目录,或者是resource目录

3.6.1、创建resource目录

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3.6.2、将resource目录标记为“资源目录”

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3.6.3、创建配置文件

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3.6.4、将需要的配置写到配置文件

#驱动类的全限定名
driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
#要连接的数据库的URL
url=jdbc:mysql://localhost:3306/test?
#用户名
username=MySQL用户名
#密码
password=MySQL密码
#初始化连接数
initialSize=5
#最大活动连接数
maxActive=10
#最大等待时间:毫秒
maxWait=1000           

3.7、代码实现

package com.fm;

import com.alibaba.druid.pool.DruidDataSourceFactory;

import javax.sql.DataSource;
import java.io.InputStream;
import java.sql.Connection;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;
import java.util.Properties;

public class DruidTest01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1. 创建一个Properties对象,让其去读取druid.properties文件
        Properties properties = new Properties();
        //将druid.properties配置文件转成字节输入流
        InputStream resourceAsStream = DruidTest01.class.getClassLoader().getResourceAsStream("druid.properties");
//        使用properties对象加载流
        properties.load(resourceAsStream);
        //使用DruidDataSourceFactory创建Druid连接池对象
        DataSource dataSource = DruidDataSourceFactory.createDataSource(properties);
//        使用连接池对象获取连接
        Connection connection01 = dataSource.getConnection();

        //创建执行SQL语句对象
        Statement statement = connection01.createStatement();

        //SQL语句
        String sql = "select * from user where id = 1";
        //执行SQL语句
        ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sql);
        while (resultSet.next()) {
            System.out.println(resultSet.getInt("id"));
            System.out.println(resultSet.getString("username"));
//            System.out.println("resultSet.getArray");
        }
        //归还连接到连接池
        connection01.close();
    }
}           
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3.8、当超出最大连接数时,会发生什么?

package com.fm;

import com.alibaba.druid.pool.DruidDataSourceFactory;

import javax.sql.DataSource;
import java.io.InputStream;
import java.sql.Connection;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;
import java.util.Properties;

public class DruidTest01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1. 创建一个Properties对象,让其去读取druid.properties文件
        Properties properties = new Properties();
        //将druid.properties配置文件转成字节输入流
        InputStream resourceAsStream = DruidTest01.class.getClassLoader().getResourceAsStream("druid.properties");
//        使用properties对象加载流
        properties.load(resourceAsStream);
        //使用DruidDataSourceFactory创建Druid连接池对象
        DataSource dataSource = DruidDataSourceFactory.createDataSource(properties);
//        使用连接池对象获取连接
        Connection connection01 = dataSource.getConnection();
        Connection connection02 = dataSource.getConnection();
        Connection connection03 = dataSource.getConnection();
        Connection connection04 = dataSource.getConnection();
        Connection connection05 = dataSource.getConnection();
        Connection connection06 = dataSource.getConnection();
        Connection connection07 = dataSource.getConnection();
        Connection connection08 = dataSource.getConnection();
        Connection connection09 = dataSource.getConnection();
        Connection connection10 = dataSource.getConnection();
        /**
         *  此时已经达到我们设置的最大连接数10
         *  当我们再次获取连接时,连接池已经没有连接了,
         *  就会根据我们的配置文件里的最大等待时间:maxWait=1000,等待一秒
         *  一秒后还没有获取到连接就会抛出异常
        */
        Connection connection11 = dataSource.getConnection();

    }
}           

执行结果:

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3.9、释放一个连接,将其归还到连接池,继续获取连接就不会报错

package com.fm;

import com.alibaba.druid.pool.DruidDataSourceFactory;

import javax.sql.DataSource;
import java.io.InputStream;
import java.sql.Connection;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;
import java.util.Properties;

public class DruidTest01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1. 创建一个Properties对象,让其去读取druid.properties文件
        Properties properties = new Properties();
        //将druid.properties配置文件转成字节输入流
        InputStream resourceAsStream = DruidTest01.class.getClassLoader().getResourceAsStream("druid.properties");
//        使用properties对象加载流
        properties.load(resourceAsStream);
        //使用DruidDataSourceFactory创建Druid连接池对象
        DataSource dataSource = DruidDataSourceFactory.createDataSource(properties);
//        使用连接池对象获取连接
        Connection connection01 = dataSource.getConnection();
        Connection connection02 = dataSource.getConnection();
        Connection connection03 = dataSource.getConnection();
        Connection connection04 = dataSource.getConnection();
        Connection connection05 = dataSource.getConnection();
        Connection connection06 = dataSource.getConnection();
        Connection connection07 = dataSource.getConnection();
        Connection connection08 = dataSource.getConnection();
        Connection connection09 = dataSource.getConnection();
        Connection connection10 = dataSource.getConnection();
        //此时已经达到我们设置的最大连接数10
        //释放一个连接,将其归还到连接池
        connection01.close();
        //此时我们再去获取连接就不会报错
        Connection connection11 = dataSource.getConnection();

    }
}
           

执行结果:正常执行

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4、Druid连接池的配置参数列表

配置 缺省 说明
name 配置这个属性的意义在于,如果存在多个数据源,监控的时候可以通过名字来区分开来。 如果没有配置,将会生成一个名字,格式是:”DataSource-” + System.identityHashCode(this)
url 连接数据库的url,不同数据库不一样。例如:mysql : jdbc:mysql://10.20.153.104:3306/druid2 oracle : jdbc:oracle:thin:@10.20.149.85:1521:ocnauto
username 连接数据库的用户名
password 连接数据库的密码。如果你不希望密码直接写在配置文件中,可以使用ConfigFilter。详细看这里:https://github.com/alibaba/druid/wiki/%E4%BD%BF%E7%94%A8ConfigFilter
driverClassName 根据url自动识别 这一项可配可不配,如果不配置druid会根据url自动识别dbType,然后选择相应的driverClassName(建议配置下)
initialSize 初始化时建立物理连接的个数。初始化发生在显示调用init方法,或者第一次getConnection时
maxActive 8 最大连接池数量
maxIdle 8 已经不再使用,配置了也没效果
minIdle 最小连接池数量
maxWait 获取连接时最大等待时间,单位毫秒。配置了maxWait之后,缺省启用公平锁,并发效率会有所下降,如果需要可以通过配置useUnfairLock属性为true使用非公平锁。
poolPreparedStatements false 是否缓存preparedStatement,也就是PSCache。PSCache对支持游标的数据库性能提升巨大,比如说oracle。在mysql下建议关闭。
maxOpenPreparedStatements -1 要启用PSCache,必须配置大于0,当大于0时,poolPreparedStatements自动触发修改为true。在Druid中,不会存在Oracle下PSCache占用内存过多的问题,可以把这个数值配置大一些,比如说100
validationQuery 用来检测连接是否有效的sql,要求是一个查询语句。如果validationQuery为null,testOnBorrow、testOnReturn、testWhileIdle都不会其作用。
testOnBorrow true 申请连接时执行validationQuery检测连接是否有效,做了这个配置会降低性能。
testOnReturn false 归还连接时执行validationQuery检测连接是否有效,做了这个配置会降低性能
testWhileIdle false 建议配置为true,不影响性能,并且保证安全性。申请连接的时候检测,如果空闲时间大于timeBetweenEvictionRunsMillis,执行validationQuery检测连接是否有效。
timeBetweenEvictionRunsMillis 有两个含义: 1)Destroy线程会检测连接的间隔时间2)testWhileIdle的判断依据,详细看testWhileIdle属性的说明
numTestsPerEvictionRun 不再使用,一个DruidDataSource只支持一个EvictionRun
minEvictableIdleTimeMillis
connectionInitSqls 物理连接初始化的时候执行的sql
exceptionSorter 根据dbType自动识别 当数据库抛出一些不可恢复的异常时,抛弃连接
filters 属性类型是字符串,通过别名的方式配置扩展插件,常用的插件有: 监控统计用的filter:stat日志用的filter:log4j防御sql注入的filter:wall
proxyFilters 类型是List,如果同时配置了filters和proxyFilters,是组合关系,并非替换关系

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