Java 链接池的工做原理

什么是链接？
链接，是咱们的编程语言与数据库交互的一种方式。咱们常常会听到这么一句话“数据库链接很昂贵“。

有人接受这种说法，殊不知道它的真正含义。所以，下面我将解释它到底是什么。

建立链接的代码片断：

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String connUrl ="jdbc:mysql://your.database.domain/yourDBname"; Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); Connection con = DriverManager.getConnection (connUrl);

当咱们建立了一个Connection对象，它在内部都执行了什么：

1.“DriverManager”检查并注册驱动程序，
2.“com.mysql.jdbc.Driver”就是咱们注册了的驱动程序，它会在驱动程序类中调用“connect(url…)”方法。
3.com.mysql.jdbc.Driver的connect方法根据咱们请求的“connUrl”，建立一个“Socket链接”，链接到IP为“your.database.domain”，默认端口3306的数据库。
4.建立的Socket链接将被用来查询咱们指定的数据库，并最终让程序返回获得一个结果。

为何昂贵？

如今让咱们谈谈为何说它“昂贵“。

若是建立Socket链接花费的时间比实际的执行查询的操做所花费的时间还要更长。

这就是咱们所说的“数据库链接很昂贵”，由于链接资源数是1，它须要每次建立一个Socket链接来访问DB。

所以，咱们将使用链接池。

链接池初始化时建立必定数量的链接，而后从链接池中重用链接，而不是每次建立一个新的。

怎样工做？

接下来咱们来看看它是如何工做，以及如何管理或重用现有的链接。

咱们使用的链接池供应者，它的内部有一个链接池管理器，当它被初始化：

1.它建立链接池的默认大小，好比指定建立5个链接对象，并把它存放在“可用”状态的任何集合或数组中。

例如，代码片断：

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...   String connUrl ="jdbc:mysql://your.database.domain/yourDBname";   String driver ="com.mysql.jdbc.Driver";   privateMap<java.sql.Connection, String> connectionPool =null;   privatevoidinitPool() {     try{       connectionPool =newHashMap<java.sql.Connection, String>();       Class.forName(driver);       java.sql.Connection con = DriverManager.getConnection(dbUrl);       for(intpoolInd = poolSize; poolInd <0; poolInd++) {         connectionPool.put(con,"AVAILABLE");       }   } ...

2.当咱们调用connectionProvider.getConnection()，而后它会从集合中获取一个链接，固然状态也会更改成“不可用”。

例如，代码片断：

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...   publicjava.sql.Connection getConnection()throwsClassNotFoundException, SQLException   {       booleanisConnectionAvailable =true;       for(Entry<java.sql.Connection, String> entry : connectionPool.entrySet()) {           synchronized(entry) {               if(entry.getValue()=="AVAILABLE") {                   entry.setValue("NOTAVAILABLE");                   return(java.sql.Connection) entry.getKey();               }               isConnectionAvailable =false;           }       }       if(!isConnectionAvailable) {           Class.forName(driver);           java.sql.Connection con = DriverManager.getConnection(connUrl);           connectionPool.put(con,"NOTAVAILABLE");           returncon;       }       returnnull;   }   ...

3.当咱们关闭获得的链接，ConnectionProvider是不会真正关闭链接。相反，只是将状态更改成“AVAILABLE”。

例如，代码片断：

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... publicvoidcloseConnection(java.sql.Connection connection)throwsClassNotFoundException, SQLException {     for(Entry<java.sql.Connection, String> entry : connectionPool.entrySet()) {         synchronized(entry) {             if(entry.getKey().equals(connection)) {                 //Getting Back the conncetion to Pool                 entry.setValue("AVAILABLE");             }         }     } } ...

基本上链接池的实际工做原理就是这样，但也有可能使用不一样的方式。

如今，你可能有一个问题，咱们是否能够创造咱们本身的链接池机制？
 
个人建议是使用已经存在的链接池机制，像C3P0，DBCP等。

DBCP链接池的自我检测

默认配置的DBCP链接池，是不对池中的链接作测试的，有时链接已断开了，但DBCP链接池不知道，还觉得链接是好的呢。

应用从池中取出这样的链接访问数据库必定会报错。这也是好多人不喜欢DBCP的缘由。

问题例一：

MySQL8小时问题，Mysql服务器默认链接的“wait_timeout”是8小时，也就是说一个connection空闲超过8个小时，Mysql将自动断开该 connection。

可是DBCP链接池并不知道链接已经断开了，若是程序正巧使用到这个已经断开的链接，程序就会报错误。

问题例二：

    之前还使用Sybase数据库，因为某种缘由，数据库死了后重启、或断网后恢复。

    等了约10分钟后，DBCP链接池中的链接还都是不能使用的（断开的），访问数据应用一直报错，最后只能重启Tomcat问题才解决 。

解决方案：

    方案一、定时对链接作测试，测试失败就关闭链接。

    方案二、控制链接的空闲时间达到N分钟，就关闭链接，（而后可再新建链接）。

    以上两个方案使用任意一个就能够解决以述两类问题。若是只使用方案2，建议 N <= 5分钟。链接断开后最多5分钟后可恢复。

    也可混合使用两个方案，建议 N = 30分钟。

    

    下面就是DBCP链接池，同时使用了以上两个方案的配置配置

validationQuery = "SELECT 1" 验证链接是否可用，使用的SQL语句 testWhileIdle = "true" 指明链接是否被空闲链接回收器(若是有)进行检验.若是检测失败,则链接将被从池中去除. testOnBorrow = "false" 借出链接时不要测试，不然很影响性能 timeBetweenEvictionRunsMillis = "30" 每30秒运行一次空闲链接回收器 minEvictableIdleTimeMillis = "1800" 池中的链接空闲30分钟后被回收,默认值就是30分钟。 numTestsPerEvictionRun="3" 在每次空闲链接回收器线程(若是有)运行时检查的链接数量，默认值就是3.

    解释：

    配置timeBetweenEvictionRunsMillis = "30"后，每30秒运行一次空闲链接回收器（独立线程）。并每次检查3个链接，若是链接空闲时间超过30分钟就销毁。销毁链接后，链接数量就少了，若是小于minIdle数量，就新建链接，维护数量很多于minIdle，过行了新老更替。

    testWhileIdle = "true" 表示每30秒，取出3条链接，使用validationQuery = "SELECT 1" 中的SQL进行测试 ，测试不成功就销毁链接。销毁链接后，链接数量就少了，若是小于minIdle数量，就新建链接。

    testOnBorrow = "false" 必定要配置，由于它的默认值是true。false表示每次从链接池中取出链接时，不须要执行validationQuery = "SELECT 1" 中的SQL进行测试。若配置为true,对性能有很是大的影响，性能会降低7-10倍。所在必定要配置为false.

    每30秒，取出numTestsPerEvictionRun条链接（本例是3，也是默认值），发出"SELECT 1" SQL语句进行测试 ，测试过的链接不算是“被使用”了，还算是空闲的。链接空闲30分钟后会被销毁。

DBCP链接池配置参数注意事项  

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maxIdle值与maxActive值应配置的接近。

由于，当链接数超过maxIdle值后，刚刚使用完的链接（刚刚空闲下来）会当即被销毁。而不是我想要的空闲M秒后再销毁起一个缓冲做用。这一点DBCP作的可能与你想像的不同。

若maxIdle应与maxActive相差较大，在高负载的系统中会致使频繁的建立、销毁链接，链接数在maxIdle与maxActive间快速频繁波动，这不是我想要的。

高负载的系统的maxIdle值能够设置为与maxActive相同或设置为-1(-1表示不限制)，让链接数量在minIdle与maxIdle间缓冲慢速波动。

 

timeBetweenEvictionRunsMillis建议设置值

initialSize="5"，会在tomcat一启动时，建立5条链接，效果很理想。

但同时咱们还配置了minIdle="10"，也就是说，最少要保持10条链接，那如今只有5条链接，哪何时再建立少的5条链接呢？

一、等业务压力上来了， DBCP就会建立新的链接。

二、配置timeBetweenEvictionRunsMillis=“时间”,DBCP会启用独立的工做线程定时检查，补上少的5条链接。销毁多余的链接也是同理。

 

链接销毁的逻辑

DBCP的链接数会在  0 - minIdle - maxIdle - maxActive  之间变化。变化的逻辑描述以下：

 

默认未配置initialSize(默认值是0)和timeBetweenEvictionRunsMillis参数时，刚启动tomcat时，链接数是0。当应用有一个并发访问数据库时DBCP建立一个链接。

目前链接数量还未达到minIdle，但DBCP也不自动建立新链接已使数量达到minIdle数量（没有一个独立的工做线程来检查和建立）。

随着应用并发访问数据库的增多，链接数也增多，但都与minIdle值无关，很快minIdle被超越，minIdle值一点用都没有。

直到链接的数量达到maxIdle值，这时的链接都是只增不减的。 再继续发展，链接数再增多并超过maxIdle时，使用完的链接（刚刚空闲下来的）会当即关闭，整体链接的数量稳定在maxIdle但不会超过maxIdle。

但活动链接（在使用中的链接）可能数量上瞬间超过maxIdle，但永远不会超过maxActive。

这时若是应用业务压力小了，访问数据库的并发少了，链接数也不会减小（没有一个独立的线程来检查和销毁），将保持在maxIdle的数量。

 

默认未配置initialSize(默认值是0)，但配置了timeBetweenEvictionRunsMillis=“30”（30秒）参数时，刚启动tomcat时，链接数是0。立刻应用有一个并发访问数据库时DBCP建立一个链接。

目前链接数量还未达到minIdle，每30秒DBCP的工做线程检查链接数是否少于minIdle数量，若少于就建立新链接直到达到minIdle数量。

随着应用并发访问数据库的增多，链接数也增多，直到达到maxIdle值。这期间每30秒DBCP的工做线程检查链接是否空闲了30分钟，如果就销 毁。但此时是业务的高峰期，是不会有长达30分钟的空闲链接的，工做线程查了也是白查，但它在工做。到这里链接数量一直是呈现增加的趋势。

当链接数再增多超过maxIdle时，使用完的链接(刚刚空闲下来)会当即关闭，整体链接的数量稳定在maxIdle。中止了增加的趋势。但活动链接（在使用中的链接）可能数量上瞬间超过maxIdle，但永远不会超过maxActive。

这时若是应用业务压力小了，访问数据库的并发少了，每30秒DBCP的工做线程检查链接(默认每次查3条)是否空闲达到30分钟(这是默认值)，若 链接空闲达到30分钟，就销毁链接。这时链接数减小了，呈降低趋势，将从maxIdle走向minIdle。当小于minIdle值时，则DBCP建立新 链接已使数量稳定在minIdle，并进行着新老更替。

 

配置initialSize=“10”时，tomcat一启动就建立10条链接。其它同上。

 

minIdle要与timeBetweenEvictionRunsMillis配合使用才有用,单独使用minIdle不会起做用。