链接池原来这么简单（一分钟系列）

应网友要求，写一写链接池实现细节。

1、如何经过链接访问下游

工程架构中有不少访问下游的需求，下游包括但不限于服务/数据库/缓存，其通信步骤是为：
（1）与下游创建一个链接
（2）经过这个链接，收发请求
（3）交互结束，关闭链接，释放资源

这个链接是什么呢，经过链接怎么调用下游接口？服务/数据库/缓存，官方会提供不一样语言的Driver、Document、DemoCode来教使用方创建链接与调用接口，以MongoDB的C++官方Driver API为例（伪代码）：

DBClientConnection* c = new DBClientConnection();
c->connect(“127.0.0.1:8888”);
c->insert(“db.s”, BSON(”shenjian”));
c->close();

这个DBClientConnection就是一个与MongoDB的链接，官方Driver经过它提供了若干API，让用户能够对MongoDB进行链接，增删查改，关闭的操做，从而实现不一样的业务逻辑。

2、为何须要链接池

当并发量很低的时候，上述伪代码没有任何问题，但当服务单机QPS达到几百、几千的时候，创建链接connect和销毁链接close就会成为瓶颈，此时该如何优化？

结论也很简单，服务启动的时候，先创建好若干链接Array[DBClientConnection]，当有请求过来的时候，从Array中取出一个，执行下游操做，执行完再放回，从而避免反复的创建和销毁链接，以提高性能。

而这个对Array[DBClientConnection]进行维护的数据结构，就是链接池。有了链接池以后，数据库操做的伪代码变为：
DBClientConnection* c = ConnectionPool::GetConnection();
c->insert(“db.s”, BSON(”shenjian”));
ConnectionPool::FreeConnection(c);

3、链接池核心接口与实现

经过上面的讨论，能够看到链接池ConnectionPool主要有三个核心接口：
（1）Init：初始化好Array[DBClientConnection]，这个接口只在服务启动时调用一次
（2）GetConnection：请求每次须要访问数据库时，不是connect一个链接，而是经过链接池的这个接口来拿
（3）FreeConnection：请求每次访问完数据库时，不是close一个链接，而是把这个链接放回链接池

链接池核心数据结构：
（1）链接数组Array DBClientConnection [N]
（2）互斥锁数组Array lock[N]

链接池核心接口实现：

Init(){
 for i = 1 to N {
  Array DBClientConnection [i] = new();
  Array DBClientConnection [i]->connect();
  Array lock[i] = 0;
 }
}

说明：把全部链接和互斥锁初始化

GetConnection()
 for i = 1 to N {
  if(Array lock[i] == 0){
   Array lock[i] = 1;
   return Array DBClientConnection[i];
   }
 }
}

说明：找一个可用的链接，锁住，并返回链接

FreeConnection(c)
 for i = 1 to N {
 if(Array DBClientConnection [i] == c){
   Array lock[i] = 0;
   }
  }
}

说明：找到链接，把锁释放

能够发现，简单的链接池管理并非很复杂，基本原理即如上所述。

4、未尽事宜

上述伪代码忽略了一些细节，在实现链接池中是须要考虑的：
（1）若是链接所有被占用，是返回失败，仍是让上游等待
（2）须要实施链接可用性检测
（3）为了让调用方更友好，可能还须要包装一层DAO层，让“链接”这个东西对调用方都是黑盒的
（4）经过freeArray，connectionMap可让取链接和放回链接都达到O(1)时间复杂度
（5）能够经过hash实现id串行化
（6）负载均衡、故障转移、服务自动扩容均可以在这一层实现

但愿这一分钟你们有收获。==【完】==相关阅读：“id串行化”究竟是怎么实现的？消息“时序”与“一致性”为什么这么难？