Java數據庫連接池實現原理

阿新 • • 發佈：2017-12-05

fix 獲取時有 .get soft div port 構造定義

一般來說，Java應用程序訪問數據庫的過程是：
　　①裝載數據庫驅動程序；
　　②通過jdbc建立數據庫連接；
　　③訪問數據庫，執行sql語句；

　　④斷開數據庫連接。

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public class DBConnection {
private Connection con; //定義數據庫連接類對象
private PreparedStatement pstm;
private String user="root"; //連接數據庫用戶名
private String password="123456"; //連接數據庫密碼
private String driverName="com.mysql.jdbc.Driver"; //數據庫驅動
private String url="jdbc:mysql://localhost:3306/qingqingtuan";
//連接數據庫的URL,後面的是為了防止插入數據庫出現亂碼，?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8
//構造函數
public DBConnection(){
}
/**創建數據庫連接*/
public Connection getConnection(){
try{
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
}catch(ClassNotFoundException e){
System.out.println("加載數據庫驅動失敗！");
e.printStackTrace();
}
try {
con=DriverManager.getConnection(url,user,password); //獲取數據庫連接
} catch (SQLException e) {
System.out.println("創建數據庫連接失敗！");
con=null;
e.printStackTrace();
}
return con; //返回數據庫連接對象
}
List<Shop> mShopList=new ArrayList<Shop>();
mConnection=new DBConnection().getConnection();
if(mConnection!=null){
try {
String sql="select * from shop";
PreparedStatement pstm=mConnection.prepareStatement(sql);
ResultSet rs=pstm.executeQuery();
while(rs.next()){
......//封裝PoPj的操作
}
rs.close();
pstm.close();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}finally{
try {
if(mConnection!=null){
mConnection.close();
}
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}

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程序開發過程中，存在很多問題：

首先，每一次web請求都要建立一次數據庫連接。建立連接是一個費時的活動，每次都得花費0.05s～1s的時間，而且系統還要分配內存資源。這個時間對於一次或幾次數據庫操作，或許感覺不出系統有多大的開銷。

可是對於現在的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，頻繁的進行數據庫連接操作勢必占用很多的系統資源，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展的技術瓶頸問題。其次，對於每一次數據庫連接，使用完後都得斷開。否則，如果程序出現異常而未能關閉，將會導致數據庫系統中的內存泄漏，最終將不得不重啟數據庫

通過上面的分析，我們可以看出來，“數據庫連接”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。實現getConnection()從連接庫中獲取一個可用的連接
③ returnConnection(conn) 提供將連接放回連接池中方法

ConnectionPool.java

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//////////////////////////////// 數據庫連接池類 ConnectionPool.java ////////////////////////////////////////
/*
這個例子是根據POSTGRESQL數據庫寫的，
請用的時候根據實際的數據庫調整。
調用方法如下：
①　ConnectionPool connPool
= new ConnectionPool("com.microsoft.jdbc.sqlserver.SQLServerDriver"
,"jdbc:microsoft:sqlserver://localhost:1433;DatabaseName=MyDataForTest"
,"Username"
,"Password");
②　connPool .createPool();
Connection conn = connPool .getConnection();
connPool.returnConnection(conn);
connPool.refreshConnections();
connPool.closeConnectionPool();
*/
import java.sql.Connection;
import java.sql.DatabaseMetaData;
import java.sql.Driver;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
import java.util.Enumeration;
import java.util.Vector;
public class ConnectionPool {
private String jdbcDriver = ""; // 數據庫驅動
private String dbUrl = ""; // 數據 URL
private String dbUsername = ""; // 數據庫用戶名
private String dbPassword = ""; // 數據庫用戶密碼
private String testTable = ""; // 測試連接是否可用的測試表名，默認沒有測試表
private int initialConnections = 10; // 連接池的初始大小
private int incrementalConnections = 5;// 連接池自動增加的大小
private int maxConnections = 50; // 連接池最大的大小
private Vector connections = null; // 存放連接池中數據庫連接的向量 , 初始時為 null
// 它中存放的對象為 PooledConnection 型
/**
* 構造函數
*
* @param jdbcDriver
* String JDBC 驅動類串
* @param dbUrl
* String 數據庫 URL
* @param dbUsername
* String 連接數據庫用戶名
* @param dbPassword
* String 連接數據庫用戶的密碼
*
*/
public ConnectionPool(String jdbcDriver, String dbUrl, String dbUsername,
String dbPassword) {
this.jdbcDriver = jdbcDriver;
this.dbUrl = dbUrl;
this.dbUsername = dbUsername;
this.dbPassword = dbPassword;
}
/**
* 返回連接池的初始大小
*
* @return 初始連接池中可獲得的連接數量
*/
public int getInitialConnections() {
return this.initialConnections;
}
/**
* 設置連接池的初始大小
*
* @param 用於設置初始連接池中連接的數量
*/
public void setInitialConnections(int initialConnections) {
this.initialConnections = initialConnections;
}
/**
* 返回連接池自動增加的大小、
*
* @return 連接池自動增加的大小
*/
public int getIncrementalConnections() {
return this.incrementalConnections;
}
/**
* 設置連接池自動增加的大小
*
* @param 連接池自動增加的大小
*/
public void setIncrementalConnections(int incrementalConnections) {
this.incrementalConnections = incrementalConnections;
}
/**
* 返回連接池中最大的可用連接數量
*
* @return 連接池中最大的可用連接數量
*/
public int getMaxConnections() {
return this.maxConnections;
}
/**
* 設置連接池中最大可用的連接數量
*
* @param 設置連接池中最大可用的連接數量值
*/
public void setMaxConnections(int maxConnections) {
this.maxConnections = maxConnections;
}
/**
* 獲取測試數據庫表的名字
*
* @return 測試數據庫表的名字
*/
public String getTestTable() {
return this.testTable;
}
/**
* 設置測試表的名字
*
* @param testTable
* String 測試表的名字
*/
public void setTestTable(String testTable) {
this.testTable = testTable;
}
/**
*
* 創建一個數據庫連接池，連接池中的可用連接的數量采用類成員 initialConnections 中設置的值
*/
public synchronized void createPool() throws Exception {
// 確保連接池沒有創建
// 如果連接池己經創建了，保存連接的向量 connections 不會為空
if (connections != null) {
return; // 如果己經創建，則返回
}
// 實例化 JDBC Driver 中指定的驅動類實例
Driver driver = (Driver) (Class.forName(this.jdbcDriver).newInstance());
DriverManager.registerDriver(driver); // 註冊 JDBC 驅動程序
// 創建保存連接的向量 , 初始時有 0 個元素
connections = new Vector();
// 根據 initialConnections 中設置的值，創建連接。
createConnections(this.initialConnections);
// System.out.println(" 數據庫連接池創建成功！ ");
}
/**
* 創建由 numConnections 指定數目的數據庫連接 , 並把這些連接放入 connections 向量中
*
* @param numConnections
* 要創建的數據庫連接的數目
*/
private void createConnections(int numConnections) throws SQLException {
// 循環創建指定數目的數據庫連接
for (int x = 0; x < numConnections; x++) {
// 是否連接池中的數據庫連接的數量己經達到最大？最大值由類成員 maxConnections
// 指出，如果 maxConnections 為 0 或負數，表示連接數量沒有限制。
// 如果連接數己經達到最大，即退出。
if (this.maxConnections > 0
&& this.connections.size() >= this.maxConnections) {
break;
}
// add a new PooledConnection object to connections vector
// 增加一個連接到連接池中（向量 connections 中）
try {
connections.addElement(new PooledConnection(newConnection()));
} catch (SQLException e) {
System.out.println(" 創建數據庫連接失敗！ " + e.getMessage());
throw new SQLException();
}
// System.out.println(" 數據庫連接己創建 ......");
}
}
/**
* 創建一個新的數據庫連接並返回它
*
* @return 返回一個新創建的數據庫連接
*/
private Connection newConnection() throws SQLException {
// 創建一個數據庫連接
Connection conn = DriverManager.getConnection(dbUrl, dbUsername,
dbPassword);
// 如果這是第一次創建數據庫連接，即檢查數據庫，獲得此數據庫允許支持的
// 最大客戶連接數目
// connections.size()==0 表示目前沒有連接己被創建
if (connections.size() == 0) {
DatabaseMetaData metaData = conn.getMetaData();
int driverMaxConnections = metaData.getMaxConnections();
// 數據庫返回的 driverMaxConnections 若為 0 ，表示此數據庫沒有最大
// 連接限制，或數據庫的最大連接限制不知道
// driverMaxConnections 為返回的一個整數，表示此數據庫允許客戶連接的數目
// 如果連接池中設置的最大連接數量大於數據庫允許的連接數目 , 則置連接池的最大
// 連接數目為數據庫允許的最大數目
if (driverMaxConnections > 0
&& this.maxConnections > driverMaxConnections) {
this.maxConnections = driverMaxConnections;
}
}
return conn; // 返回創建的新的數據庫連接
}
/**
* 通過調用 getFreeConnection() 函數返回一個可用的數據庫連接 , 如果當前沒有可用的數據庫連接，並且更多的數據庫連接不能創
* 建（如連接池大小的限制），此函數等待一會再嘗試獲取。
*
* @return 返回一個可用的數據庫連接對象
*/
public synchronized Connection getConnection() throws SQLException {
// 確保連接池己被創建
if (connections == null) {
return null; // 連接池還沒創建，則返回 null
}
Connection conn = getFreeConnection(); // 獲得一個可用的數據庫連接
// 如果目前沒有可以使用的連接，即所有的連接都在使用中
while (conn == null) {
// 等一會再試
// System.out.println("Wait");
wait(250);
conn = getFreeConnection(); // 重新再試，直到獲得可用的連接，如果
// getFreeConnection() 返回的為 null
// 則表明創建一批連接後也不可獲得可用連接
}
return conn;// 返回獲得的可用的連接
}
/**
* 本函數從連接池向量 connections 中返回一個可用的的數據庫連接，如果當前沒有可用的數據庫連接，本函數則根據
* incrementalConnections 設置的值創建幾個數據庫連接，並放入連接池中。如果創建後，所有的連接仍都在使用中，則返回 null
*
* @return 返回一個可用的數據庫連接
*/
private Connection getFreeConnection() throws SQLException {
// 從連接池中獲得一個可用的數據庫連接
Connection conn = findFreeConnection();
if (conn == null) {
// 如果目前連接池中沒有可用的連接
// 創建一些連接
createConnections(incrementalConnections);
// 重新從池中查找是否有可用連接
conn = findFreeConnection();
if (conn == null) {
// 如果創建連接後仍獲得不到可用的連接，則返回 null
return null;
}
}
return conn;
}
/**
* 查找連接池中所有的連接，查找一個可用的數據庫連接，如果沒有可用的連接，返回 null
*
* @return 返回一個可用的數據庫連接
*/
private Connection findFreeConnection() throws SQLException {
Connection conn = null;
PooledConnection pConn = null;
// 獲得連接池向量中所有的對象
Enumeration enumerate = connections.elements();
// 遍歷所有的對象，看是否有可用的連接
while (enumerate.hasMoreElements()) {
pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();
if (!pConn.isBusy()) {
// 如果此對象不忙，則獲得它的數據庫連接並把它設為忙
conn = pConn.getConnection();
pConn.setBusy(true);
// 測試此連接是否可用
if (!testConnection(conn)) {
// 如果此連接不可再用了，則創建一個新的連接，
// 並替換此不可用的連接對象，如果創建失敗，返回 null
try {
conn = newConnection();
} catch (SQLException e) {
System.out.println(" 創建數據庫連接失敗！ " + e.getMessage());
return null;
}
pConn.setConnection(conn);
}
break; // 己經找到一個可用的連接，退出
}
}
return conn;// 返回找到到的可用連接
}
/**
* 測試一個連接是否可用，如果不可用，關掉它並返回 false 否則可用返回 true
*
* @param conn
* 需要測試的數據庫連接
* @return 返回 true 表示此連接可用， false 表示不可用
*/
private boolean testConnection(Connection conn) {
try {
// 判斷測試表是否存在
if (testTable.equals("")) {
// 如果測試表為空，試著使用此連接的 setAutoCommit() 方法
// 來判斷連接否可用（此方法只在部分數據庫可用，如果不可用 ,
// 拋出異常）。註意：使用測試表的方法更可靠
conn.setAutoCommit(true);
} else {// 有測試表的時候使用測試表測試
// check if this connection is valid
Statement stmt = conn.createStatement();
stmt.execute("select count(*) from " + testTable);
}
} catch (SQLException e) {
// 上面拋出異常，此連接己不可用，關閉它，並返回 false;
closeConnection(conn);
return false;
}
// 連接可用，返回 true
return true;
}
/**
* 此函數返回一個數據庫連接到連接池中，並把此連接置為空閑。所有使用連接池獲得的數據庫連接均應在不使用此連接時返回它。
*
* @param 需返回到連接池中的連接對象
*/
public void returnConnection(Connection conn) {
// 確保連接池存在，如果連接沒有創建（不存在），直接返回
if (connections == null) {
System.out.println(" 連接池不存在，無法返回此連接到連接池中 !");
return;
}
PooledConnection pConn = null;
Enumeration enumerate = connections.elements();
// 遍歷連接池中的所有連接，找到這個要返回的連接對象
while (enumerate.hasMoreElements()) {
pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();
// 先找到連接池中的要返回的連接對象
if (conn == pConn.getConnection()) {
// 找到了 , 設置此連接為空閑狀態
pConn.setBusy(false);
break;
}
}
}
/**
* 刷新連接池中所有的連接對象
*
*/
public synchronized void refreshConnections() throws SQLException {
// 確保連接池己創新存在
if (connections == null) {
System.out.println(" 連接池不存在，無法刷新 !");
return;
}
PooledConnection pConn = null;
Enumeration enumerate = connections.elements();
while (enumerate.hasMoreElements()) {
// 獲得一個連接對象
pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();
// 如果對象忙則等 5 秒 ,5 秒後直接刷新
if (pConn.isBusy()) {
wait(5000); // 等 5 秒
}
// 關閉此連接，用一個新的連接代替它。
closeConnection(pConn.getConnection());
pConn.setConnection(newConnection());
pConn.setBusy(false);
}
}
/**
* 關閉連接池中所有的連接，並清空連接池。
*/
public synchronized void closeConnectionPool() throws SQLException {
// 確保連接池存在，如果不存在，返回
if (connections == null) {
System.out.println(" 連接池不存在，無法關閉 !");
return;
}
PooledConnection pConn = null;
Enumeration enumerate = connections.elements();
while (enumerate.hasMoreElements()) {
pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement();
// 如果忙，等 5 秒
if (pConn.isBusy()) {
wait(5000); // 等 5 秒
}
// 5 秒後直接關閉它
closeConnection(pConn.getConnection());
// 從連接池向量中刪除它
connections.removeElement(pConn);
}
// 置連接池為空
connections = null;
}
/**
* 關閉一個數據庫連接
*
* @param 需要關閉的數據庫連接
*/
private void closeConnection(Connection conn) {
try {
conn.close();
} catch (SQLException e) {
System.out.println(" 關閉數據庫連接出錯： " + e.getMessage());
}
}
/**
* 使程序等待給定的毫秒數
*
* @param 給定的毫秒數
*/
private void wait(int mSeconds) {
try {
Thread.sleep(mSeconds);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
/**
*
* 內部使用的用於保存連接池中連接對象的類此類中有兩個成員，一個是數據庫的連接，另一個是指示此連接是否正在使用的標誌。
*/
class PooledConnection {
Connection connection = null;// 數據庫連接
boolean busy = false; // 此連接是否正在使用的標誌，默認沒有正在使用
// 構造函數，根據一個 Connection 構告一個 PooledConnection 對象
public PooledConnection(Connection connection) {
this.connection = connection;
}
// 返回此對象中的連接
public Connection getConnection() {
return connection;
}
// 設置此對象的，連接
public void setConnection(Connection connection) {
this.connection = connection;
}
// 獲得對象連接是否忙
public boolean isBusy() {
return busy;
}
// 設置對象的連接正在忙
public void setBusy(boolean busy) {
this.busy = busy;
}
}
}

//////////////////////////////// 數據庫連接池類 ConnectionPool.java ////////////////////////////////////////

ConnectionPoolUtils.java

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/*連接池工具類，返回唯一的一個數據庫連接池對象,單例模式*/
public class ConnectionPoolUtils {
private ConnectionPoolUtils(){};//私有靜態方法
private static ConnectionPool poolInstance = null;
public static ConnectionPool GetPoolInstance(){
if(poolInstance == null) {
poolInstance = new ConnectionPool(
"com.mysql.jdbc.Driver",
"jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8",
"root", "123456");
try {
poolInstance.createPool();
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
return poolInstance;
}
}

ConnectionPoolTest.java

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import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
public class ConnectionTest {
/**
* @param args
* @throws Exception
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
try {
/*使用連接池創建100個連接的時間*/
/*// 創建數據庫連接庫對象
ConnectionPool connPool = new ConnectionPool("com.mysql.jdbc.Driver","jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root", "123456");
// 新建數據庫連接庫
connPool.createPool();*/
ConnectionPool connPool=ConnectionPoolUtils.GetPoolInstance();//單例模式創建連接池對象
// SQL測試語句
String sql = "Select * from pet";
// 設定程序運行起始時間
long start = System.currentTimeMillis();
// 循環測試100次數據庫連接
for (int i = 0; i < 100; i++) {
Connection conn = connPool.getConnection(); // 從連接庫中獲取一個可用的連接
Statement stmt = conn.createStatement();
ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);
while (rs.next()) {
String name = rs.getString("name");
// System.out.println("查詢結果" + name);
}
rs.close();
stmt.close();
connPool.returnConnection(conn);// 連接使用完後釋放連接到連接池
}
System.out.println("經過100次的循環調用，使用連接池花費的時間:"+ (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
// connPool.refreshConnections();//刷新數據庫連接池中所有連接，即不管連接是否正在運行，都把所有連接都釋放並放回到連接池。註意：這個耗時比較大。
connPool.closeConnectionPool();// 關閉數據庫連接池。註意：這個耗時比較大。
// 設定程序運行起始時間
start = System.currentTimeMillis();
/*不使用連接池創建100個連接的時間*/
// 導入驅動
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
for (int i = 0; i < 100; i++) {
// 創建連接
Connection conn = DriverManager.getConnection(
"jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root", "123456");
Statement stmt = conn.createStatement();
ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);
while (rs.next()) {
}
rs.close();
stmt.close();
conn.close();// 關閉連接
}
System.out.println("經過100次的循環調用，不使用連接池花費的時間:"
+ (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}

Java數據庫連接池實現原理

fix 獲取時有 .get soft div port 構造定義一般來說，Java應用程序訪問數據庫的過程是：　　①裝載數據庫驅動程序；　　②通過jdbc建立數據庫連接；　　③訪問數據庫，執行sql語句；　　④斷開數據庫連接。 [java] v

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