大家好，我是IT修真院西安分院第4期的JAVA學員，一枚正直純潔善良的JAVA程式設計師。
今天給大家分享一下，修真院官網Java任務1，深度思考中的知識點JDBC連線池原理
一、.背景介紹
什麼是連線池
1)連線池，首先從字面意思理解，這是一個偏正短語，左偏右正，重點在池這個字上。 池(Pool)技術在一定程度上可以明顯優化伺服器應用程式的效能，提高程式執行效率和降低系統資源開銷。這裡所說的池是一種廣義上的池，比如資料庫連線池、執行緒池、記憶體池、物件池等。其中，物件池可以看成儲存物件的容器，在程序初始化時建立一定數量的物件。需要時直接從池中取出一個空閒物件，用完後並不直接釋放掉物件，而是再放到物件池中以方便下一次物件請求可以直接複用。其他幾種池的設計思想也是如此，池技術的優勢是，可以消除物件建立所帶來的延遲，從而提高系統的效能。
2）資料庫連線”是一種稀缺的資源，建立連線是一個費時的活動，每次都得花費0.05s～1s的時間，而且系統還要分配記憶體資源。這個時間對於一次或幾次資料庫操作，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線上是很正常的事。在這種情況下，頻繁的進行資料庫連線操作勢必佔用很多的系統資源，網站的響應速度必定下降，嚴重的甚至會造成伺服器的崩潰。為了保障網站的正常使用，應該對其進行妥善管理。其實我們查詢完資料庫後，不是關閉連線，而是暫時存放起來，當別人使用時，把這個連線給他們使用。就避免了一次建立資料庫連線和斷開的操作時間消耗。

這就好比是要從A城市去B城市，如果提前修了一條公路（類似我們這塊連線池裡的連線這個資源）我們要去就可以直接開車去了，若果沒有公路，我們還得現修公路，這將非常耗時耗力。向下圖中一樣，我們連線資料庫的時候先到連線池去找連線資源，如果有我們就直接使用，如果沒有或者不夠我們才建立一個連線。

二、知識剖析
2.1連線池關鍵問題剖分析：
1)併發問題
為了使連線管理服務具有最大的通用性，必須考慮多執行緒環境，即併發問題。這個問題相對比較好解決，因為Java語言自身提供了對併發管理的支援，使用synchronized關鍵字即可確保執行緒是同步的。使用方法為直接在類方法前面加上synchronized關鍵字，如：
public synchronized Connection getConnection()
2)多資料庫伺服器和多使用者
對於大型的企業級應用，常常需要同時連線不同的資料庫(如連線Oracle和Sybase)。如何連線不同的資料庫呢?我們採用的策略是：設計一個符合單例模式的連線池管理類，在連線池管理類的唯一例項被建立時讀取一個資原始檔，其中資原始檔中存放著多個數據庫的url地址()?使用者名稱()?密碼()等資訊。如tx.url=172.21.15.123：5000/tx_it，tx.user=yang，tx.password=yang321。根據資原始檔提供的資訊，建立多個連線池類的例項，每一個例項都是一個特定資料庫的連線池。連線池管理類例項為每個連線池例項取一個名字，通過不同的名字來管理不同的連線池。
對於同一個資料庫有多個使用者使用不同的名稱和密碼訪問的情況，也可以通過資原始檔處理，即在資原始檔中設定多個具有相同url地址，但具有不同使用者名稱和密碼的資料庫連線資訊。
3)事務處理
我們知道，事務具有原子性，此時要求對資料庫的操作符合“ALL-ALL-NOTHING”原則,即對於一組SQL語句要麼全做，要麼全不做。
在Java語言中，Connection類本身提供了對事務的支援，可以通過設定Connection的AutoCommit屬性為false,然後顯式的呼叫commit或rollback方法來實現。但要高效的進行Connection複用，就必須提供相應的事務支援機制。可採用每一個事務獨佔一個連線來實現，這種方法可以大大降低事務管理的複雜性。
4)連線池的分配與釋放
連線池的分配與釋放，對系統的效能有很大的影響。合理的分配與釋放，可以提高連線的複用度，從而降低建立新連線的開銷，同時還可以加快使用者的訪問速度。
5)對於連線的管理可使用空閒池。即把已經建立但尚未分配出去的連線按建立時間存放到一個空閒池中。每當使用者請求一個連線時，系統首先檢查空閒池內有沒有空閒連線。如果有就把建立時間最長(通過容器的順序存放實現)的那個連線分配給他(實際是先做連線是否有效的判斷，如果可用就分配給使用者，如不可用就把這個連線從空閒池刪掉，重新檢測空閒池是否還有連線);如果沒有則檢查當前所開連線池是否達到連線池所允許的最大連線數(maxConn),如果沒有達到，就新建一個連線，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線被釋放出來就可以把這個連線分配給等待的使用者，如果等待時間超過預定時間timeout,則返回空值(null)。系統對已經分配出去正在使用的連線只做計數，當使用完後再返還給空閒池。對於空閒連線的狀態，可開闢專門的執行緒定時檢測，這樣會花費一定的系統開銷，但可以保證較快的響應速度。也可採取不開闢專門執行緒，只是在分配前檢測的方法。
如何確保連線池中的最小連線數呢?有動態和靜態兩種策略。動態即每隔一定時間就對連線池進行檢測，如果發現連線數量小於最小連線數，則補充相應數量的新連線,以保證連線池的正常運轉。靜態是發現空閒連線不夠時再去檢查。
2.2連線池的實現：
　1）連線池模型——連線池類
　本文討論的連線池包括一個連線池類(DBConnectionPool)和一個連線池管理類(DBConnetionPoolManager)。連線池類是對某一資料庫所有連線的“緩衝池”，主要實現以下功能：①從連線池獲取或建立可用連線;②使用完畢之後，把連線返還給連線池;③在系統關閉前，斷開所有連線並釋放連線佔用的系統資源;④還能夠處理無效連線(原來登記為可用的連線，由於某種原因不再可用，如超時，通訊問題)，並能夠限制連線池中的連線總數不低於某個預定值和不超過某個預定值。
　2）連線池模型——連線池管理類
　連線池管理類是連線池類的外覆類(wrapper),符合單例模式，即系統中只能有一個連線池管理類的例項。其主要用於對多個連線池物件的管理，具有以下功能：①裝載並註冊特定資料庫的JDBC驅動程式;②根據屬性檔案給定的資訊，建立連線池物件;③為方便管理多個連線池物件，為每一個連線池物件取一個名字，實現連線池名字與其例項之間的對映;④跟蹤客戶使用連線情況，以便需要是關閉連線釋放資源。連線池管理類的引入主要是為了方便對多個連線池的使用和管理，如系統需要連線不同的資料庫，或連線相同的資料庫但由於安全性問題，需要不同的使用者使用不同的名稱和密碼。
2.3資料庫的連線
1）載入資料庫的驅動
2)通過JCBC建立資料庫連線
3)訪問資料庫，執行sql語句
4)斷開資料庫連線，釋放資源
2.4實現連線池的步驟
1）編寫class用作連線池
2）在class構造器裡一次性建立若干個連線，將連線儲存造LinkedList中
3）實現getConnection從LinkList中返回一個連線
4）操作完後，提供將連線放回連線池中方法。
2.5連線池測試
1）從剛剛寫的連線池裡面獲取連線
2）進行資料庫操作
3）操作完成後，把連線返回給連線池
4）具體看編碼實戰
三、常見問題
1）無法獲取資料庫連線
2）執行一會報錯了
四、解決方案解決方案
4.1無法獲取資料庫連線
a)無法獲取資料庫連線的原因，最簡單的就是沒新增依賴
b) 其次是驅動使用者名稱密碼等寫錯了
c) 也有可能沒啟動資料庫服務或者沒開放連線許可權
d) 還有一種情況就是，讀取配置檔案的時候出錯，導致連線池初始化失敗
4.2執行一會兒報錯了
a)報錯，可能是因為斷網了，一直連不上資料庫，所以報錯了
b)或者是最大連線數用完了，還在請求建立連線
五、編碼實戰
這是連線池池的程式

package com.jnshu.datasource;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.util.LinkedList;

public class MyDataSource {
    //LinkedList集合，儲存連線的容器---連線池
    private LinkedList<Connection> dataSources = new LinkedList();
    //初始化連線數量
    public
 
 MyDataSource() {
        //一次性建立10個連線
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                //1、裝載驅動物件
                Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
                //2、通過JDBC建立資料庫連線
                Connection con =DriverManager.getConnection(
                        "jdbc:mysql://localhost:3306/practice?useSSL=false", "root", "123456");
                //3、將連線加入連線池中
                dataSources.add(con);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public Connection getConnection() throws SQLException {
        //取出連線池中一個連線
        final Connection conn = dataSources.removeFirst(); // 獲取第一個連線給Connection，把剩下的連線返回給LinkedList集合
        System.out.println("執行資料庫的操作時，連線池內剩餘連線個數： "+dataSources.size());//輸出集合裡面剩下的連線的個數
        return conn;
    }

    public void releaseConnection(Connection conn) {
        //把連線返還給連線池
        dataSources.add(conn);
        System.out.println("資料庫操作完成時，連線池剩餘連線個數："+dataSources.size());//輸出集合裡面剩下的連線的個數
    }
}

這是測試程式

package com.jnshu.datasource;

import java.sql.Connection;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;

public class DataSourceDemo {
        public static void main(String[] args) throws Exception{
            //1、使用連線池建立資料庫連線
            MyDataSource myDataSource = new MyDataSource();
            Connection conn =myDataSource.getConnection();
            //2、建立狀態
            Statement state =conn.createStatement();
            //3、查詢資料庫並返回結果
            ResultSet result =state.executeQuery("select * from user where id=5");
            //4、輸出查詢結果
            while(result.next()){
                System.out.println(result.getString("name"));
            }
            //5、斷開資料庫連線
            result.close();
            state.close();
//        Connection connection=myDataSource.getConnection();
            //6、歸還資料庫連線給連線池
            myDataSource.releaseConnection(conn);
        }
    }

六、擴充套件思考
1 連線池有幾種？
這個部落格對幾個常用的連線池的效能分析。https://www.cnblogs.com/linjian/p/4831088.html
DBCP 、C3P0、BoneCP、Proxool、DDConnectionBroker、DBPool、XAPool、Primrose、SmartPool、MiniConnectionPoolManager及Druid等。
2 連線池有什麼好處
連線複用。通過建立一個數據庫連線池以及一套連線使用管理策略，使得一個數據庫連線可以得到高效、安全的複用，避免了資料庫連線頻繁建立、關閉的開銷。
共享資源，連線池的使用解決了資源頻繁分配、釋放所造成的問題的。提供一套高效的連線分配、使用策略，最終目標是實現連線的高效、安全的複用。
3 如何選取連線池
簡單的說需要根據所要處理的業務量進行測試後選擇合適的連線池，這牽扯到了技術選型。
七、參考文獻
https://www.jianshu.com/p/beceba363798
https://www.cnblogs.com/linjian/p/4831088.html
https://www.zhihu.com/question/53589525/answer/275249556
八、更多討論
1 、連線池最多存連線的個數如何設定
2、使用連線池的優缺點
3、哪種連線池更好用
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