[Java项目实战系列]从0实现数据库连接池

本文给大家介绍为何需要数据库连接池，以及从0实现数据库连接池，代码行数不足1000行，非常易懂。

全部代码已开源：

源码+详解

为什么需要连接池

传统数据库连接生命周期：

使用驱动打开数据库连接
打开TCP socket用于后续读写数据
读写数据
关闭连接
关闭socket

可以看出数据库连接创建是一个非常昂贵的操作，我们应该尽可能避免频繁创建连接。传统的数据库访问方式，每次操作数据库都需要打开、关闭物理连接，非常耗费系统资源，性能差。而且数据库支持的连接数是有限的，创建大量的连接会导致数据库僵死。

解决方案：使用连接池，系统初始化后会创建容器，会申请一些连接对象，当需要访问数据库时，从容器中取连接对象直接使用，数据库操作结束后归还给容器。优点是节约资源，提高访问数据库的性能。

下图是使用连接池和不使用的对比：

一次SQL执行的过程：

业界连接池及对比

业界常见的连接池实现有：

DBCP
C3P0。2015年后已停止维护。
Druid
HikariCP
Tomcat的内置连接池

性能比较：

如何实现一个连接池

技术方案

核心要点：

实现连接重用。连接使用后并不直接释放，而是归还到连接池，方便下一个请求使用。

核心步骤：

初始化连接池，提前创建一定数量的空闲连接
调用getConnection方法获取连接

如果连接池中有空闲的连接，直接取空闲连接返回
如果无，则判断当前连接池中的连接数是否超过最大阈值，如果是，等待，通过wait/notifyAll来实现
如果未超过最大阈值，创建新连接，存入连接池

调用returnConnection释放连接

判断当前连接是否可用
将连接置位空闲。

代码结构

类图：

核心类说明：

ILifeCycle接口定义数据源生命周期
IPooledConnection接口扩展自Connection，但是额外定义了为了实现池化功能新增的几个方法
PooledConnection是IPooledConnection接口的实现类，封装Connection，实现池化功能，可以理解为一个代理，主要是校验连接状态，将请求调用直接代理到实际的Connection
IPooledDataSource接口扩展自DataSource，但是额外定义了为了实现池化功能新增的几个方法
AbstractDataSource：数据源默认实现抽象类
DefaultDataSource：本次实现的池化数据源，负责连接的获取和回收，包含一个List<IPooledConnection>类型的成员属性，用来维护连接
DataSourceConfig和PooledDataSourceConfig定义了数据源基础配置和为了实现池化功能新增的配置
ConnPoolException：自定义异常
DriverUtil：驱动加载工具类

代码包结构：

测试

测试代码在类PooledDataSourceTest里。比如第一个测试方法，简单的先初始化，然后进行获取连接、释放连接的操作：

五月 18, 2022 8:14:14 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource createConnection
信息: 创建新连接.....
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource getConnection
信息: getConnection begin....
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource logConnPoolDigest
信息: pooledConnectionList status:[1,busy status:[false,]]
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource getFreeConnectionFromPool
信息: 从连接池中获取连接
db_summer_1
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource getConnection
信息: getConnection begin....
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource logConnPoolDigest
信息: pooledConnectionList status:[1,busy status:[true,]]
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource getConnection
信息: 开始扩容连接池大小...
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource createConnection
信息: 创建新连接.....
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource getConnection
信息: 扩容完成...
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource logConnPoolDigest
db_summer_1
信息: pooledConnectionList status:[2,busy status:[true,true,]]
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource checkValid
信息: 开始校验连接
五月 18, 2022 8:14:15 上午 com.summer.dsconnpool.DefaultDataSource logConnPoolDigest
信息: pooledConnectionList status:[2,busy status:[false,true,]]

注意运行本次测试需要依赖本机安装mysql数据库。安装完毕后创建样例数据库。这里测试类里的相关配置可以根据需要进行修改：

dataSourceConfig.setDriverClass("com.mysql.jdbc.Driver");
dataSourceConfig.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/db_summer_1?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8");
dataSourceConfig.setUser("root");
dataSourceConfig.setPassword("summer");

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