一、关于数据库连接池
一个普通的java程序，要查询数据库的数据，基本流程是这样的：
查询数据基本流程.jpg
可以看到，进行一次查询，要进行很多次网络交互，这样的缺点是：
- 网络IO多；
- 响应时间长，导致QPS降低；
- 频繁创建连接和关闭连接，浪费数据库资源，影响服务器性能。
什么是数据库连接池？
顾名思义，就是一个池子，里面放着数据库连接，应用服务需要的时候就去池子里面拿，用完之后归还给池子。数据库连接池负责分配、管理、释放数据库连接，它允许应用服务重复使用数据库连接，而非重新建立。
使用连接池之后，流程是这样的：
使用连接池之后，查询流程.jpg
数据库的连接创建和关闭连接均由连接池来实现。这样做的优点有：
- 减少网络开销；
- 提升数据库性能；
那数据库连接池是如何管理池子中的数据库连接的呢？
- 应用启动时，根据配置的最小连接数，在连接池将创建此数目的数据库连接放到池中。
- 应用访问时，首先查看连接池中是否有空闲连接，如果存在空闲连接，则将连接分配给客户使用；如果没有空闲连接，则查看当前所开的连接数是否已经达到最大连接数，如果没达到就重新创建一个连接给请求的客户；如果达到就按设定的最大等待时间进行等待，如果超出最大等待时间，则抛出异常给客户。 当客户释放数据库连接时，先判断该连接的引用次数是否超过了规定值，如果超过就从连接池中删除该连接，否则保留等待再次使用。
流程图.jpg
- 应用关闭时，关闭池中所有连接，释放所有资源。
释放资源.jpg
此过程会涉及的配置：最小连接数，最大连接数，最长等待时间，均配置在应用服务配置文件中。
二、DataSource的实现
现在很多WEB服务器(Weblogic, WebSphere, Tomcat)都提供了DataSoruce的实现，即连接池的实现。通常我们把DataSource的实现，按其英文含义称之为数据源，数据源中都包含了数据库连接池的实现。也有一些开源组织提供了数据源的独立实现：
- DBCP 数据库连接池
- C3P0 数据库连接池
在使用了数据库连接池之后，在项目的实际开发中就不需要编写连接数据库的代码了，直接从数据源获得数据库的连接。
DBCP数据源
DBCP 是 Apache 软件基金组织下的开源连接池实现，要使用DBCP数据源，需要应用程序应在系统中增加如下两个 jar 文件：
- Commons-dbcp.jar：连接池的实现
- Commons-pool.jar：连接池实现的依赖库
Tomcat 的连接池正是采用该连接池来实现的。该数据库连接池既可以与应用服务器整合使用，也可由应用程序独立使用。
在应用程序中加入dbcp连接池
- 导入相关jar包commons-dbcp-1.2.2.jar、commons-pool.jar
- 在类目录下加入dbcp的配置文件：dbcpconfig.properties
dbcpconfig.properties的配置信息如下：
#连接设置
driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
url=jdbc:mysql://localhost:3306/jdbcstudy
username=root
password=XDP
#<!-- 初始化连接 -->
initialSize=10
#最大连接数量
maxActive=50
#<!-- 最大空闲连接 -->
maxIdle=20
#<!-- 最小空闲连接 -->
minIdle=5
#<!-- 超时等待时间以毫秒为单位 6000毫秒/1000等于60秒 -->
maxWait=60000
#JDBC驱动建立连接时附带的连接属性属性的格式必须为这样：[属性名=property;]
#注意："user" 与 "password" 两个属性会被明确地传递，因此这里不需要包含他们。
connectionProperties=useUnicode=true;characterEncoding=UTF8
#指定由连接池所创建的连接的自动提交（auto-commit）状态。
defaultAutoCommit=true
#driver default 指定由连接池所创建的连接的只读（read-only）状态。
#如果没有设置该值，则“setReadOnly”方法将不被调用。（某些驱动并不支持只读模式，如：Informix）
defaultReadOnly=
#driver default 指定由连接池所创建的连接的事务级别（TransactionIsolation）。
#可用值为下列之一：（详情可见javadoc。）NONE,READ_UNCOMMITTED, READ_COMMITTED, REPEATABLE_READ, SERIALIZABLE
defaultTransactionIsolation=READ_UNCOMMITTED
在获取数据库连接的工具类的静态代码块中创建池
//数据库连接工具类
public class JdbcDBCP {
/**
* 在java中，编写数据库连接池需实现java.sql.DataSource接口，每一种数据库连接池都是DataSource接口的实现
* DBCP连接池就是java.sql.DataSource接口的一个具体实现
*/
private static DataSource ds = null;
//在静态代码块中创建数据库连接池
static{
try{
//加载dbcpconfig.properties配置文件
InputStream in = JdbcDBCP.class.getClassLoader().getResourceAsStream("dbcpconfig.properties");
Properties prop = new Properties();
prop.load(in);
//创建数据源
ds = BasicDataSourceFactory.createDataSource(prop);
}catch (Exception e) {
throw new ExceptionInInitializerError(e);
}
}
//从数据源中获取数据库连接
public static Connection getConnection() throws SQLException{
//从数据源中获取数据库连接
return ds.getConnection();
}
/**
* 释放资源，释放的资源包括Connection数据库连接对象，负责执行SQL命
*令的Statement对象，存储查询结果的ResultSet对象
*/
public static void release(Connection conn,Statement st,ResultSet rs){
if(rs!=null){
try{
//关闭存储查询结果的ResultSet对象
rs.close();
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
rs = null;
}
if(st!=null){
try{
//关闭负责执行SQL命令的Statement对象
st.close();
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(conn!=null){
try{
//将Connection连接对象还给数据库连接池
conn.close();
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
三、配置Tomcat数据源
在实际开发中，我们有时候还会使用服务器提供给我们的数据库连接池，比如我们希望Tomcat服务器在启动的时候可以帮我们创建一个数据库连接池，那么在应用程序中就不需要手动去创建数据库连接池，直接使用Tomcat服务器创建好的数据库连接池即可。要想让Tomcat服务器在启动的时候创建一个数据库连接池，那么需要简单配置一下Tomcat服务器。
JNDI技术简介
JNDI(Java Naming and Directory Interface)，Java命名和目录接口，它对应于J2SE中的javax.naming包。这套API的主要作用在于：它可以把Java对象放在一个容器中（JNDI容器），并为容器中的java对象取一个名称，以后程序想获得Java对象，只需通过名称检索即可。其核心API为Context，它代表JNDI容器，其lookup方法为检索容器中对应名称的对象。
Tomcat服务器创建的数据源是以JNDI资源的形式发布的，所以说在Tomat服务器中配置一个数据源实际上就是在配置一个JNDI资源，通过查看Tomcat文档，我们知道使用如下的方式配置tomcat服务器的数据源：
<Context>
<Resource name="jdbc/datasource" auth="Container"
type="javax.sql.DataSource" username="root" password="XDP"
driverClassName="com.mysql.jdbc.Driver"
url="jdbc:mysql://localhost:3306/jdbcstudy"
maxActive="8" maxIdle="4"/>
</Context>
服务器创建好数据源之后，我们的应用程序又该怎么样得到这个数据源呢？Tomcat服务器创建好数据源之后是以JNDI的形式绑定到一个JNDI容器中的，可以把JNDI想象成一个大大的容器，我们可以往这个容器中存放一些对象、一些资源，JNDI容器中存放的对象和资源都会有一个独一无二的名称。应用程序想从JNDI容器中获取资源时，只需要告诉JNDI容器要获取的资源的名称，JNDI根据名称去找到对应的资源后返回给应用程序。我们平时做javaEE开发时，服务器会为我们的应用程序创建很多资源，比如request对象，response对象，服务器创建的这些资源有两种方式提供给我们的应用程序使用：
- 第一种是通过方法参数的形式传递进来，比如我们在Servlet中写的doPost和doGet方法中使用到的request对象和response对象就是服务器以参数的形式传递给我们的。
- 第二种就是JNDI的方式，服务器把创建好的资源绑定到JNDI容器中去，应用程序想要使用资源时，就直接从JNDI容器中获取相应的资源即可。
对于上面的name="jdbc/datasource"数据源资源，在应用程序中可以用如下的代码去获取：
Context initCtx = new InitialContext();
Context envCtx = (Context) initCtx.lookup("java:comp/env");
dataSource = (DataSource)envCtx.lookup("jdbc/datasource");
此种配置下，数据库的驱动jar文件需放置在tomcat的lib下。
配置Tomcat数据源
- 在Web项目的WebRoot目录下的META-INF目录创建一个context.xml文件
- 在context.xml文件配置tomcat服务器的数据源
<Context>
<Resource
name="jdbc/datasource"
auth="Container"
type="javax.sql.DataSource"
username="root"
password="XDP"
driverClassName="com.mysql.jdbc.Driver"
url="jdbc:mysql://localhost:3306/jdbcstudy"
maxActive="8"
maxIdle="4"/>
</Context>
- 将数据库的驱动jar文件需放置在tomcat的lib下
- 在获取数据库连接的工具类的静态代码块中获取JNDI容器中的数据源
//数据库连接工具类
public class JdbcJNDI {
private static DataSource ds = null;
//在静态代码块中创建数据库连接池
static{
try{
//初始化JNDI
Context initCtx = new InitialContext();
//得到JNDI容器
Context envCtx = (Context) initCtx.lookup("java:comp/env");
//从JNDI容器中检索name为jdbc/datasource的数据源
ds = (DataSource)envCtx.lookup("jdbc/datasource");
}catch (Exception e) {
throw new ExceptionInInitializerError(e);
}
}
//从数据源中获取数据库连接
public static Connection getConnection() throws SQLException{
//从数据源中获取数据库连接
return ds.getConnection();
}
/**
* 释放资源，
* 释放的资源包括Connection数据库连接对象，负责执行SQL命令的Statement对象，存储查询结果的ResultSet对象
*/
public static void release(Connection conn,Statement st,ResultSet rs){
if(rs!=null){
try{
//关闭存储查询结果的ResultSet对象
rs.close();
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
rs = null;
}
if(st!=null){
try{
//关闭负责执行SQL命令的Statement对象
st.close();
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(conn!=null){
try{
//将Connection连接对象还给数据库连接池
conn.close();
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
四、Java常见数据库连接池性能比较
目前，流行的Java数据库连接池有HikariCP，druid，tomcat-jdbc，dbcp，c3p0。性能从高到低顺序排列（单从性能角度看）。下图是HikariCP官网给出的性能对比：
性能对比.jpg
HikariCP是目前最快的Java数据库连接池，spring boot 2.x已经使用HikariCP作为默认的数据库连接池，足见其优秀。
五、HikariCP的优越性
HikariCP为什么这么快呢?
- 优化并精简字节码：使用Java字节码修改类库Javassist来生成委托实现动态代理，JDK Proxy生成的字节码更少。
- 使用更好的并发集合类ConcurrentBag。
- 使用FastList替代ArrayList。
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