JDBC 进阶——连接池

作者: 廖少少 | 来源:发表于2016-11-13 23:25 被阅读2038次

本文包括

传统JDBC的缺点

连接池原理

自定义连接池

开源数据库连接池

DBCP连接池

C3P0连接池

Tomcat内置连接池

1、传统JDBC的缺点

用户每次请求都需要向数据库获得链接，而数据库创建连接通常需要消耗相对较大的资源，创建时间也较长。
假设网站一天10万访问量，数据库服务器就需要创建10万次连接，极大的浪费数据库的资源，并且极易造成数据库服务器内存溢出、拓机。

2、连接池原理

在服务器端一次性创建多个连接，将多个连接保存在一个连接池对象中，当应用程序的请求需要操作数据库时，不会为请求创建新的连接，而是直接从连接池中获得一个连接，操作数据库结束之后，并不需要真正关闭连接，而是将连接放回到连接池中。
节省创建连接、释放连接资源

3、自定义连接池

编写连接池需实现javax.sql.DataSource接口。DataSource接口中定义了两个重载的getConnection方法：
```
  Connection.getConnection() 

  Connection.getConnection(String username, String password) 
```
自定义一个类，实现DataSource接口，并实现连接池功能的步骤：
- 在自定义类的构造函数中批量创建Connection，并把创建的连接保存到一个集合对象中（LinkedList）。
- 在自定义类中实现Connection.getConnection方法，让getConnection方法每次调用时，从集合对象中取出一个Connection返回给用户。
- 当用户使用完Connection，不能调用Connection.close()方法，而要使用连接池提供关闭方法，即将Connection放回到连接池之中（把Connection存入集合对象中）。
  
  Connection对象应保证将自己返回到连接池的集合对象中，而不要把Connection还给数据库。
- 如果用户习惯调用Connection.close()方法，则可以使用动态代理来增强原有方法。

demo:

  public class MyDataSource implements DataSource {
  
      // 链表 --- 实现 栈结构 、队列 结构
      private LinkedList<Connection> dataSources = new LinkedList<Connection>();
  
      public MyDataSource() {
          // 一次性创建10个连接
          for (int i = 0; i < 10; i++) {
              try {
                  Connection conn = JDBCUtils.getConnection();
                  // 将连接加入连接池中
                  dataSources.add(conn);
              } catch (Exception e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }
      }
  
      @Override
      public Connection getConnection() throws SQLException {
          // 取出连接池中一个连接
          final Connection conn = dataSources.removeFirst(); // 删除第一个连接返回
          System.out.println("取出一个连接剩余 " + dataSources.size() + "个连接！");
          // 将目标Connection对象进行增强
          Connection connProxy = (Connection) Proxy.newProxyInstance(conn
                  .getClass().getClassLoader(), conn.getClass().getInterfaces(),
                  new InvocationHandler() {
                      // 执行代理对象任何方法 都将执行 invoke
                      @Override
                      public Object invoke(Object proxy, Method method,
                              Object[] args) throws Throwable {
                          if (method.getName().equals("close")) {
                              // 需要加强的方法
                              // 不将连接真正关闭，将连接放回连接池
                              releaseConnection(conn);
                              return null;
                          } else {
                              // 不需要加强的方法
                              return method.invoke(conn, args); // 调用真实对象方法
                          }
                      }
                  });
          return connProxy;
      }
  
      // 将连接放回连接池
      public void releaseConnection(Connection conn) {
          dataSources.add(conn);
          System.out.println("将连接 放回到连接池中 数量:" + dataSources.size());
      }
  
      @Override
      public Connection getConnection(String username, String password)
              throws SQLException {
          return null;
      }
  
      @Override
      public PrintWriter getLogWriter() throws SQLException {
          // TODO Auto-generated method stub
          return null;
      }
  
      @Override
      public int getLoginTimeout() throws SQLException {
          // TODO Auto-generated method stub
          return 0;
      }
  
      @Override
      public void setLogWriter(PrintWriter out) throws SQLException {
          // TODO Auto-generated method stub
  
      }
  
      @Override
      public void setLoginTimeout(int seconds) throws SQLException {
          // TODO Auto-generated method stub
  
      }
  
      @Override
      public boolean isWrapperFor(Class<?> iface) throws SQLException {
          // TODO Auto-generated method stub
          return false;
      }
  
      @Override
      public <T> T unwrap(Class<T> iface) throws SQLException {
          // TODO Auto-generated method stub
          return null;
      }
  
  }

4、开源数据库连接池

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：
- Apache commons-dbcp 数据库连接池
- C3P0 数据库连接池
- Apache Tomcat内置的连接池（apache dbcp）
实际应用时不需要编写连接数据库代码，直接从数据源获得数据库的连接。程序员编程时也应尽量使用这些数据源的实现，以提升程序的数据库访问性能。
原来由jdbcUtil创建连接，现在由dataSource创建连接，为实现不和具体数据绑定，因此datasource也应采用配置文件的方法获得连接。
在Apache官网下载时，注意这些开源连接池的版本，要与本地JDK与JDBC版本对应！

比如说：Apache Commons DBCP 2.1.1 for JDBC 4.1 (Java 7.0+)

我在MyEclipse创建工程时设置JAVASE-1.6，而现在最新的DBCP版本为2.1.1，它要求的是Java 7.0+，所以在import相关包时，会报错，提示需要configure build path。

解决方法：下载低版本的两个jar包即可。

5、DBCP连接池

DBCP 是 Apache 软件基金组织下的开源连接池实现，使用DBCP连接池，需要在build path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。

使用DBCP连接池，需要有driverclass、url、username、password，有两种方法配置：

使用BasicDataSource.setXXX(XXX)方法手动设置四个参数

  @Test
  public void demo1() throws SQLException {
      // 使用BasicDataSource 创建连接池
      BasicDataSource basicDataSource = new BasicDataSource();
      // 创建连接池 一次性创建多个连接池

      // 连接池 创建连接 ---需要四个参数
      basicDataSource.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
      basicDataSource.setUrl("jdbc:mysql:///day14");
      basicDataSource.setUsername("root");
      basicDataSource.setPassword("123");

      // 从连接池中获取连接
      Connection conn = basicDataSource.getConnection();
      String sql = "select * from account";
      PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql);
      ResultSet rs = stmt.executeQuery();

      while (rs.next()) {
          System.out.println(rs.getString("name"));
      }

      JDBCUtils.release(rs, stmt, conn);
  }

编写properties配置文件，在测试代码中创建Properties对象加载文件

dbcp.properties文件：

  driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
  url=jdbc:mysql:///day14
  username=root
  password=123

测试代码：

  @Test
  public void demo2() throws Exception {
      // 读取dbcp.properties ---- Properties
      Properties properties = new Properties();
      properties.load(new FileInputStream(this.getClass().getResource(
              "/dbcp.properties").getFile()));

      DataSource basicDataSource = BasicDataSourceFactory
              .createDataSource(properties);

      // 从连接池中获取连接
      Connection conn = basicDataSource.getConnection();
      String sql = "select * from account";
      PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql);
      ResultSet rs = stmt.executeQuery();

      while (rs.next()) {
          System.out.println(rs.getString("name"));
      }

      JDBCUtils.release(rs, stmt, conn);

  }

6、C3P0连接池

使用C3P0连接池，需要在build path中添加一个jar包：c3p0-版本号.jar
Basic Pool Configuration 基本属性
- acquireIncrement 当连接池连接用完了，根据该属性决定一次性新建多少连接
- initialPoolSize 初始化一次性创建多少个连接
- maxPoolSize 最大连接数
- maxIdleTime 最大空闲时间，当连接池中连接经过一段时间没有使用，根据该数据进行释放
  
  maxIdleTime
  
  Default: 0
  
  Seconds a Connection can remain pooled but unused before being discarded. Zero means idle connections never expire. [See "Basic Pool Configuration"]
- ```
minPoolSize 最小连接池尺寸
```
- 总而言之：当创建连接池时，一次性创建initialPoolSize 个连接，当连接使用完一次性创建 acquireIncrement 个连接，连接最大数量 maxPoolSize ，当连接池连接数量大于 minPoolSize ，经过maxIdleTime 连接没有使用，该连接将被释放。

使用C3P0连接池，同样有两种方法配置

手动配置（除了设置四个必须的参数，还可以设置Basic Pool Configuration）

  @Test
  public void demo1() throws Exception {
      // 创建一个连接池
      ComboPooledDataSource dataSource = new ComboPooledDataSource();
      // 手动设置四个参数
      dataSource.setDriverClass("com.mysql.jdbc.Driver");
      dataSource.setJdbcUrl("jdbc:mysql:///day14");
      dataSource.setUser("root");
      dataSource.setPassword("123");

      //dataSource.setMaxPoolSize(40); // 手动设置Basic Pool Configuration

      Connection conn = dataSource.getConnection();
      String sql = "select * from account";
      PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql);

      ResultSet rs = stmt.executeQuery();

      while (rs.next()) {
          System.out.println(rs.getString("name"));
      }

      JDBCUtils.release(rs, stmt, conn);
  }

使用c3p0-config.xml配置：

c3p0-config.xml文件：

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <c3p0-config>
      <default-config> <!-- 默认配置 -->
          <property name="driverClass">com.mysql.jdbc.Driver</property>
          <property name="jdbcUrl">jdbc:mysql:///day14</property>
          <property name="user">root</property>
          <property name="password">123</property>
          
          <property name="acquireIncrement">10</property>
          <property name="initialPoolSize">10</property>
          <property name="maxPoolSize">100</property>
          <property name="maxIdleTime">60</property>
          <property name="minPoolSize">5</property>
      </default-config>
      <named-config name="itcast">   <!-- 自定义配置 -->
          <property name="driverClass">com.mysql.jdbc.Driver</property>
          <property name="jdbcUrl">jdbc:mysql:///day14</property>
          <property name="user">root</property>
          <property name="password">123</property>
          
          <property name="acquireIncrement">10</property>
          <property name="initialPoolSize">10</property>
          <property name="maxPoolSize">100</property>
          <property name="maxIdleTime">60</property>
          <property name="minPoolSize">5</property>
      </named-config>
  </c3p0-config>

测试代码：

  @Test
  public void demo2() throws SQLException {
      // 使用c3p0配置文件
      // 自动加载src/c3p0-config.xml，不需要像前文的dbcpconfig.properties那样加载配置文件！
  
      // ComboPooledDataSource dataSource = new ComboPooledDataSource(); // 使用默认配置
      ComboPooledDataSource dataSource = new ComboPooledDataSource("itcast"); // 使用自定义配置

      Connection conn = dataSource.getConnection();
      String sql = "select * from account";
      PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql);

      ResultSet rs = stmt.executeQuery();

      while (rs.next()) {
          System.out.println(rs.getString("name"));
      }

      JDBCUtils.release(rs, stmt, conn);
  }

7、Tomcat内置连接池

因为Tomcat和 dbcp 都是Apache公司项目，Tomcat内部连接池就是dbcp。
Tomcat支持Servlet、JSP等，类似于容器，但并不支持所有JavaEE规范，JNDI就是JavaEE规范之一。
开发者通过JNDI方式可以访问Tomcat内置连接池。

使用Tomcat内置连接池的前提

将web工程部署到Tomcat三种方式：配置server.xml <Context> 元素、配置独立xml文件 <Context> 元素、直接将网站目录复制Tomcat/webapps
虚拟目录 ---- <Context> 元素

若想使用Tomcat内置连接池，必须要在Context元素中添加Resource标签，具体代码如下：

  <Context>
      <Resource name="jdbc/TestDB" auth="Container" type="javax.sql.DataSource"
                 maxActive="100" maxIdle="30" maxWait="10000"
                 username="root" password="123" driverClassName="com.mysql.jdbc.Driver"
                 url="jdbc:mysql://localhost:3306/day14"/>
  </Context>

在哪里配置元素？有三个位置可以配置：
1. tomcat安装目录/conf/context.xml --------- 对当前Tomcat内部所有虚拟主机中任何工程都有效
2. tomcat安装目录/conf/Catalina/虚拟主机目录/context.xml -------- 对当前虚拟主机任何工程都有效
3. 在web工程根目录/META-INF/context.xml ------- 对当前工程有效 （常用！）
  
  具体做法：MyEclipse中，在项目根目录的WebRoot/META-INF中，新建context.xml文件，配置代码如下：
```
 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 
 <Context>
 <Resource name="jdbc/TestDB" auth="Container" type="javax.sql.DataSource"
                maxActive="100" maxIdle="30" maxWait="10000"
                username="root" password="123" driverClassName="com.mysql.jdbc.Driver"
                url="jdbc:mysql://localhost:3306/day14"/>
 </Context>
```

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（支持JNDI容器 Tomcat），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。

使用JNDI访问Tomcat内置连接池

将数据库驱动的jar包复制到Tomcat安装目录/lib中，这样Tomcat服务器才能找到数据库驱动。
编写访问JNDI程序，运行在Tomcat内部，所以通常是运行在Servlet、JSP中。
在Tomcat启动时，自动加载配置文件（context.xml），创建数据库连接池，该连接池由Tomcat管理。

JNDI原理.jpg

demo：

 public class TomcatServlet extends HttpServlet {
 
     public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
             throws ServletException, IOException {
         try {
             // 创建检索对象
             Context initCtx = new InitialContext();
             // 默认查找顶级java，名称串固定：java:comp/env
             Context envCtx = (Context) initCtx.lookup("java:comp/env");
             // 根据设置的名称查找连接池对象
             DataSource ds = (DataSource) envCtx.lookup("jdbc/TestDB");
 
             // 获得连接池中一个连接，接下来的代码和连接池无关
             Connection conn = ds.getConnection();
             String sql = "select * from account";
             PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql);
             ResultSet rs = stmt.executeQuery();
 
             while (rs.next()) {
                 System.out.println(rs.getString("name"));
             }
 
             JDBCUtils.release(rs, stmt, conn);
         } catch (NamingException e) {
             e.printStackTrace();
         } catch (SQLException e) {
             e.printStackTrace();
         }
 
     }
 
     public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
             throws ServletException, IOException {
         doGet(request, response);
     }
 
 }

JDBC文集：

Java 与数据库的桥梁——JDBC：http://www.jianshu.com/p/c0acbd18794c

JDBC 进阶——连接池：http://www.jianshu.com/p/ad0ff2961597

JDBC 进阶——元数据：http://www.jianshu.com/p/36d5d76342f1

JDBC框架——DBUtils：http://www.jianshu.com/p/10241754cdd7

JDBC 进阶——连接池

1、传统JDBC的缺点

2、连接池原理

3、自定义连接池

4、开源数据库连接池

5、DBCP连接池

6、C3P0连接池

7、Tomcat内置连接池

使用Tomcat内置连接池的前提

JNDI技术简介

使用JNDI访问Tomcat内置连接池

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