一个不错的JDBC连接池教程（带具体例子）

1.前言 

数据库应用&＃xff0c;在许多软件系统中经常用到&＃xff0c;是开发中大型系统不可缺少的辅助。但如果对数据库资源没有很好地管理(如&＃xff1a;没有及时回收数据库的游标(ResultSet)、Statement、连接 (Connection)等资源)&＃xff0c;往往会直接导致系统的稳定。这类不稳定因素&＃xff0c;不单单由数据库或者系统本身一方引起&＃xff0c;只有系统正式使用后&＃xff0c;随着流量、用户的增加&＃xff0c;才会逐步显露。 

在b基于Java开发的系统中&＃xff0c;JDBC是程序员和数据库打交道的主要途径&＃xff0c;提供了完备的数据库操作方法接口。但考虑到规范的适用性&＃xff0c;JDBC只提供了最直接的数据库操作规范&＃xff0c;对数据库资源管理&＃xff0c;如&＃xff1a;对物理连接的管理及缓冲&＃xff0c;期望第三方应用服务器(Application Server)的提供。 

本文&＃xff0c;以JDBC规范为基础&＃xff0c;介绍相关的数据库连接池机制&＃xff0c;并就如果以简单的方式&＃xff0c;实现有效地管理数据库资源介绍相关实现技术。 

2.连接池技术背景 

2.1JDBC 

JDBC是一个规范&＃xff0c;遵循JDBC接口规范&＃xff0c;各个数据库厂家各自实现自己的驱动程序(Driver)&＃xff0c;如下图所示: 


应用在获取数据库连接时&＃xff0c;需要以URL的方式指定是那种类型的Driver&＃xff0c;在获得特定的连接后&＃xff0c;可按照固定的接口操作不同类型的数据库&＃xff0c;如: 分别获取Statement、执行SQL获得ResultSet等&＃xff0c;如下面的例子 : 

import java.sql.*;
…

..DriverManager.registerDriver(
                   new oracle.jdbc.
                   driver.OracleDriver());
Connection dbConn &＃61; DriverManager.getConnection   
(“jdbc:oracle:thin:&＃64;127.0.0.1:1521: 
  oracle”,“username”, “password” );
Statement st &＃61; dbConn.createStatement();
ResultSet rs &＃61; st.executeQuery(  
                    “select * from demo_table” );
…
some data source operation in herers.close();
st.close();dbConn.close();
 


在完成数据操作后&＃xff0c;还一定要关闭所有涉及到的数据库资源。这虽然对应用程序的逻辑没有任何影响&＃xff0c;但是关键的操作。上面是个简单的例子&＃xff0c;如果搀和众多的if-else、exception&＃xff0c;资源的管理也难免百密一疏。如同C中的内存泄漏问题&＃xff0c;Java系统也同样会面临崩溃的恶运。所以数据库资源的管理依赖于应用系统本身&＃xff0c;是不安全、不稳定的一种隐患。 

2.2JDBC连接池 

在标准JDBC对应用的接口中&＃xff0c;并没有提供资源的管理方法。所以&＃xff0c;缺省的资源管理由应用自己负责。虽然在JDBC规范中&＃xff0c;多次提及资源的关闭/回收及其他的合理运用。但最稳妥的方式&＃xff0c;还是为应用提供有效的管理手段。所以&＃xff0c;JDBC为第三方应用服务器&＃xff08;Application Server&＃xff09;提供了一个由数据库厂家实现的管理标准接口&＃xff1a;连接缓冲(connection pooling)。引入了连接池( Connection Pool )的概念 &＃xff0c;也就是以缓冲池的机制管理数据库的资源。 

JDBC最常用的资源有三类: 

-Connection: 数据库连接。 

-Statement: 会话声明。 

-ResultSet: 结果集游标。 

分别存在以下的关系 &＃xff1a; 


这是一种 ‘爷-父-子’ 的关系&＃xff0c;对Connection的管理&＃xff0c;就是对数据库资源的管理。举个例子: 如果想确定某个数据库连接(Connection)是否超时&＃xff0c;则需要确定其&＃xff08;所有的&＃xff09;子Statement是否超时&＃xff0c;同样&＃xff0c;需要确定所有相关的ResultSet是否超时&＃xff1b;在关闭Connection前&＃xff0c;需要关闭所有相关的Statement和ResultSet。 

因此&＃xff0c;连接池(Connection Pool)所起到的作用&＃xff0c;不仅仅简单地管理Connection&＃xff0c;还涉及到 Statement和ResultSet。 

2.3连接池(ConnectionPool)与资源管理 

ConnectionPool以缓冲池的机制&＃xff0c;在一定数量上限范围内&＃xff0c;控制管理Connection&＃xff0c;Statement和ResultSet。任何数据库的资源是有限的&＃xff0c;如果被耗尽&＃xff0c;则无法获得更多的数据服务。 

在大多数情况下&＃xff0c;资源的耗尽不是由于应用的正常负载过高&＃xff0c;而是程序原因。 

在实际工作中&＃xff0c;数据资源往往是瓶颈资源&＃xff0c;不同的应用都会访问同一数据源。其中某个应用耗尽了数据库资源后&＃xff0c;意味其他的应用也无法正常运行。因此&＃xff0c;ConnectionPool的第一个任务是限制&＃xff1a;每个应用或系统可以拥有的最大资源。也就是确定连接池的大小(PoolSize)。 

ConnectionPool的第二个任务&＃xff1a;在连接池的大小(PoolSize)范围内&＃xff0c;最大限度地使用资源&＃xff0c;缩短数据库访问的使用周期。许多数据库中&＃xff0c;连接&＃xff08;Connection&＃xff09;并不是资源的最小单元&＃xff0c;控制Statement资源比Connection更重要。以Oracle为例&＃xff1a; 

每申请一个连接&＃xff08;Connection&＃xff09;会在物理网络&＃xff08;如 TCP/IP网络&＃xff09;上建立一个用于通讯的连接&＃xff0c;在此连接上还可以申请一定数量的Statement。同一连接可提供的活跃Statement数量可以达到几百。 在节约网络资源的同时&＃xff0c;缩短了每次会话周期&＃xff08;物理连接的建立是个费时的操作&＃xff09;。但在一般的应用中&＃xff0c;多数按照2.1范例操作&＃xff0c;这样有10个程序调用&＃xff0c;则会产生10次物理连接&＃xff0c;每个Statement单独占用一个物理连接&＃xff0c;这是极大的资源浪费。 ConnectionPool可以解决这个问题&＃xff0c;让几十、几百个Statement只占用同一个物理连接&＃xff0c; 发挥数据库原有的优点。 

通过ConnectionPool对资源的有效管理&＃xff0c;应用可以获得的Statement总数到达 &＃xff1a; 

&＃xff08;并发物理连接数&＃xff09; x &＃xff08;每个连接可提供的Statement数量&＃xff09; 

例如某种数据库可同时建立的物理连接数为 200个&＃xff0c;每个连接可同时提供250个Statement&＃xff0c;那么ConnectionPool最终为应用提供的并发Statement总数为: 200 x 250 &＃61; 50,000个。这是个并发数字&＃xff0c;很少有系统会突破这个量级。所以在本节的开始&＃xff0c;指出资源的耗尽与应用程序直接管理有关。 

对资源的优化管理&＃xff0c;很大程度上依靠数据库自身的JDBC Driver是否具备。有些数据库的JDBC Driver并不支持Connection与Statement之间的逻辑连接功能&＃xff0c;如SQLServer&＃xff0c;我们只能等待她自身的更新版本了。 

对资源的申请、释放、回收、共享和同步&＃xff0c;这些管理是复杂精密的。所以&＃xff0c;ConnectionPool另一个功能就是&＃xff0c;封装这些操作&＃xff0c;为应用提供简单的&＃xff0c;甚至是不改变应用风格的调用接口。 

3.简单JDBC连接池的实现 

根据第二章中原理机制&＃xff0c;Snap-ConnectionPool&＃xff08;一种简单快速的连接池工具&＃xff09;按照部分的JDBC规范&＃xff0c;实现了连接池所具备的对数据库资源有效管理功能。 

3.1体系描述 

在JDBC规范中&＃xff0c;应用通过驱动接口&＃xff08;Driver Interface&＃xff09;直接方法数据库的资源。为了有效、合理地管理资源&＃xff0c;在应用与JDBC Driver之间&＃xff0c;增加了连接池: Snap-ConnectionPool。并且通过面向对象的机制&＃xff0c;使连接池的大部分操作是透明的。参见下图&＃xff0c;Snap-ConnectionPool的体系&＃xff1a; 


图中所示&＃xff0c;通过实现JDBC的部分资源对象接口( Connection, Statement, ResultSet )&＃xff0c;在 Snap-ConnectionPool内部分别产生三种逻辑资源对象: PooledConnection, PooledStatement和 PooledResultSet。它们也是连接池主要的管理操作对象&＃xff0c;并且继承了JDBC中相应的从属关系。这样的体系有以下几个特点&＃xff1a; 

-透明性。在不改变应用原有的使用JDBC驱动接口的前提下&＃xff0c;提供资源管理的服务。应用系统&＃xff0c;如同原有的 JDBC&＃xff0c;使用连接池提供的逻辑对象资源。简化了应用程序的连接池改造。 

-资源封装。复杂的资源管理被封装在 Snap-ConnectionPool内部&＃xff0c;不需要应用系统过多的干涉。管理操作的可靠性、安全性由连接池保证。应用的干涉&＃xff08;如&＃xff1a;主动关闭资源&＃xff09;&＃xff0c;只起到优化系统性能的作用&＃xff0c;遗漏操作不会带来负面影响。 

-资源合理应用。按照JDBC中资源的从属关系&＃xff0c;Snap-ConnectionPool不仅对Connection进行缓冲处理&＃xff0c;对Statement也有相应的机制处理。在2.3已描述&＃xff0c;合理运用Connection和Statement之间的关系&＃xff0c;可以更大限度地使用资源。所以&＃xff0c;Snap-ConnectionPool封装了Connection资源&＃xff0c;通过内部管理PooledConnection&＃xff0c;为应用系统提供更多的Statement资源。 

-资源连锁管理。Snap-ConnectionPool包含的三种逻辑对象&＃xff0c;继承了JDBC中相应对象之间的从属关系。在内部管理中&＃xff0c;也依照从属关系进行连锁管理。例如&＃xff1a;判断一个Connection是否超时&＃xff0c;需要根据所包含的Statement是否活跃&＃xff1b;判断Statement也要根据ResultSet的活跃程度。 

3.2连接池集中管理ConnectionManager 

ConnectionPool是Snap-ConnectionPool的连接池对象。在Snap-ConnectionPool内部&＃xff0c;可以指定多个不同的连接池(ConnectionPool)为应用服务。ConnectionManager管理所有的连接池&＃xff0c;每个连接池以不同的名称区别。通过配置文件适应不同的数据库种类。如下图所示&＃xff1a; 


通过ConnectionManager&＃xff0c;可以同时管理多个不同的连接池&＃xff0c;提供通一的管理界面。在应用系统中通过ConnectionManager和相关的配置文件&＃xff0c;可以将凌乱散落在各自应用程序中的数据库配置信息&＃xff08;包括&＃xff1a;数据库名、用户、密码等信息&＃xff09;&＃xff0c;集中在一个文件中。便于系统的维护工作。 

3.3连接池使用范例 

对2.1的标准JDBC的使用范例&＃xff0c;改为使用连接池&＃xff0c;结果如下&＃xff1a; 

import java.sql.*;
import net.snapbug.util.dbtool.*;
…
..ConnectionPool dbConn &＃61; ConnectionManager
                   .getConnectionPool("testOracle" );
Statement st &＃61; dbConn.createStatement();
ResultSet rs &＃61; st.executeQuery( 
             “select * from demo_table” );
…
some data source operation 
     in herers.close();st.close();
 


在例子中&＃xff0c;Snap-ConnectionPool封装了应用对Connection的管理。只要改变JDBC获取Connection的方法&＃xff0c;为获取连接池(ConnectionPool)(粗体部分)&＃xff0c;其他的数据操作都可以不做修改。按照这样的方式&＃xff0c;Snap-ConnectionPool可帮助应用有效地管理数据库资源。如果应用忽视了最后资源的释放: rs.close() 和 st.close()&＃xff0c;连接池会通过超时(time-out)机制&＃xff0c;自动回收。 

4.小结 

无论是Snap-ConnectionPool还是其他的数据库连接池&＃xff0c;都应当具备一下基本功能&＃xff1a; 

-对源数据库资源的保护 

-充分利用发挥数据库的有效资源 

-简化应用的数据库接口&＃xff0c;封闭资源管理。 

-对应用遗留资源的自动回收和整理&＃xff0c;提高资源的再次利用率。 

在这个前提下&＃xff0c;应用程序才能投入更多的精力于各自的业务逻辑中。数据库资源也不再成为系统的瓶颈。 

注: 在网站 www.snapbug.net可免费下载Snap-ConnectionPool及更详细的文档。