什么是连接池？

池，不由自主的会想到水池。

小时候，我们都要去远处的水井挑水，倒进家中的水池里面。这样，每次要用水时，直接从水池中「取」就行了。不用大老远跑去水井打水。

数据库连接池就如此，我们预先准备好一些连接，放到池中。当需要时，就直接获取。而不要每次跟数据库建立一个新的连接。特别对数据库连接这类耗时，耗资源的操作。当连接用完后，再放回池中，供后续使用。

连接池的作用？

避免多次去创建资源。

例如，创建新的数据库连接，500ms轻轻松松就消耗了。建立TCP连接，数据库账号验证等等。这性能消耗起来，可是非常大的。

在稍大的系统内，连接池是必备的。同时，对技术人员要求，对连接池的掌握也是必须的。

tomcat-jdbc-pool的特色

基于jdk1.5后的并发实现。代码简洁，精练。核心的类就2，3个。

对池的控制就在 org.apache.tomcat.jdbc.pool.ConnectionPool 中搞定。

先前有简单看过 dbcp1.x, c3p0等等，代码量真不少，逻辑复杂。

想熟悉池的设计，可以仔细读读tomcat-jdbc-pool，非常快速的入手。在dbcp2的实现时，跟tomcat-jdbc-pool思路一致（完全copy的版本）

对于连接池来说，最基本的特点就是：

有一定的容量，及已经创建好的对象

有「借」有「还」操作的接口

池中「借出」连接是怎么个过程？

在jdbc-pool设计有2队列，分别为busy和idle，存储「正在使用」和「空闲」的连接。都采用ArrayBlockingQueue以保证线程安全。

当有请求「借」的动作过来时，从idle中poll一个连接，然后将该连接再offer至busy队列中。这是最基本最纯净的思路。

当idle连接不够时，内部会再去创建新的连接返回给客户端。

但是，做为「池」必须的职责之一是控制总量，不会任你去增长。

那么，有意思来了，他是怎么控制总量的咧？

我们可以通俗点称『占坑法』（tomcat中也有不少场景采用这方式）。

首先池中有维护连接数总量「计数器」（采用AtomicInteger保证线程安全，每次新增或销毁都会变更）。

『占坑法』就在每次要新创建连接池，先总量计数器+1（占位），再比较是否达到配置的池的最大连接数。如果没有达到，则创建新的；如果已达到了，则等待现有连接释放，再取走。

有点类似，大学时先用本书去抢位置占着。

大致实现代码【已经对源码简化】如下：

public class ConnectionPool {    //连接数的总量    private AtomicInteger size = new AtomicInteger(0);    //所有正在使用中的连接    private BlockingQueue
   
     busy;    //所有空闲的连接    private BlockingQueue
    
      idle;        PooledConnection con = idle.poll();//        while (true) {            if (con != null) {
  //如果从空闲连接队列中取出的连接不为空                 //把这个连接加入正在使用中的连接列表，***并返回                 busy.offer(con);//这简化了，在源码中这儿会对连接进行校验、检查或进行连接。                 return con;            }            //下面判断空闲连接队列中取出的连接为空的情况            //没有超出连接总数            if (size.get() < getPoolProperties().getMaxActive()) {                //占坑神技                 if (size.addAndGet(1) > getPoolProperties().getMaxActive()) {
  //超出连接总数                    //既然没了，那数量也减回去                    //再去等待其他连接归还回来                    size.decrementAndGet();                } else {                    //新建一个物理连接                    return createConnection(now, con, username, password);                }            }            //等待一定时间timetowait后，再次从空闲连接队列中取出的连接，循环执行上面过程            con = idle.poll(timetowait, TimeUnit.MILLISECONDS);        }    }}

用完后「归还」连接是怎么个过程？

大致思路跟「借」操作相反落。当然是无视那些「善后」的工作，只关注资源的管理。

但是，做为连接池必须的职责之一，并不真实的断开与数据库的连接。而只是放至idle队列中，供客户端下次再使用。如果有需要或必要肯定会释放，技巧所在。

大致代码如下：

protected void returnConnection(PooledConnection con) {    if (con != null) {        try {            con.lock();            if (busy.remove(con)) {                //跟允许的最大空闲数比较                if(idle.size() < poolProperties.getMaxIdle()) {                    idle.offer(con);                    //源码中调用release                    //会根据配置项执行一些校验，例如：testOnReturn为true，则在回收时检查连接是否正常                    //release(con);                 }        } catch(Exception e) {           //....         } finally {            con.unlock();        }    } //end if}

当长时间运行后，怎么回收无效的连接？

这是连接池必备的功能之一，类似检查死链或者释放自身过多的资源。比如，在高并发过后，对资源消耗量少时，就释放些不再使用的数据库连接（真实断开），维护合理的空格数量。【*** 连接池的minIdle定义了这个数量】

看到这应用场景就自然想到，通过后台线程定时扫描。

「对的，就是这样子。」

同样在ConnectionPool这个类文件中的PoolCleaner类。写在同个类文件中，便于用this进行传递数据。不用再去构造个复杂的ConnectionPool对象。

直接上代码，「好代码」就是最好的描述。

public class ConnectionPool {
       /**     * Initialize the connection pool - called from the constructor     */    protected void init(PoolConfiguration properties) throws SQLException {        initializePoolCleaner(properties);    }    public void initializePoolCleaner(PoolConfiguration properties) {                if (properties.isPoolSweeperEnabled()) {            poolCleaner = new PoolCleaner(this, properties.getTimeBetweenEvictionRunsMillis());            poolCleaner.start(); //只注册一个清理器，并未启动线程。        } //end if    }    /**    * 检查所有的空闲连接    */    public void checkIdle(boolean ignoreMinSize) {        try {            if (idle.size()==0) return;            Iterator
   
     unlocked = idle.iterator();            //【重点：如果空闲数量大于属性MinIdle，则执行清理！】            while ( (idle.size()>=getPoolProperties().getMinIdle())) &&unlocked.hasNext()) {                PooledConnection con = unlocked.next();                try {                    con.lock();                    //如果这时已到busy中，则不检查了                    if (busy.contains(con)) {                        continue;                    }                    release(con);//释放了物理连接                    idle.remove(con);//从空闲队列中移除                } finally {                    con.unlock();                }            } //while        } catch (Exception e) {            //....        }    }    private static volatile Timer poolCleanTimer = null;    private static HashSet
    
      cleaners = new HashSet<>();    //注册一个清理器    private static synchronized void registerCleaner(PoolCleaner cleaner) {        unregisterCleaner(cleaner);        cleaners.add(cleaner);        //一堆构造方式。。。        if (poolCleanTimer == null) {            ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();            try {                Thread.currentThread().setContextClassLoader(ConnectionPool.class.getClassLoader());                poolCleanTimer = new Timer("PoolCleaner["+ System.identityHashCode(ConnectionPool.class.getClassLoader()) + ":"+                                           System.currentTimeMillis() + "]", true);            }finally {                Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);            }        }        //构造定时扫描器        //java有内库非常强大，想用啥有啥呀        poolCleanTimer.scheduleAtFixedRate(cleaner, cleaner.sleepTime,cleaner.sleepTime);    }    //真实的处理线程在这儿。。。    protected static class PoolCleaner extends TimerTask {
           protected WeakReference
     
       pool;        PoolCleaner(ConnectionPool pool, long sleepTime) {            //弱引用，不了解的可以google下            this.pool = new WeakReference<>(pool);        }        @Override        public void run() {            ConnectionPool pool = this.pool.get();            if (pool == null) {                stopRunning();            } else if (!pool.isClosed()) {                                if (pool.getPoolProperties().getMinIdle() < pool.idle.size()) {                    pool.checkIdle(); //【重点，如果空闲数量大于MinIdle，则执行checkIdle】                }            }        }        public void start() {            registerCleaner(this); //并未启动线程，只是注册一个清理器        }        public void stopRunning() {            unregisterCleaner(this);        }    }}

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