一個不錯的JDBC連線池教程（帶具體例子）

1.前言 

資料庫應用，在許多軟體系統中經常用到，是開發中大型系統不可缺少的輔助。但如果對資料庫資源沒有很好地管理(如：沒有及時回收資料庫的遊標(ResultSet)、Statement、連線 (Connection)等資源)，往往會直接導致系統的穩定。這類不穩定因素，不單單由資料庫或者系統本身一方引起，只有系統正式使用後，隨著流量、使用者的增加，才會逐步顯露。 

在b基於Java開發的系統中，JDBC是程式設計師和資料庫打交道的主要途徑，提供了完備的資料庫操作方法介面。但考慮到規範的適用性，JDBC只提供了最直接的資料庫操作規範，對資料庫資源管理，如：對物理連線的管理及緩衝，期望第三方應用伺服器(Application Server)的提供。 

本文，以JDBC規範為基礎，介紹相關的資料庫連線池機制，並就如果以簡單的方式，實現有效地管理資料庫資源介紹相關實現技術。 

2.連線池技術背景 

2.1JDBC 

JDBC是一個規範，遵循JDBC介面規範，各個資料庫廠家各自實現自己的驅動程式(Driver)，如下圖所示: 


應用在獲取資料庫連線時，需要以URL的方式指定是那種型別的Driver，在獲得特定的連線後，可按照固定的介面操作不同型別的資料庫，如: 分別獲取Statement、執行SQL獲得ResultSet等，如下面的例子 : 

import java.sql.*;
…

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


在完成資料操作後，還一定要關閉所有涉及到的資料庫資源。這雖然對應用程式的邏輯沒有任何影響，但是關鍵的操作。上面是個簡單的例子，如果攙和眾多的if-else、exception，資源的管理也難免百密一疏。如同C中的記憶體洩漏問題，Java系統也同樣會面臨崩潰的惡運。所以資料庫資源的管理依賴於應用系統本身，是不安全、不穩定的一種隱患。 

2.2JDBC連線池 

在標準JDBC對應用的介面中，並沒有提供資源的管理方法。所以，預設的資源管理由應用自己負責。雖然在JDBC規範中，多次提及資源的關閉/回收及其他的合理運用。但最穩妥的方式，還是為應用提供有效的管理手段。所以，JDBC為第三方應用伺服器（Application Server）提供了一個由資料庫廠家實現的管理標準介面：連線緩衝(connection pooling)。引入了連線池( Connection Pool )的概念 ，也就是以緩衝池的機制管理資料庫的資源。 

JDBC最常用的資源有三類: 

-Connection: 資料庫連線。 

-Statement: 會話宣告。 

-ResultSet: 結果集遊標。 

分別存在以下的關係 ： 


這是一種 ‘爺-父-子’ 的關係，對Connection的管理，就是對資料庫資源的管理。舉個例子: 如果想確定某個資料庫連線(Connection)是否超時，則需要確定其（所有的）子Statement是否超時，同樣，需要確定所有相關的ResultSet是否超時；在關閉Connection前，需要關閉所有相關的Statement和ResultSet。 

因此，連線池(Connection Pool)所起到的作用，不僅僅簡單地管理Connection，還涉及到 Statement和ResultSet。 

2.3連線池(ConnectionPool)與資源管理 

ConnectionPool以緩衝池的機制，在一定數量上限範圍內，控制管理Connection，Statement和ResultSet。任何資料庫的資源是有限的，如果被耗盡，則無法獲得更多的資料服務。 

在大多數情況下，資源的耗盡不是由於應用的正常負載過高，而是程式原因。 

在實際工作中，資料資源往往是瓶頸資源，不同的應用都會訪問同一資料來源。其中某個應用耗盡了資料庫資源後，意味其他的應用也無法正常執行。因此，ConnectionPool的第一個任務是限制：每個應用或系統可以擁有的最大資源。也就是確定連線池的大小(PoolSize)。 

ConnectionPool的第二個任務：在連線池的大小(PoolSize)範圍內，最大限度地使用資源，縮短資料庫訪問的使用週期。許多資料庫中，連線（Connection）並不是資源的最小單元，控制Statement資源比Connection更重要。以Oracle為例： 

每申請一個連線（Connection）會在物理網路（如 TCP/IP網路）上建立一個用於通訊的連線，在此連線上還可以申請一定數量的Statement。同一連線可提供的活躍Statement數量可以達到幾百。 在節約網路資源的同時，縮短了每次會話週期（物理連線的建立是個費時的操作）。但在一般的應用中，多數按照2.1範例操作，這樣有10個程式呼叫，則會產生10次物理連線，每個Statement單獨佔用一個物理連線，這是極大的資源浪費。 ConnectionPool可以解決這個問題，讓幾十、幾百個Statement只佔用同一個物理連線， 發揮資料庫原有的優點。 

通過ConnectionPool對資源的有效管理，應用可以獲得的Statement總數到達 ： 

（併發物理連線數） x （每個連線可提供的Statement數量） 

例如某種資料庫可同時建立的物理連線數為 200個，每個連線可同時提供250個Statement，那麼ConnectionPool最終為應用提供的併發Statement總數為: 200 x 250 = 50,000個。這是個併發數字，很少有系統會突破這個量級。所以在本節的開始，指出資源的耗盡與應用程式直接管理有關。 

對資源的優化管理，很大程度上依靠資料庫自身的JDBC Driver是否具備。有些資料庫的JDBC Driver並不支援Connection與Statement之間的邏輯連線功能，如SQLServer，我們只能等待她自身的更新版本了。 

對資源的申請、釋放、回收、共享和同步，這些管理是複雜精密的。所以，ConnectionPool另一個功能就是，封裝這些操作，為應用提供簡單的，甚至是不改變應用風格的呼叫介面。 

3.簡單JDBC連線池的實現 

根據第二章中原理機制，Snap-ConnectionPool（一種簡單快速的連線池工具）按照部分的JDBC規範，實現了連線池所具備的對資料庫資源有效管理功能。 

3.1體系描述 

在JDBC規範中，應用通過驅動介面（Driver Interface）直接方法資料庫的資源。為了有效、合理地管理資源，在應用與JDBC Driver之間，增加了連線池: Snap-ConnectionPool。並且通過物件導向的機制，使連線池的大部分操作是透明的。參見下圖，Snap-ConnectionPool的體系： 


圖中所示，通過實現JDBC的部分資源物件介面( Connection, Statement, ResultSet )，在 Snap-ConnectionPool內部分別產生三種邏輯資源物件: PooledConnection, PooledStatement和 PooledResultSet。它們也是連線池主要的管理操作物件，並且繼承了JDBC中相應的從屬關係。這樣的體系有以下幾個特點： 

-透明性。在不改變應用原有的使用JDBC驅動介面的前提下，提供資源管理的服務。應用系統，如同原有的 JDBC，使用連線池提供的邏輯物件資源。簡化了應用程式的連線池改造。 

-資源封裝。複雜的資源管理被封裝在 Snap-ConnectionPool內部，不需要應用系統過多的干涉。管理操作的可靠性、安全性由連線池保證。應用的干涉（如：主動關閉資源），只起到優化系統效能的作用，遺漏操作不會帶來負面影響。 

-資源合理應用。按照JDBC中資源的從屬關係，Snap-ConnectionPool不僅對Connection進行緩衝處理，對Statement也有相應的機制處理。在2.3已描述，合理運用Connection和Statement之間的關係，可以更大限度地使用資源。所以，Snap-ConnectionPool封裝了Connection資源，通過內部管理PooledConnection，為應用系統提供更多的Statement資源。 

-資源連鎖管理。Snap-ConnectionPool包含的三種邏輯物件，繼承了JDBC中相應物件之間的從屬關係。在內部管理中，也依照從屬關係進行連鎖管理。例如：判斷一個Connection是否超時，需要根據所包含的Statement是否活躍；判斷Statement也要根據ResultSet的活躍程度。 

3.2連線池集中管理ConnectionManager 

ConnectionPool是Snap-ConnectionPool的連線池物件。在Snap-ConnectionPool內部，可以指定多個不同的連線池(ConnectionPool)為應用服務。ConnectionManager管理所有的連線池，每個連線池以不同的名稱區別。通過配置檔案適應不同的資料庫種類。如下圖所示： 


通過ConnectionManager，可以同時管理多個不同的連線池，提供通一的管理介面。在應用系統中通過ConnectionManager和相關的配置檔案，可以將凌亂散落在各自應用程式中的資料庫配置資訊（包括：資料庫名、使用者、密碼等資訊），集中在一個檔案中。便於系統的維護工作。 

3.3連線池使用範例 

對2.1的標準JDBC的使用範例，改為使用連線池，結果如下： 

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


在例子中，Snap-ConnectionPool封裝了應用對Connection的管理。只要改變JDBC獲取Connection的方法，為獲取連線池(ConnectionPool)(粗體部分)，其他的資料操作都可以不做修改。按照這樣的方式，Snap-ConnectionPool可幫助應用有效地管理資料庫資源。如果應用忽視了最後資源的釋放: rs.close() 和 st.close()，連線池會通過超時(time-out)機制，自動回收。 

4.小結 

無論是Snap-ConnectionPool還是其他的資料庫連線池，都應當具備一下基本功能： 

-對源資料庫資源的保護 

-充分利用發揮資料庫的有效資源 

-簡化應用的資料庫介面，封閉資源管理。 

-對應用遺留資源的自動回收和整理，提高資源的再次利用率。 

在這個前提下，應用程式才能投入更多的精力於各自的業務邏輯中。資料庫資源也不再成為系統的瓶頸。 

注: 在網站 www.snapbug.net可免費下載Snap-ConnectionPool及更詳細的文件。