Java數(shù)據(jù)庫連接池的原理與應(yīng)用

劉翠霞

摘? ?要：在Java開發(fā)中，不可避免地要使用數(shù)據(jù)庫來存儲和管理數(shù)據(jù)。尤其是在Java Web應(yīng)用程序中，往往會有很多用戶同時(shí)連接和訪問數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫連接的管理將直接影響到程序的性能和用戶的體驗(yàn)。使用數(shù)據(jù)庫連接池能夠加快數(shù)據(jù)庫連接的速度，提高服務(wù)器程序的性能，降低系統(tǒng)資源的消耗，是對數(shù)據(jù)庫連接的一種較為有效的管理手段。文章介紹了數(shù)據(jù)庫連接池的原理與使用方法。

關(guān)鍵詞：Java;Java數(shù)據(jù)庫連接;數(shù)據(jù)庫連接池

數(shù)據(jù)庫（Database）是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫，在Java開發(fā)中，不可避免地要使用數(shù)據(jù)庫來存儲和管理數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫連接是使用Java數(shù)據(jù)庫連接（Java Database Connectivity，JDBC）技術(shù)，每操作一次數(shù)據(jù)庫都會執(zhí)行一次創(chuàng)建和斷開連接的操作，這種頻繁的操作十分影響數(shù)據(jù)庫的訪問效率，并且增加了代碼量，所以在實(shí)際開發(fā)中通常會使用連接池技術(shù)來解決這些問題。

1? ? 數(shù)據(jù)庫連接池的工作原理

數(shù)據(jù)庫連接池（Database Connection Pool，DBCP）是應(yīng)用程序啟動時(shí)系統(tǒng)建立足夠的數(shù)據(jù)庫連接，并將這些連接組成一個連接池。每次應(yīng)用程序請求數(shù)據(jù)庫連接時(shí)，無需新建連接，而是從連接池中取出已有的連接使用，使用完畢后，不必關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接，而是直接將連接歸還給連接池。這樣雖然會占用一定的內(nèi)存空間，但是卻大大節(jié)省了數(shù)據(jù)庫連接的時(shí)間，體現(xiàn)了以空間換時(shí)間的思想。數(shù)據(jù)庫連接池的工作原理主要由以下3部分組成。

1.1? 建立連接池

在系統(tǒng)初始化時(shí)，利用Vector，Stack等容器建立靜態(tài)的數(shù)據(jù)庫連接池，根據(jù)配置創(chuàng)建連接并放置在連接池中，這些連接是不能隨意關(guān)閉的，以后所使用的連接都是從該連接池中獲取的，這樣就可以避免反復(fù)建立和關(guān)閉連接造成的開銷。

1.2? 分配、釋放連接

連接池中的連接由連接池管理器統(tǒng)一管理。當(dāng)客戶請求數(shù)據(jù)庫連接時(shí)，首先看連接池中是否有空閑連接，即尚未分配出去的連接。如果存在空閑連接，則把該連接分配給客戶，并標(biāo)記該連接為已分配。若連接池中沒有空閑連接，就在已經(jīng)分配出去的連接中尋找一個合適的連接給客戶，此時(shí)該連接在多個客戶間復(fù)用。

當(dāng)客戶釋放連接時(shí)，可以根據(jù)該連接是否被復(fù)用進(jìn)行不同的處理。如果沒有其他使用者，就放入到連接池中，而不是被關(guān)閉。如果有其他使用者，則當(dāng)前客戶釋放該連接，其他客戶可以繼續(xù)使用。

1.3? 配置連接

連接池中到底要放置多少個連接，以及連接耗盡后該如何處理是配置策略要關(guān)注的問題。一般的配置策略是，開始時(shí)，根據(jù)具體的應(yīng)用需求，給出一個初始的連接池中連接的數(shù)目以及一個連接池可以擴(kuò)張到的最大連接數(shù)目。連接池管理器在創(chuàng)建、分配、釋放連接時(shí)都需要符合配置要求，當(dāng)客戶請求超過最大連接數(shù)目時(shí)，新請求可能需要一個短暫的等待過程。

2? ? 數(shù)據(jù)庫連接池的使用（以DBCP連接池為例）

主流的數(shù)據(jù)庫連接池有DBCP，C3p0，Tomcat Jdbc Pool，BoneCP，Druid。其中，DBCP是apache上的一個Java連接池項(xiàng)目。下面以DBCP連接池為例說明數(shù)據(jù)庫連接池的使用[1]。

2.1? 導(dǎo)入jar包

單獨(dú)使用DBCP需要導(dǎo)入2個包：commons-dbcp.jar，commons-pool.jar，如果是Maven項(xiàng)目則需要配置Maven依賴，即在配置文件pom.xml中引入其jar包的坐標(biāo)。

2.2? 創(chuàng)建數(shù)據(jù)源

當(dāng)使用DBCP數(shù)據(jù)源時(shí)，首先要創(chuàng)建數(shù)據(jù)源對象，常用的創(chuàng)建方式有兩種。

2.2.1? 純Java代碼方式

第一步：創(chuàng)建BasicDataSource類對象

BasicDataSource datasource=new BasicDataSource（）;

第二步：設(shè)置必須的數(shù)據(jù)庫連接參數(shù)

datasource.setDriverClassName（“com.mysql.jdbc.Driver”）;

datasource.setUrl（“jdbc：mysql：//127.0.0.1：3306/XXX”）; //XXX為數(shù)據(jù)庫的名字

datasource.setUsername（“root”）;

datasource.setPassword（“root”）;

第三步：設(shè)置可選的數(shù)據(jù)庫連接策略參數(shù)

datasource.setInitialSize（10）;//初始化的連接數(shù)

datasource.setMaxActive（50）;//最大連接數(shù)

datasource.setMaxIdle（5）;//最大空閑數(shù)

datasource.setMinIdle（1）;//最小空閑數(shù)

2.2.2? 基于Spring創(chuàng)建

第一步：編寫配置文件。配置文件名以.properties結(jié)尾，最好放在src目錄下。配置文件信息如下：

driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver

url=jdbc：mysql：//127.0.0.1：3306/shop

username=root

password=root

第二步：在spring配置文件中配置DBCP數(shù)據(jù)源。配置文件信息如下：

2.3? 通過連接池獲取連接操作數(shù)據(jù)庫

Connection conn= dataSource.getConnection（）;//獲取數(shù)據(jù)庫連接對象

……//完成數(shù)據(jù)庫的增刪改查操作

3? ? 數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)的優(yōu)勢

3.1? 資源復(fù)用

使用數(shù)據(jù)庫連接池能夠復(fù)用有限的連接資源，避免了頻繁創(chuàng)建和釋放連接引起的大量性能開銷。在減少系統(tǒng)消耗的同時(shí)減少內(nèi)存碎片以及數(shù)據(jù)庫臨時(shí)進(jìn)程/線程的數(shù)量，增進(jìn)了系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的平穩(wěn)性。

3.2? 系統(tǒng)響應(yīng)速度更快

數(shù)據(jù)庫連接的初始化工作在數(shù)據(jù)庫連接池初始化時(shí)已經(jīng)完成，客戶在訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)不需要再做初始化工作，直接取得連接即可訪問。對于業(yè)務(wù)請求處理而言，節(jié)約了數(shù)據(jù)庫連接初始化和釋放過程的時(shí)間開銷，從而縮短了系統(tǒng)整體響應(yīng)時(shí)間，優(yōu)化了用戶體驗(yàn)。

3.3? 資源分配手段更新

對于多應(yīng)用共享同一數(shù)據(jù)庫的Web系統(tǒng)而言，使用數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)，通過在應(yīng)用層配置數(shù)據(jù)庫連接，限制某一應(yīng)用最多可以使用的數(shù)據(jù)庫連接數(shù)，避免某一應(yīng)用獨(dú)占所有數(shù)據(jù)庫資源，優(yōu)化了資源分配，保障多個應(yīng)用的可用性。

3.4? 避免數(shù)據(jù)庫連接泄漏

使用數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)，可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的連接占用時(shí)限，把超時(shí)連接強(qiáng)制收回，從而避免了常規(guī)JDBC操作中由于沒有及時(shí)關(guān)閉連接而可能出現(xiàn)的資源泄漏，提高了數(shù)據(jù)庫的安全性。

4? ? 結(jié)語

數(shù)據(jù)庫是后端系統(tǒng)最重要的存儲組件，無論是C/S架構(gòu)項(xiàng)目還是B/S架構(gòu)項(xiàng)目一般都需要把業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，都需要有數(shù)據(jù)庫存儲和連接技術(shù)的支持。使用數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)，系統(tǒng)啟動時(shí)會預(yù)先創(chuàng)建多個數(shù)據(jù)庫連接對象，這樣雖然會占用一定的內(nèi)存空間，但是可以省去后面每次操作數(shù)據(jù)庫時(shí)創(chuàng)建連接和關(guān)閉連接消耗的時(shí)間，是值得推廣使用的技術(shù)。隨著項(xiàng)目需求越來越復(fù)雜，數(shù)據(jù)量越來越大，如何有效地提高數(shù)據(jù)庫操作性能成為一個重要的研究課題，數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)還需要進(jìn)行深入研究。

[參考文獻(xiàn)]

[1]黑馬程序員.Java Web程序設(shè)計(jì)任務(wù)教程[M].北京：人民郵電出版社，2017.