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    【进阶之路】和南橘一起探索连接池(一)

    作者:南橘ryc 时间:2021-01-11 21:01

    一、连接池的定义

    什么叫连接池?顾名思义,连接池就是将应用所需的连接对象放在池中,每次访问时从池中获取,使用完毕再放回池中,以达到连接复用的目的。连接池和线程池很像,都是为了减少连接对象在创建、销毁连接过程中不必要消耗的资源

    大家接触最多的连接池、大概是数据库连接或者tomcat连接池,C3P0、DBCP、Tomcat Jdbc Pool、BoneCP、Druid等。这些连接池的目的都非常的纯粹,即在服务启动的时候,预先生成若干条连接,每当有请求过来,就从中取出一个,执行操作,执行完成后再放回,从而避免反复的建立和销毁连接,以提升性能

    连接池性能对比

    实际在微服务中,连接池是非常重要的组件,因为服务间需要建立连接通信,通过连接池可以极大地提高服务间的通信性能。

    一般连接池的实现,图片来自拉钩教育

    因此,我们只要建立多条连接,用一个数组维护多条连接就行了;如果使用一条连接,那么从数组里拿出这条连接,使用完再放入数组即可。当数组为空时,只要建立新的连接就可以了。

    二、自定义连接池

    具体的实现可以参考我下文实现的代码。这个连接池拥有了几个基本数据。

    • maxIdleConns 最大空闲连接数,这个值相当于线程池里的核心线程数、与线程池不一样的是,配置了最大空闲数后,连接池的连接将会长期保持。这个值的设置很有讲究,需要结合后端服务的连接承载能力设置

    • currentCount 当前使用数目,类似于核心线程数到最短线程数之前的这个值。

    • maxIdCount 最大连接数,代表着连接池的上限。

    • ttls 连接的过期时间,这个时间线程池中也有,如果连接都为空闲连接,则不会进行过期处理。

    public class MyPool {
    
        // 最大连接数 
        private int maxIdCount;
        //记录当前使用 的连接数目
        private int currentCount ;
        //初始化线程数、最大空闲连接数
        private int maxIdleConns;
    	// 多久后连接会断开,很多连接池会在一定时间后断开连接,然后将新鲜的连接放入连接池
        private int ttls;
    
        //我们用LinkedList来定义一个连接池
        private LinkedList<Connections> connectionPool;
    
        public MyPool(int maxIdleConns, int currentCount,int maxIdCount,int ttls) {
            this.maxIdleConns = maxIdleConns;
            this.currentCount = currentCount;
            this.maxIdCount =maxIdCount;
            this.ttls=ttls;
            this.connectionPool = new LinkedList<Connections>();
    
            for(int i=0;i<maxIdleConns;i++){
                connectionPool.add(createConnection());
            }
        }
        /**
         * 建立一个链接
         * @return  Connection
         */
        public    Connections createConnection(){
            try {
    
                Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
                return new Connections(DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root", "root"), DateUtil.getCurrTime());
            } catch (Exception e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    
        /**
         * 先判断连接池中是否有连接,如果有直接使用,如果没有连接,
         * 则先判断当前的连接是否达到最大连接数,达到的话 抛出异常,没有达到最大连接 则创建连接
         * @return
         */
        public Connections getConnection(){
            //1.判断,池中若有连接直接使用
            if(connectionPool.size()>0){
                //把这个链接移出集合并返回当前连接对象。
                currentCount++;
                return connectionPool.removeFirst();
    
            }
            //如果池中没有连接而且没有达到最大连接数目;则创建连接
            if(currentCount>=maxIdleConns && currentCount<maxIdCount){
                currentCount++;
                //创建一个新的连接
                return createConnection();
            }
            //判断是否达到最大连接数,达到则抛出异常
            System.out.println();
            throw new RuntimeException("当前连接已经达到最大连接数!");
        }
    
    
        /**
         * 把连接放回连接池(集合)中。如果池中连接数小初始化连接数目就放回池中,其他则关闭连接。
         * @param conn
         */
        public void releaseConnection(Connections conn){
            //判断池中的数目如果小于初始化连接就放回连接池中
            //判断连接池中的剩余数目是否<连接池初始化数目   如果为真 则放回连接池
            if(currentCount<=maxIdCount){
                //放回连接池
                connectionPool.addLast(conn);
                //当前连接-1
                currentCount--;
    
            }else{
                //关闭连接
                try {
                    conn.connection.close();
                    currentCount--;
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        /**
         * 清除全部超时连接
         * 初始化线程数无需释放
         * @param connectionPool
         */
        public void release(LinkedList<Connections> connectionPool){
            if (connectionPool.size()<1||currentCount==0){
                return;
            }
            if ( ttls<(DateUtil.getCurrTime()-connectionPool.getFirst().getTtl())){
                Connections conn = connectionPool.getFirst();
                //当前连接-1
                currentCount--;
                connectionPool.removeFirst();
                //关闭连接
                try {
                    conn.connection.close();
                    currentCount--;
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                release(connectionPool);
            }
        }
    }
    

    三、连接池需要的问题

    1、并发问题

    上面的代码只是我简单实现了一下连接池,但是为了使连接管理服务具有最大的通用性,必须考虑多线程环境,即并发问题。在java中,有各种锁的机制能够解决连接池的并发问题。

    2、连接池大小的设置

    如果设置得太大,假如设置 1000,始发集群有 100 台机器,那么就会建立 10w 的持久连接,这对后端服务的压力可想而知。但也不能设置得太小。

    如果连接池满了,就会建立新的连接,不断建立的新连接会耗光后端服务的资源。

    新建立的连接在用完之后,有两种选择——连接池有余量的情况会放入连接池,反之会直接丢弃,这种情况在瞬间很容易出现,连接池持续瞬间被空闲连接占满(最大空闲连接数的叫法也由此得来),导致新连接无法放回连接池,进而丢弃,这样就会形成建立连接—用完丢弃的恶性循环,连接池的作用也就消失了。对于HTTP请求的连接池来说,所有的连接都退化成了短连接。

    实际上连接并没有长短之分,只是取决于传输完数据后是否断开。那么为什么会有长短连接的叫法呢?这是因为 HTTP 协议多用于 Web 中,Web 的交互方式多是一来一回的模式,这样的应用场景下,不需要服务端推数据,所以建立连接后立即释放也是完全可以的。

    3、连接池的分配与释放

    连接池的分配与释放,对系统的性能有很大的影响。合理的分配与释放,可以提高连接的复用度,从而降低建立新连接的开销,同时还可以加快用户的访问速度。
    我们这个连接池是使用LinkedList来实现的,主要的目的是考虑到过期时间。在链表中,前面连接的持续时间一定高于后面的连接,也可以减少连接的轮循时间。

    大家好,我是练习java两年半时间的南橘,下面是我的微信,需要之前的导图或者想互相交流经验的小伙伴可以一起互相交流哦。

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