在當(dāng)今數(shù)字化浪潮中，高并發(fā)場景無處不在，從電商平臺促銷時(shí)的海量訂單處理，到在線直播的實(shí)時(shí)互動，再到社交平臺的消息推送。這些場景下，系統(tǒng)如同置身于洶涌的流量洪峰之中，面臨著前所未有的壓力。而在這其中，數(shù)據(jù)庫連接操作就像是系統(tǒng)的 “交通樞紐”，每一次連接的創(chuàng)建、使用與釋放，都關(guān)乎著系統(tǒng)的整體性能。

傳統(tǒng)模式下頻繁創(chuàng)建和銷毀數(shù)據(jù)庫連接，就如同在交通高峰期不斷開辟和關(guān)閉道路，不僅效率低下，還極易引發(fā) “交通堵塞”，導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)遲緩甚至崩潰。這時(shí)連接池宛如一位智能交通指揮官，通過復(fù)用連接資源，極大提升了系統(tǒng)處理高并發(fā)請求的效率。今天，就讓我們一同深入連接池的設(shè)計(jì)與優(yōu)化世界，探尋讓系統(tǒng)性能飛升的魔法秘籍 。

一、為什么要使用連接池？

數(shù)據(jù)庫連接是一種關(guān)鍵的有限的昂貴的資源，這一點(diǎn)在多用戶的網(wǎng)頁應(yīng)用程序中體現(xiàn)得尤為突出。一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接對象均對應(yīng)一個(gè)物理數(shù)據(jù)庫連接，每次操作都打開一個(gè)物理連接，使用完都關(guān)閉連接，這樣造成系統(tǒng)的 性能低下。數(shù)據(jù)庫連接池的解決方案是在應(yīng)用程序啟動時(shí)建立足夠的數(shù)據(jù)庫連接，并將這些連接組成一個(gè)連接池(簡單說：在一個(gè)“池”里放了好多半成品的數(shù)據(jù)庫連接對象)，由應(yīng)用程序動態(tài)地對池中的連接進(jìn)行申請、使用和釋放。對于多于連接池中連接數(shù)的并發(fā)請求，應(yīng)該在請求隊(duì)列中排隊(duì)等待。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫連接池

并且應(yīng)用程序可以根據(jù)池中連接的使用率，動態(tài)增加或減少池中的連接數(shù)。連接池技術(shù)盡可能多地重用了消耗內(nèi)存地資源，大大節(jié)省了內(nèi)存，提高了服務(wù)器地服務(wù)效率，能夠支持更多的客戶服務(wù)。通過使用連接池，將大大提高程序運(yùn)行效率，同時(shí)，我們可以通過其自身的管理機(jī)制來監(jiān)視數(shù)據(jù)庫連接的數(shù)量、使用情況等。

由于數(shù)據(jù)庫連接的建立和關(guān)閉都會消耗系統(tǒng)資源，而且一個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器能夠同時(shí)創(chuàng)建的連接數(shù)量也是有限的。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫訪問的方式是一個(gè)數(shù)據(jù)訪問對應(yīng)一個(gè)物理連接，每次操作數(shù)據(jù)庫都需要打開和關(guān)閉物理連接，系統(tǒng)性能嚴(yán)重受損。特別是對于復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，頻繁建立關(guān)閉連接會極大地降低系統(tǒng)的性能，因此對于連接的使用成了系統(tǒng)性能的瓶頸。通過建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接池以及一套連接使用管理策略，使一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接可以得到高效且安全的復(fù)用，避免了數(shù)據(jù)庫連接頻繁建立和關(guān)閉帶來的開銷。

在普通的數(shù)據(jù)庫訪問程序的過程中，客戶端程序得到的連接是物理連接，調(diào)用連接對象的close()方法將關(guān)閉連接。而采用連接池技術(shù)，客戶端程序得到的連接對象是連接池中物理連接的一個(gè)句柄，調(diào)用連接對象的close()方法，物理連接并沒有關(guān)閉。數(shù)據(jù)源的實(shí)現(xiàn)只是刪除了客戶端程序中的連接對象和池中的對象之間的聯(lián)系。

針對資源共享的設(shè)計(jì)模式“資源池”為了解決資源頻繁分配和釋放所造成的問題，將“資源池”模式應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫連接管理領(lǐng)域，也就是建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接池，提供一套高效的連接分配和使用策略，最終實(shí)現(xiàn)連接的高效和安全的復(fù)用。數(shù)據(jù)庫連接池的基本原理是在內(nèi)部對象池中維護(hù)一定數(shù)量的數(shù)據(jù)庫連接，并對外暴露數(shù)據(jù)庫連接獲取和返回的方法。

1. 數(shù)據(jù)庫連接池的基本思想是什么樣的呢？

連接池的基本思想是在系統(tǒng)初始化時(shí)，將數(shù)據(jù)庫連接作為對象存儲到內(nèi)存中，當(dāng)用戶需要訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)，并非建立一個(gè)新的連接，而是從連接池中取出一個(gè)已經(jīng)建立的空閑連接對象。當(dāng)使用完畢后，用戶也并非將連接關(guān)閉，而是將連接放回連接池中供下一個(gè)請求訪問使用。連

接池中的連接的建立和斷開都時(shí)由連接池自身來管理，同時(shí)可以通過設(shè)置連接池的參數(shù)來控制連接池中的初始連接數(shù)、連接的上下限數(shù)量、每個(gè)連接的最大使用次數(shù)、最大空閑時(shí)間等等。也可以通過自身的管理機(jī)制來監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫連接的數(shù)量和使用情況。

2. 數(shù)據(jù)庫連接池的運(yùn)行機(jī)制是什么樣的呢？

程序初始化時(shí)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接池，服務(wù)器啟動時(shí)建立數(shù)據(jù)庫連接池對象，按照實(shí)現(xiàn)設(shè)定的參數(shù)創(chuàng)建初始數(shù)量的數(shù)據(jù)庫連接也就是空閑連接數(shù)。

使用時(shí)向連接池申請可用連接，對于一個(gè)數(shù)據(jù)庫訪問請求，直接從連接池中得到一個(gè)連接。如果數(shù)據(jù)庫連接池對象中沒有空閑的連接，而且連接數(shù)沒有得到最大活躍連接數(shù)，則創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫連接。

使用完畢將連接返還給連接池。數(shù)據(jù)庫存取后關(guān)閉，釋放所有數(shù)據(jù)庫連接，此時(shí)的關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接并非真正關(guān)閉，而是將其放入空閑隊(duì)列中。如果實(shí)際空閑連接數(shù)大于初始空閑連接數(shù)則釋放連接。

程序退出時(shí)斷開所有連接并釋放資源，釋放數(shù)據(jù)庫連接池對象：服務(wù)器停止、維護(hù)期間釋放數(shù)據(jù)庫連接池對象并釋放所有連接。

數(shù)據(jù)庫連接池流程

連接池中的連接對象實(shí)際上是存放在內(nèi)存中的，在內(nèi)存中劃分出一塊緩存對象，應(yīng)用程序每次從池中獲得連接對象而不是直接從數(shù)據(jù)庫獲取，這樣不占用服務(wù)器的內(nèi)存資源。

3. 數(shù)據(jù)庫連接池帶來的好處是什么呢？

首先來看下如果不使用連接池會出現(xiàn)什么樣的情況：占用服務(wù)器的內(nèi)存資源導(dǎo)致服務(wù)器速度非常慢

資源重用，由于數(shù)據(jù)庫連接得到重用，避免了頻繁地創(chuàng)建、釋放連接引起的大量性能開銷。在減少系統(tǒng)消耗的基礎(chǔ)上，另一方面也增進(jìn)了系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的平穩(wěn)性，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。

更快的系統(tǒng)響應(yīng)速度，數(shù)據(jù)庫連接池在初始化過程中，往往已經(jīng)創(chuàng)建了若干數(shù)據(jù)庫連接置于池中備用。此時(shí)連接的初始化工作均已完成。對于業(yè)務(wù)請求處理而言，直接利用現(xiàn)有可用連接，避免了數(shù)據(jù)庫連接初始化和釋放過程的時(shí)間開銷，從而縮減了系統(tǒng)整體響應(yīng)事件。

新的資源分配手段，對于多應(yīng)用共享同一數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)而言，可在應(yīng)用層通過數(shù)據(jù)庫連接的配置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫連接池。

統(tǒng)一的連接管理避免數(shù)據(jù)庫連接泄漏，在數(shù)據(jù)庫連接池中可根據(jù)預(yù)先的連接占用超時(shí)設(shè)定，強(qiáng)制收回被占用連接，從而避免了常規(guī)數(shù)據(jù)庫練級操作中可能出現(xiàn)的資源泄漏。

4. 數(shù)據(jù)庫連接池的影響因素是什么呢？

數(shù)據(jù)庫連接池在初始化時(shí)創(chuàng)建一定數(shù)量的連接并放入連接池中，這些連接的數(shù)量是由最小數(shù)據(jù)庫連接數(shù)制約的。無論這些連接是否被使用，連接池都將一致保存至少擁有這么多的連接數(shù)量。連接池的最大數(shù)據(jù)庫連接數(shù)量限定了連接池能占有的最大連接數(shù)，當(dāng)應(yīng)用程序向連接池請求的連接數(shù)量超過最大連接數(shù)量時(shí)，這些請求將被加入到等待隊(duì)列中。

數(shù)據(jù)庫連接池的最小連接數(shù)和最大連接數(shù)的設(shè)置要考慮到以下幾個(gè)因素：

• 最小連接數(shù)量是連接池一直保持的數(shù)據(jù)庫連接，如果應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫連接的使用量不大，將會有大量的數(shù)據(jù)庫連接資源被浪費(fèi)。
• 最大連接數(shù)量是連接池能申請到的最大連接數(shù)，如果數(shù)據(jù)庫連接請求超過此參數(shù)，后面的數(shù)據(jù)庫連接請求將會被加入到等待隊(duì)列中，這會影響之后的數(shù)據(jù)庫操作。
• 最小連接數(shù)量與最大連接數(shù)量相差太大的話，那么最先的連接請求將會獲利，之后超過最小連接數(shù)量的連接請求等價(jià)于創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫連接。不過，這些大于最小連接數(shù)的連接在使用完畢后不會立即被釋放掉，它們將會被放到連接池中等待重復(fù)使用或是空閑超時(shí)后被釋放。

二、運(yùn)行機(jī)制區(qū)別

1. 不使用連接池流程

下面以訪問MySQL為例，執(zhí)行一個(gè)SQL命令，如果不使用連接池，需要經(jīng)過哪些流程。

不使用數(shù)據(jù)庫連接池的步驟：

• TCP建立連接的三次握手
• MySQL認(rèn)證的三次握手
• 真正的SQL執(zhí)行
• MySQL的關(guān)閉
• TCP的四次握手關(guān)閉

可以看到，為了執(zhí)行一條SQL，卻多了非常多我們不關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)交互。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單

缺點(diǎn)：

• 網(wǎng)絡(luò)IO較多
• 數(shù)據(jù)庫的負(fù)載較高
• 響應(yīng)時(shí)間較長及QPS較低
• 應(yīng)用頻繁的創(chuàng)建連接和關(guān)閉連接，導(dǎo)致臨時(shí)對象較多，GC頻繁
• 在關(guān)閉連接后，會出現(xiàn)大量TIME_WAIT 的TCP狀態(tài)（在2個(gè)MSL之后關(guān)閉）

2. 使用連接池流程

使用數(shù)據(jù)庫連接池的步驟：第一次訪問的時(shí)候，需要建立連接。但是之后的訪問，均會復(fù)用之前創(chuàng)建的連接，直接執(zhí)行SQL語句。

優(yōu)點(diǎn)：

• 較少了網(wǎng)絡(luò)開銷
• 系統(tǒng)的性能會有一個(gè)實(shí)質(zhì)的提升
• 沒了麻煩的TIME_WAIT狀態(tài)

三、數(shù)據(jù)庫連接池的工作原理

連接池的工作原理主要由三部分組成，分別為：

• 連接池的建立
• 連接池中連接的使用管理
• 連接池的關(guān)閉

第一、連接池的建立。 一般在系統(tǒng)初始化時(shí)，連接池會根據(jù)系統(tǒng)配置建立，并在池中創(chuàng)建了幾個(gè)連接對象，以便使用時(shí)能從連接池中獲取。連接池中的連接不能隨意創(chuàng)建和關(guān)閉，這樣避免了連接隨意建立和關(guān)閉造成的系統(tǒng)開銷。Java中提供了很多容器類可以方便的構(gòu)建連接池，例如Vector、Stack等。

第二、連接池的管理。 連接池管理策略是連接池機(jī)制的核心，連接池內(nèi)連接的分配和釋放對系統(tǒng)的性能有很大的影響。

其管理策略是：

當(dāng)客戶請求數(shù)據(jù)庫連接時(shí)，首先查看連接池中是否有空閑連接，如果存在空閑連接，則將連接分配給客戶使用；如果沒有空閑連接，則查看當(dāng)前所開的連接數(shù)是否已經(jīng)達(dá)到最大連接數(shù)，如果沒達(dá)到就重新創(chuàng)建一個(gè)連接給請求的客戶；如果達(dá)到就按設(shè)定的最大等待時(shí)間進(jìn)行等待，如果超出最大等待時(shí)間，則拋出異常給客戶。當(dāng)客戶釋放數(shù)據(jù)庫連接時(shí)，先判斷該連接的引用次數(shù)是否超過了規(guī)定值，如果超過就從連接池中刪除該連接，否則保留為其他客戶服務(wù)。該策略保證了數(shù)據(jù)庫連接的有效復(fù)用，避免頻繁的建立、釋放連接所帶來的系統(tǒng)資源開銷。

第三、連接池的關(guān)閉。 當(dāng)應(yīng)用程序退出時(shí)，關(guān)閉連接池中所有的連接，釋放連接池相關(guān)的資源，以便連接可以返回池中重復(fù)利用。我們可以通過Connection對象的Close或Dispose方法，也可以通過C#的using語句來關(guān)閉連接。該過程正好與創(chuàng)建相反。

注意： 移除無效連接

無效連接，即不能正確連接到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的連接。對于連接池來說，存儲的與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的連接的數(shù)量是有限的。因此，對于無效連接，如果如不及時(shí)移除，將會浪費(fèi)連接池的空間。其實(shí)你不用擔(dān)心，連接池管理器已經(jīng)很好的為我們處理了這些問題。如果連接長時(shí)間空閑，或檢測到與服務(wù)器的連接已斷開，連接池管理器會將該連接從池中移除。

1. 連接池的誕生

數(shù)據(jù)庫連接的創(chuàng)建和銷毀操作之所以開銷巨大，是因?yàn)檫@不僅僅是簡單的建立或斷開一個(gè)通道。以常見的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 MySQL 為例，當(dāng)應(yīng)用程序請求創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接時(shí)，首先要進(jìn)行 TCP 三次握手建立網(wǎng)絡(luò)連接，這個(gè)過程涉及到網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的交互，會消耗一定的時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)資源。接著，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器需要對客戶端進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證用戶名和密碼是否正確，這涉及到數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的權(quán)限管理系統(tǒng)，需要查詢相關(guān)的數(shù)據(jù)表和進(jìn)行加密解密操作。成功驗(yàn)證后，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器還需要為該連接分配內(nèi)存等資源，用于存儲連接狀態(tài)、執(zhí)行 SQL 語句的上下文信息等 。當(dāng)連接使用完畢進(jìn)行銷毀時(shí)，同樣需要進(jìn)行一系列的資源釋放和狀態(tài)清理工作。

在高并發(fā)場景下，假設(shè)一個(gè)電商系統(tǒng)在促銷活動期間，每秒有數(shù)千個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行商品查詢、下單等操作，如果每次操作都新建和銷毀數(shù)據(jù)庫連接，系統(tǒng)的 CPU 將大部分時(shí)間都耗費(fèi)在這些連接管理操作上，而不是真正執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢和業(yè)務(wù)邏輯。這會導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間大幅增加，原本可能幾毫秒就能完成的數(shù)據(jù)庫查詢，由于連接創(chuàng)建和銷毀的開銷，可能會延長到幾百毫秒甚至秒級，用戶在頁面上點(diǎn)擊查詢后，長時(shí)間得不到響應(yīng)，極大地影響用戶體驗(yàn)。同時(shí)，頻繁的連接創(chuàng)建和銷毀還可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的資源耗盡，如內(nèi)存不足、文件描述符用盡等問題，進(jìn)而引發(fā)整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。

連接池的出現(xiàn)，就像是為數(shù)據(jù)庫連接找到了一個(gè)高效的 “管家”。它通過復(fù)用連接，在系統(tǒng)初始化時(shí)就預(yù)先創(chuàng)建一定數(shù)量的連接，并將這些連接存儲在一個(gè) “池子” 里。當(dāng)應(yīng)用程序需要連接時(shí)，直接從池子里獲取，使用完后再歸還到池子中。這樣就避免了重復(fù)進(jìn)行昂貴的連接創(chuàng)建和銷毀操作，大大節(jié)省了系統(tǒng)資源，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和吞吐量。例如，在上述電商系統(tǒng)中，使用連接池后，連接獲取的時(shí)間可以從幾十毫秒甚至幾百毫秒降低到幾毫秒，系統(tǒng)能夠輕松應(yīng)對高并發(fā)的請求，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和良好的用戶體驗(yàn)。

(1) DBCP連接池

DBCP 是 Apache 軟件基金組織下的開源連接池實(shí)現(xiàn)，使用DBCP數(shù)據(jù)源，應(yīng)用程序應(yīng)在系統(tǒng)中增加如下兩個(gè) jar 文件：

• Commons-dbcp.jar：連接池的實(shí)現(xiàn)
• Commons-pool.jar：連接池實(shí)現(xiàn)的依賴庫

Tomcat 的連接池正是采用該連接池來實(shí)現(xiàn)的。該數(shù)據(jù)庫連接池既可以與應(yīng)用服務(wù)器整合使用，也可由應(yīng)用程序獨(dú)立使用。

核心類：BasicDataSource

使用步驟：

• 引入jar文件commons-dbcp-1.4.jar
• commons-pool-1.5.6.jar

public class App_DBCP {

    // 1. 硬編碼方式實(shí)現(xiàn)連接池
    @Test
    public void testDbcp() throws Exception {
        // DBCP連接池核心類
        BasicDataSource dataSouce = new BasicDataSource();
        // 連接池參數(shù)配置：初始化連接數(shù)、最大連接數(shù) / 連接字符串、驅(qū)動、用戶、密碼
        dataSouce.setUrl("jdbc:mysql:///jdbc_demo");            //數(shù)據(jù)庫連接字符串
        dataSouce.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");  //數(shù)據(jù)庫驅(qū)動
        dataSouce.setUsername("root");                            //數(shù)據(jù)庫連接用戶
        dataSouce.setPassword("root");                             //數(shù)據(jù)庫連接密碼
        dataSouce.setInitialSize(3);  // 初始化連接
        dataSouce.setMaxActive(6);      // 最大連接
        dataSouce.setMaxIdle(3000);   // 最大空閑時(shí)間
        
        // 獲取連接
        Connection con = dataSouce.getConnection();
        con.prepareStatement("delete from admin where id=3").executeUpdate();
        // 關(guān)閉
        con.close();
    }
    
    @Test
    // 2. 【推薦】配置方式實(shí)現(xiàn)連接池  ,  便于維護(hù)
    public void testProp() throws Exception {
        // 加載prop配置文件
        Properties prop = new Properties();
        // 獲取文件流
        InputStream inStream = App_DBCP.class.getResourceAsStream("db.properties");
        // 加載屬性配置文件
        prop.load(inStream);
        // 根據(jù)prop配置，直接創(chuàng)建數(shù)據(jù)源對象
        DataSource dataSouce = BasicDataSourceFactory.createDataSource(prop);
        
        // 獲取連接
        Connection con = dataSouce.getConnection();
        con.prepareStatement("delete from admin where id=4").executeUpdate();
        // 關(guān)閉
        con.close();
    }
}

配置方式實(shí)現(xiàn)DBCP連接池， 配置文件中的key與BaseDataSouce中的屬性一樣：

#基本配置
driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydb1
username=root
password=123

#初始化池大小，即一開始池中就會有10個(gè)連接對象
默認(rèn)值為0
initialSize=0

#最大連接數(shù)，如果設(shè)置maxActive=50時(shí)，池中最多可以有50個(gè)連接，當(dāng)然這50個(gè)連接中包含被使用的和沒被使用的（空閑）
#你是一個(gè)包工頭，你一共有50個(gè)工人，但這50個(gè)工人有的當(dāng)前正在工作，有的正在空閑
#默認(rèn)值為8，如果設(shè)置為非正數(shù)，表示沒有限制！即無限大
maxActive=8

#最大空閑連接
#當(dāng)設(shè)置maxIdle=30時(shí)，你是包工頭，你允許最多有20個(gè)工人空閑，如果現(xiàn)在有30個(gè)空閑工人，那么要開除10個(gè)
#默認(rèn)值為8，如果設(shè)置為負(fù)數(shù)，表示沒有限制！即無限大
maxIdle=8

#最小空閑連接
#如果設(shè)置minIdel=5時(shí)，如果你的工人只有3個(gè)空閑，那么你需要再去招2個(gè)回來，保證有5個(gè)空閑工人
#默認(rèn)值為0
minIdle=0

#最大等待時(shí)間
#當(dāng)設(shè)置maxWait=5000時(shí)，現(xiàn)在你的工作都出去工作了，又來了一個(gè)工作，需要一個(gè)工人。
#這時(shí)就要等待有工人回來，如果等待5000毫秒還沒回來，那就拋出異常
#沒有工人的原因：最多工人數(shù)為50，已經(jīng)有50個(gè)工人了，不能再招了，但50人都出去工作了。
#默認(rèn)值為-1，表示無限期等待，不會拋出異常。
maxWait=-1

#連接屬性
#就是原來放在url后面的參數(shù)，可以使用connectionProperties來指定
#如果已經(jīng)在url后面指定了，那么就不用在這里指定了。
#useServerPrepStmts=true，MySQL開啟預(yù)編譯功能
#cachePrepStmts=true，MySQL開啟緩存PreparedStatement功能，
#prepStmtCacheSize=50，緩存PreparedStatement的上限
#prepStmtCacheSqlLimit=300，當(dāng)SQL模板長度大于300時(shí)，就不再緩存它
cnotallow=useUnicode=true;characterEncoding=UTF8;useServerPrepStmts=true;cachePrepStmts=true;prepStmtCacheSize=50;prepStmtCacheSqlLimit=300

#連接的默認(rèn)提交方式
#默認(rèn)值為true
defaultAutoCommit=true

#連接是否為只讀連接
#Connection有一對方法：setReadOnly(boolean)和isReadOnly()
#如果是只讀連接，那么你只能用這個(gè)連接來做查詢
#指定連接為只讀是為了優(yōu)化！這個(gè)優(yōu)化與并發(fā)事務(wù)相關(guān)！
#如果兩個(gè)并發(fā)事務(wù)，對同一行記錄做增、刪、改操作，是不是一定要隔離它們啊？
#如果兩個(gè)并發(fā)事務(wù)，對同一行記錄只做查詢操作，那么是不是就不用隔離它們了？
#如果沒有指定這個(gè)屬性值，那么是否為只讀連接，這就由驅(qū)動自己來決定了。即Connection的實(shí)現(xiàn)類自己來決定！
defaultReadOnly=false

#指定事務(wù)的事務(wù)隔離級別
#可選值：NONE,READ_UNCOMMITTED, READ_COMMITTED, REPEATABLE_READ, SERIALIZABLE
#如果沒有指定，那么由驅(qū)動中的Connection實(shí)現(xiàn)類自己來決定
defaultTransactinotallow=REPEATABLE_READ

(2) C3P0連接池

• C3P0連接池：最常用的連接池技術(shù)！Spring框架，默認(rèn)支持C3P0連接池技術(shù)！
• C3P0連接池，核心類：CombopooledDataSource ds

使用：下載，引入jar文件: c3p0-0.9.1.2.jar

使用連接池，創(chuàng)建連接：

• 硬編碼方式
• 配置方式(xml)

配置文件要求：

• 文件名稱：必須叫c3p0-config.xml
• 文件位置：必須在src下

c3p0也可以指定配置文件，而且配置文件可以是properties，也可以　　xml的。當(dāng)然xml的高級一些了。但是c3p0的配置文件名必須為c3p0-config.xml，并且必須放在類路徑下。

下面是源碼：

<?xml versinotallow="1.0" encoding="UTF-8"?>
<c3p0-config>
    <default-config> 
        <property name="jdbcUrl">jdbc:mysql://localhost:3306/mydb1</property>
        <property name="driverClass">com.mysql.jdbc.Driver</property>
        <property name="user">root</property>
        <property name="password">123</property>
        <property name="acquireIncrement">3</property>
        <property name="initialPoolSize">10</property>
        <property name="minPoolSize">2</property>
        <property name="maxPoolSize">10</property>
    </default-config>
    <named-config name="oracle-config"> 
        <property name="jdbcUrl">jdbc:mysql://localhost:3306/mydb1</property>
        <property name="driverClass">com.mysql.jdbc.Driver</property>
        <property name="user">root</property>
        <property name="password">123</property>
        <property name="acquireIncrement">3</property>
        <property name="initialPoolSize">10</property>
        <property name="minPoolSize">2</property>
        <property name="maxPoolSize">10</property>
    </named-config>
</c3p0-config>

public class App {

    @Test
    //1. 硬編碼方式，使用C3P0連接池管理連接
    public void testCode() throws Exception {
        // 創(chuàng)建連接池核心工具類
        ComboPooledDataSource dataSource = new ComboPooledDataSource();
        // 設(shè)置連接參數(shù)：url、驅(qū)動、用戶密碼、初始連接數(shù)、最大連接數(shù)
        dataSource.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/jdbc_demo");
        dataSource.setDriverClass("com.mysql.jdbc.Driver");
        dataSource.setUser("root");
        dataSource.setPassword("root");
        dataSource.setInitialPoolSize(3);
        dataSource.setMaxPoolSize(6);
        dataSource.setMaxIdleTime(1000);
        
        // ---> 從連接池對象中，獲取連接對象
        Connection con = dataSource.getConnection();
        // 執(zhí)行更新
        con.prepareStatement("delete from admin where id=7").executeUpdate();
        // 關(guān)閉
        con.close();
    }
    
    @Test
    //2. XML配置方式，使用C3P0連接池管理連接
    public void testXML() throws Exception {
        // 創(chuàng)建c3p0連接池核心工具類
        // 自動加載src下c3p0的配置文件【c3p0-config.xml】
        ComboPooledDataSource dataSource = new ComboPooledDataSource();// 使用默認(rèn)的配置
        
        // 獲取連接
        Connection con = dataSource.getConnection();
        // 執(zhí)行更新
        con.prepareStatement("delete from admin where id=5").executeUpdate();
        // 關(guān)閉
        con.close();        
    }　　//獲取配置文件中“orcale-cofig"的配置信息　　
　　public void fun2() throws PropertyVetoException, SQLException {

       ComboPooledDataSource ds = new ComboPooledDataSource("orcale-config");

       Connection con = ds.getConnection();

       System.out.println(con);

       con.close();
    }
}

2. 核心組件與運(yùn)作機(jī)制

連接池包含多個(gè)核心組件，每個(gè)組件都在連接池的高效運(yùn)作中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。連接容器是連接池的基礎(chǔ)組成部分，它就像一個(gè)倉庫，用于存儲和管理數(shù)據(jù)庫連接。常見的連接容器可以是一個(gè)集合，如 Java 中的 ArrayList 或 LinkedList，也可以是更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如線程安全的 ConcurrentLinkedQueue。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠方便地進(jìn)行連接的添加、移除和查找操作。

連接池管理器則是連接池的 “指揮官”，負(fù)責(zé)連接池的整體管理和協(xié)調(diào)。它維護(hù)著連接池的各種狀態(tài)信息，比如當(dāng)前連接池中的連接總數(shù)、空閑連接數(shù)、正在使用的連接數(shù)等。連接池管理器根據(jù)這些狀態(tài)信息以及預(yù)先設(shè)定的配置策略，來決定何時(shí)創(chuàng)建新的連接、何時(shí)銷毀空閑連接以及如何分配連接給應(yīng)用程序。例如，當(dāng)應(yīng)用程序請求連接時(shí)，連接池管理器會檢查連接容器中是否有空閑連接，如果有，則直接將空閑連接分配給應(yīng)用程序；如果沒有空閑連接，且當(dāng)前連接數(shù)未達(dá)到最大連接數(shù)限制，那么連接池管理器會創(chuàng)建新的連接并分配給應(yīng)用程序。

連接池的運(yùn)作過程涵蓋了連接獲取、釋放、創(chuàng)建和銷毀等多個(gè)關(guān)鍵操作。當(dāng)應(yīng)用程序需要數(shù)據(jù)庫連接時(shí)，會向連接池發(fā)起獲取連接的請求。連接池管理器首先檢查連接容器中是否有空閑連接，如果有，就從連接容器中取出一個(gè)空閑連接，并將其標(biāo)記為正在使用狀態(tài)，然后返回給應(yīng)用程序。如果連接容器中沒有空閑連接，連接池管理器會根據(jù)配置策略進(jìn)行處理。如果當(dāng)前連接數(shù)小于最大連接數(shù)，連接池管理器會創(chuàng)建新的連接，將其標(biāo)記為正在使用狀態(tài)后返回給應(yīng)用程序；如果當(dāng)前連接數(shù)已經(jīng)達(dá)到最大連接數(shù)，應(yīng)用程序可能需要等待，直到有其他連接被釋放回連接池，或者等待超時(shí)后拋出異常。

當(dāng)應(yīng)用程序使用完數(shù)據(jù)庫連接后，會將連接釋放回連接池。連接池管理器接收到釋放的連接后，會將其標(biāo)記為空閑狀態(tài)，并將其放回連接容器中，供后續(xù)的請求復(fù)用。在連接的使用過程中，連接池還會定期對連接進(jìn)行檢測，確保連接的有效性。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)連接已經(jīng)失效，比如因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)故障或數(shù)據(jù)庫服務(wù)器重啟導(dǎo)致連接斷開，連接池會將該連接從連接容器中移除，并銷毀該連接資源，以避免無效連接占用資源。

連接池的創(chuàng)建操作通常在系統(tǒng)初始化階段進(jìn)行。根據(jù)配置的初始連接數(shù)，連接池管理器會創(chuàng)建相應(yīng)數(shù)量的數(shù)據(jù)庫連接，并將它們存儲在連接容器中。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果連接池中的連接數(shù)量不足，連接池管理器也會根據(jù)需要創(chuàng)建新的連接。而連接的銷毀操作則是在連接不再需要時(shí)進(jìn)行。比如，當(dāng)連接池中的空閑連接數(shù)量超過了配置的最大空閑連接數(shù)，連接池管理器會選擇一些空閑時(shí)間較長的連接進(jìn)行銷毀，以釋放資源；當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，連接池管理器會銷毀連接池中的所有連接，確保資源的正確釋放。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)：打造高性能連接池

1. 連接池大小的抉擇

• 最小連接數(shù)Min Pool Size：默認(rèn)為0。是連接池一直保持的數(shù)據(jù)庫連接,所以如果應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫連接的使用量不大,將會有大量的數(shù)據(jù)庫連接資源被浪費(fèi)
• 最大連接數(shù)Max Pool Size：默認(rèn)為100。：是連接池能申請的最大連接數(shù),如果數(shù)據(jù)庫連接請求超過次數(shù),后面的數(shù)據(jù)庫連接請求將被加入到等待隊(duì)列中,這會影響以后的數(shù)據(jù)庫操作
• 最大空閑時(shí)間獲取連接超時(shí)時(shí)間Connection Timeout：連接請求等待超時(shí)時(shí)間。默認(rèn)為15秒，單位為秒。
• 超時(shí)重試連接次數(shù)Pooling：是否啟用連接池。http://ADO.NET默認(rèn)是啟用連接池的，因此，你需要手動設(shè)置Pooling=false來禁用連接池。

這里放一個(gè)我們項(xiàng)目druid的配置：

連接池大小的設(shè)置是連接池設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一環(huán)，它直接關(guān)系到系統(tǒng)在高并發(fā)場景下的性能表現(xiàn)。如果連接池大小設(shè)置得過小，當(dāng)大量并發(fā)請求涌入時(shí)，連接池中的連接很快就會被耗盡，后續(xù)的請求就不得不進(jìn)入等待隊(duì)列，等待其他連接被釋放后才能獲取到連接進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作。這就好比一家熱門餐廳，只有少量的餐桌（連接），用餐高峰時(shí)（高并發(fā)場景），大量顧客（請求）只能在門口排隊(duì)等待，導(dǎo)致顧客等待時(shí)間過長，體驗(yàn)感極差。在實(shí)際的電商系統(tǒng)中，可能會出現(xiàn)用戶在促銷活動期間下單時(shí)，由于連接池大小不足，長時(shí)間等待訂單處理結(jié)果，甚至出現(xiàn)超時(shí)錯誤，這不僅影響用戶購買的積極性，還可能導(dǎo)致訂單丟失，給商家?guī)斫?jīng)濟(jì)損失。

相反，如果連接池大小設(shè)置得過大，雖然可以滿足大量并發(fā)請求的連接需求，但會消耗過多的系統(tǒng)資源。每個(gè)數(shù)據(jù)庫連接都需要占用一定的內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)資源以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的資源。過多的連接會導(dǎo)致服務(wù)器內(nèi)存緊張，增加內(nèi)存管理的開銷，甚至可能引發(fā)內(nèi)存溢出等問題。同時(shí)，過多的連接還可能對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器造成過大的壓力，影響數(shù)據(jù)庫的性能和穩(wěn)定性。例如，在一個(gè)企業(yè)級應(yīng)用中，如果連接池大小設(shè)置不合理，過大的連接池會使數(shù)據(jù)庫服務(wù)器忙于處理大量的連接請求，而無法高效地執(zhí)行真正的業(yè)務(wù)查詢，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫響應(yīng)變慢，整個(gè)系統(tǒng)的性能也隨之下降。

為了確定合適的連接池大小，需要綜合考慮多個(gè)因素。首先，要深入分析應(yīng)用的并發(fā)需求。可以通過性能測試工具模擬不同并發(fā)場景下的請求量，觀察系統(tǒng)的性能指標(biāo)，如響應(yīng)時(shí)間、吞吐量等，來確定系統(tǒng)在不同負(fù)載下所需的最佳連接數(shù)。同時(shí)，還需要了解數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的處理能力，包括服務(wù)器的硬件配置（如 CPU、內(nèi)存、磁盤 I/O 等）以及數(shù)據(jù)庫的并發(fā)處理能力。如果數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的硬件配置較低，或者數(shù)據(jù)庫本身對并發(fā)連接的支持有限，那么即使設(shè)置了很大的連接池大小，也無法充分利用，反而會浪費(fèi)資源。此外，還可以參考一些經(jīng)驗(yàn)公式，如連接池大小 = （2 * CPU 核數(shù)） + 1，但這只是一個(gè)大致的參考，實(shí)際應(yīng)用中還需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

2. 連接生命周期管理

連接生命周期管理是連接池設(shè)計(jì)中的另一個(gè)關(guān)鍵方面，它主要涉及到最小和最大連接數(shù)、連接空閑超時(shí)、連接回收等參數(shù)的設(shè)置，這些參數(shù)對于確保連接池的高效運(yùn)行和資源的合理利用起著至關(guān)重要的作用。

最小連接數(shù)是連接池在空閑狀態(tài)下始終保持的連接數(shù)量。設(shè)置合適的最小連接數(shù)可以避免在高并發(fā)請求突然到來時(shí)，因?yàn)樾枰R時(shí)創(chuàng)建大量連接而導(dǎo)致的性能延遲。例如，在一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中，可能會有持續(xù)的少量請求不斷地查詢數(shù)據(jù)庫獲取最新的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。如果最小連接數(shù)設(shè)置得過小，每次請求都需要創(chuàng)建新的連接，這會增加連接建立的時(shí)間開銷，導(dǎo)致監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的獲取不及時(shí)。而設(shè)置較大的最小連接數(shù)，可以保證在請求到來時(shí)，有足夠的空閑連接可供使用，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但是，如果最小連接數(shù)設(shè)置過大，會導(dǎo)致在系統(tǒng)空閑時(shí)，仍然占用大量的數(shù)據(jù)庫連接資源，浪費(fèi)系統(tǒng)資源。

最大連接數(shù)則限制了連接池中可以同時(shí)存在的最大連接數(shù)量。它是防止系統(tǒng)資源被過度消耗的重要防線。當(dāng)并發(fā)請求數(shù)量超過最大連接數(shù)時(shí)，新的請求將無法立即獲取到連接，需要等待其他連接被釋放。合理設(shè)置最大連接數(shù)可以避免因連接過多而導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫服務(wù)器資源耗盡。比如，在一個(gè)在線教育平臺中，同時(shí)有大量學(xué)生進(jìn)行課程學(xué)習(xí)、作業(yè)提交等操作，如果沒有設(shè)置合理的最大連接數(shù)，過多的連接可能會使數(shù)據(jù)庫服務(wù)器不堪重負(fù)，出現(xiàn)死機(jī)或崩潰的情況，影響整個(gè)平臺的正常運(yùn)行。

連接空閑超時(shí)是指連接在池中空閑的最長時(shí)間，超過這個(gè)時(shí)間，連接將被回收。這一參數(shù)的設(shè)置可以有效地避免連接長時(shí)間占用資源而不被使用的情況。在一個(gè)企業(yè)的辦公自動化系統(tǒng)中，可能會有一些用戶長時(shí)間登錄系統(tǒng)，但實(shí)際操作并不頻繁，其對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫連接可能會長時(shí)間處于空閑狀態(tài)。如果沒有設(shè)置連接空閑超時(shí)，這些空閑連接會一直占用資源，導(dǎo)致連接池中的有效連接減少。通過設(shè)置合理的連接空閑超時(shí)，當(dāng)連接空閑時(shí)間超過設(shè)定值時(shí)，連接池會自動回收這些連接，釋放資源，供其他需要的請求使用。

連接回收機(jī)制是連接生命周期管理的重要組成部分。除了根據(jù)空閑超時(shí)回收連接外，還可以定期對連接池中的連接進(jìn)行健康檢查，對于那些已經(jīng)失效的連接，如因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)故障或數(shù)據(jù)庫服務(wù)器重啟導(dǎo)致連接斷開的連接，及時(shí)進(jìn)行回收和清理。這樣可以保證連接池中的連接都是有效的，避免將無效連接分配給應(yīng)用程序，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3. 并發(fā)控制策略

在高并發(fā)場景下，連接池面臨著嚴(yán)峻的并發(fā)訪問挑戰(zhàn)。多個(gè)線程同時(shí)請求獲取和釋放連接，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致、連接泄漏、資源競爭等問題。為了確保連接池的線程安全性和高效運(yùn)行，需要采用有效的并發(fā)控制策略。

鎖機(jī)制是實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的常用手段之一。在連接池中，可以使用互斥鎖（如 Java 中的 synchronized 關(guān)鍵字或 ReentrantLock）來保證在同一時(shí)刻只有一個(gè)線程能夠訪問連接池的關(guān)鍵資源，如連接的獲取、釋放和連接池狀態(tài)的修改等操作。當(dāng)一個(gè)線程獲取到鎖后，其他線程必須等待鎖的釋放才能進(jìn)行相應(yīng)的操作。

例如，在一個(gè)多線程的 Web 應(yīng)用中，當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)請求從連接池中獲取連接時(shí)，通過鎖機(jī)制可以確保每次只有一個(gè)線程能夠成功獲取連接，避免了多個(gè)線程同時(shí)操作連接池導(dǎo)致的混亂。然而，鎖機(jī)制也存在一定的局限性，它會引入額外的開銷，如線程上下文切換和鎖的競爭，可能會降低系統(tǒng)的并發(fā)性能。當(dāng)鎖的競爭激烈時(shí)，會導(dǎo)致大量線程處于等待狀態(tài)，增加線程的等待時(shí)間，降低系統(tǒng)的吞吐量。

為了減少鎖的競爭，提高并發(fā)性能，可以采用一些更細(xì)粒度的并發(fā)控制策略。例如，使用線程安全的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理連接池中的連接。像 Java 中的 ConcurrentLinkedQueue 就是一種線程安全的隊(duì)列，它可以在多線程環(huán)境下高效地進(jìn)行元素的添加和移除操作，無需使用鎖來保證線程安全。在連接池中，可以使用這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲空閑連接，當(dāng)線程請求獲取連接時(shí)，可以直接從隊(duì)列中獲取，而不需要獲取鎖，從而提高并發(fā)性能。此外，還可以采用分段鎖的策略，將連接池劃分為多個(gè)段，每個(gè)段使用獨(dú)立的鎖進(jìn)行控制。當(dāng)不同線程請求不同段的連接時(shí)，不會發(fā)生鎖的競爭，只有當(dāng)線程請求同一分段的連接時(shí)才會競爭鎖，這樣可以大大減少鎖的競爭范圍，提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力。

除了鎖機(jī)制和線程安全的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還可以采用信號量機(jī)制來控制并發(fā)訪問。信號量可以限制同時(shí)訪問某個(gè)資源的線程數(shù)量。在連接池中，可以設(shè)置一個(gè)信號量，其初始值為連接池的最大連接數(shù)。當(dāng)一個(gè)線程請求獲取連接時(shí)，首先嘗試獲取信號量，如果信號量的值大于 0，則表示有可用連接，線程可以獲取連接并將信號量的值減 1；如果信號量的值為 0，則表示連接池已滿，線程需要等待，直到有其他線程釋放連接并歸還信號量。這種機(jī)制可以有效地控制并發(fā)請求的數(shù)量，避免連接池被過度使用，同時(shí)也可以減少線程的等待時(shí)間，提高系統(tǒng)的性能。

五、優(yōu)化策略：讓連接池飛起來

1. 連接池參數(shù)調(diào)優(yōu)實(shí)戰(zhàn)

在實(shí)際應(yīng)用中，不同的連接池框架有著各自獨(dú)特的配置參數(shù)，深入理解這些參數(shù)的含義并進(jìn)行合理優(yōu)化，是提升連接池性能的關(guān)鍵。以 HikariCP 和 Druid 這兩款廣泛使用的連接池框架為例，我們來詳細(xì)探討它們的常見參數(shù)及優(yōu)化方法。

HikariCP 作為一款高性能的連接池，其配置參數(shù)簡潔而高效。其中，maximumPoolSize（最大連接數(shù)）決定了連接池中能夠容納的最大連接數(shù)量。在一個(gè)高并發(fā)的電商系統(tǒng)中，如果設(shè)置過小，如設(shè)置為 10，當(dāng)同時(shí)有 50 個(gè)用戶進(jìn)行商品查詢、下單等操作時(shí)，超過 10 個(gè)請求就需要等待連接釋放，這會導(dǎo)致大量請求超時(shí)，用戶體驗(yàn)極差。一般來說，對于中等規(guī)模的電商系統(tǒng)，根據(jù)服務(wù)器硬件配置和業(yè)務(wù)并發(fā)量，maximumPoolSize可以設(shè)置在 50 - 100 之間。而minimumIdle（最小空閑連接數(shù)）表示連接池中保持的最小空閑連接數(shù)量。若設(shè)置為 1，在業(yè)務(wù)高峰時(shí)，可能會頻繁創(chuàng)建和銷毀連接，增加系統(tǒng)開銷。通常建議設(shè)置為 10 - 20，以保證在業(yè)務(wù)量波動時(shí)，系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)請求。

connectionTimeout（連接超時(shí)時(shí)間）用于設(shè)置從連接池獲取連接的最大等待時(shí)間，默認(rèn)值為 30000 毫秒（30 秒）。如果設(shè)置過短，如 5000 毫秒（5 秒），在高并發(fā)且連接池繁忙時(shí)，應(yīng)用程序可能因?yàn)槎虝r(shí)間內(nèi)獲取不到連接而報(bào)錯，影響業(yè)務(wù)正常進(jìn)行。根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)場景，可適當(dāng)調(diào)整為 10000 - 20000 毫秒，以平衡等待時(shí)間和系統(tǒng)響應(yīng)效率。

Druid 連接池功能豐富，除了基本的連接管理功能外，還提供了強(qiáng)大的監(jiān)控和擴(kuò)展功能。其maxActive（最大連接數(shù)）與 HikariCP 的maximumPoolSize類似，控制著連接池的最大連接數(shù)量。在一個(gè)企業(yè)級的 OA 系統(tǒng)中，若maxActive設(shè)置為 30，當(dāng)多個(gè)部門同時(shí)進(jìn)行文件審批、數(shù)據(jù)查詢等操作時(shí)，可能會出現(xiàn)連接不足的情況。

根據(jù) OA 系統(tǒng)的并發(fā)特點(diǎn)和用戶規(guī)模，可將maxActive設(shè)置在 30 - 50 之間。minIdle（最小空閑連接數(shù)）同樣影響著系統(tǒng)的響應(yīng)速度和資源利用效率。若設(shè)置為 5，在系統(tǒng)空閑時(shí)，可能會保留過多的空閑連接，浪費(fèi)資源；若設(shè)置為 1，在業(yè)務(wù)量突然增加時(shí)，可能無法及時(shí)提供足夠的連接。一般可根據(jù)業(yè)務(wù)的平均負(fù)載情況，設(shè)置為 10 - 15。maxWait（最長等待時(shí)間）表示獲取連接時(shí)的最大等待時(shí)間，單位為毫秒。若設(shè)置為 10000 毫秒（10 秒），當(dāng)連接池滿且請求頻繁時(shí)，部分請求可能會因?yàn)榈却龝r(shí)間過長而失敗?？筛鶕?jù)業(yè)務(wù)對響應(yīng)時(shí)間的要求，調(diào)整為 15000 - 20000 毫秒，確保請求有足夠的等待時(shí)間獲取連接。

2. 連接有效性檢測與維護(hù)

在高并發(fā)場景下，確保連接池中的連接始終有效是至關(guān)重要的，這直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。定期檢測連接有效性能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理失效連接，避免將無效連接分配給應(yīng)用程序，從而防止因連接問題導(dǎo)致的業(yè)務(wù)故障。

心跳檢測是一種常見的連接有效性檢測方法，它通過定期向數(shù)據(jù)庫發(fā)送一個(gè)簡單的心跳包，如一個(gè)輕量級的 SQL 查詢（如SELECT 1）或特定的數(shù)據(jù)庫命令（如 MySQL 的PING命令），來判斷連接是否仍然可用。如果數(shù)據(jù)庫能夠正常響應(yīng)心跳包，則說明連接有效；若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未收到響應(yīng)，則認(rèn)為連接已失效。以一個(gè)在線游戲服務(wù)器為例，每 5 秒向數(shù)據(jù)庫發(fā)送一次心跳包，若連續(xù) 3 次未收到響應(yīng)，則判定連接失效，將該連接從連接池中移除，并重新創(chuàng)建新的連接。這種方式能夠快速檢測出連接的異常情況，保證連接池中的連接始終處于可用狀態(tài)。

SQL 查詢檢測則是通過執(zhí)行一些特定的 SQL 查詢來驗(yàn)證連接的有效性。這些查詢通常選擇那些對數(shù)據(jù)庫資源消耗較小，但又能準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的語句，如查詢一個(gè)固定的系統(tǒng)表或執(zhí)行一個(gè)簡單的計(jì)數(shù)查詢（如SELECT COUNT(*) FROM some_table）。在一個(gè)金融交易系統(tǒng)中，每隔 10 秒執(zhí)行一次 SQL 查詢檢測連接有效性，若查詢失敗或返回異常結(jié)果，則認(rèn)為連接失效，立即進(jìn)行處理。通過這種方式，可以確保連接池中的連接能夠正常執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作，避免因連接問題導(dǎo)致的交易錯誤或數(shù)據(jù)不一致。

除了檢測連接有效性，及時(shí)移除失效連接也是維護(hù)連接池健康的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)檢測到連接失效時(shí)，連接池應(yīng)立即將其從連接容器中移除，并釋放相關(guān)的資源，如關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接、釋放數(shù)據(jù)庫資源等。同時(shí)，為了保證連接池的性能，還可以在移除失效連接后，根據(jù)配置策略及時(shí)創(chuàng)建新的連接，以確保連接池中的連接數(shù)量始終滿足業(yè)務(wù)需求。例如，在一個(gè)大型電商平臺的連接池中，當(dāng)檢測到某個(gè)連接失效后，會立即將其移除，并根據(jù)當(dāng)前連接池的狀態(tài)和業(yè)務(wù)負(fù)載情況，決定是否創(chuàng)建新的連接。如果當(dāng)前連接池中的連接數(shù)量低于最小空閑連接數(shù)，則會立即創(chuàng)建新的連接，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3. 事務(wù)管理與連接池的協(xié)同

事務(wù)管理在高并發(fā)場景下對于保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性起著不可或缺的作用，而連接池與事務(wù)管理的協(xié)同工作則是確保系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

在高并發(fā)環(huán)境中，多個(gè)事務(wù)可能同時(shí)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，如果事務(wù)管理不當(dāng)，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致、臟讀、幻讀等問題。例如，在一個(gè)銀行轉(zhuǎn)賬系統(tǒng)中，當(dāng)用戶 A 向用戶 B 轉(zhuǎn)賬時(shí)，涉及到兩個(gè)賬戶的資金變動，這兩個(gè)操作必須作為一個(gè)事務(wù)來處理，要么都成功，要么都失敗。如果在高并發(fā)情況下，事務(wù)管理出現(xiàn)問題，可能會導(dǎo)致 A 賬戶的錢扣除了，但 B 賬戶卻沒有收到錢，從而造成數(shù)據(jù)不一致。因此，正確的事務(wù)管理能夠保證在高并發(fā)場景下，數(shù)據(jù)庫操作的原子性、一致性、隔離性和持久性。

在連接池中管理事務(wù)的生命周期需要遵循一定的原則和方法。首先，事務(wù)的開始和結(jié)束應(yīng)該與連接的獲取和釋放緊密配合。當(dāng)應(yīng)用程序開始一個(gè)事務(wù)時(shí)，應(yīng)從連接池中獲取一個(gè)連接，并在整個(gè)事務(wù)過程中保持對該連接的使用。例如，在一個(gè)電商訂單處理系統(tǒng)中，當(dāng)用戶下單時(shí)，開始一個(gè)事務(wù)，從連接池中獲取一個(gè)連接，然后在這個(gè)連接上執(zhí)行插入訂單數(shù)據(jù)、更新庫存等操作。在事務(wù)執(zhí)行過程中，應(yīng)確保所有相關(guān)的數(shù)據(jù)庫操作都在同一個(gè)連接上進(jìn)行，以保證事務(wù)的原子性。

其次，要避免事務(wù)長時(shí)間占用連接而影響整體性能。如果一個(gè)事務(wù)執(zhí)行時(shí)間過長，會導(dǎo)致連接長時(shí)間被占用，其他請求無法及時(shí)獲取到連接，從而影響系統(tǒng)的并發(fā)處理能力。在一個(gè)在線預(yù)訂系統(tǒng)中，如果某個(gè)事務(wù)因?yàn)閺?fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯或數(shù)據(jù)庫操作而執(zhí)行了幾分鐘，期間該連接一直被占用，那么在這段時(shí)間內(nèi)，其他用戶的預(yù)訂請求可能會因?yàn)闊o法獲取連接而等待，導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)變慢，用戶體驗(yàn)下降。為了避免這種情況，可以對事務(wù)的執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控和限制，當(dāng)事務(wù)執(zhí)行時(shí)間超過一定閾值時(shí)，及時(shí)進(jìn)行處理，如回滾事務(wù)或優(yōu)化業(yè)務(wù)邏輯，以盡快釋放連接。

此外，還需要注意事務(wù)的隔離級別設(shè)置。不同的隔離級別會對數(shù)據(jù)的一致性和并發(fā)性能產(chǎn)生不同的影響。在高并發(fā)場景下，應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求合理選擇事務(wù)隔離級別。例如，對于一些對數(shù)據(jù)一致性要求較高的業(yè)務(wù)，如金融交易、庫存管理等，可以選擇較高的隔離級別，如可串行化隔離級別，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；而對于一些對并發(fā)性能要求較高，對數(shù)據(jù)一致性要求相對較低的業(yè)務(wù)，如商品瀏覽、統(tǒng)計(jì)分析等，可以選擇較低的隔離級別，如讀已提交隔離級別，以提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力。

六、實(shí)戰(zhàn)案例：看大廠如何做

1. 案例背景與挑戰(zhàn)

某知名互聯(lián)網(wǎng)電商公司，業(yè)務(wù)覆蓋全球多個(gè)地區(qū)，擁有數(shù)億用戶。在每年的 “雙 11”“618” 等大型促銷活動期間，平臺會迎來流量的爆發(fā)式增長，并發(fā)請求量瞬間可達(dá)每秒數(shù)十萬甚至數(shù)百萬次。在如此高并發(fā)的業(yè)務(wù)場景下，連接池成為保障系統(tǒng)性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

在早期，該公司使用的是一款開源的連接池框架，并采用了默認(rèn)的連接池配置。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展和用戶量的急劇增加，在高并發(fā)場景下，系統(tǒng)逐漸暴露出性能瓶頸和挑戰(zhàn)。連接獲取時(shí)間大幅增加，平均響應(yīng)時(shí)間從正常情況下的幾十毫秒延長到了幾百毫秒甚至秒級，這導(dǎo)致大量用戶在頁面上長時(shí)間等待商品查詢結(jié)果、訂單提交反饋等，用戶體驗(yàn)急劇下降。同時(shí)，由于連接池的配置不合理，頻繁的連接創(chuàng)建和銷毀操作使得系統(tǒng)資源消耗巨大，服務(wù)器的 CPU 和內(nèi)存使用率長時(shí)間處于高位，甚至出現(xiàn)了因資源耗盡而導(dǎo)致部分服務(wù)不可用的情況。

2. 優(yōu)化方案與實(shí)施過程

針對這些問題，該公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了深入的分析和研究，制定了一系列全面的優(yōu)化方案并付諸實(shí)施。

在參數(shù)調(diào)整方面，技術(shù)團(tuán)隊(duì)對連接池的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了細(xì)致的優(yōu)化。他們根據(jù)服務(wù)器的硬件配置和業(yè)務(wù)的并發(fā)特點(diǎn)，對最大連接數(shù)、最小空閑連接數(shù)、連接超時(shí)時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了重新設(shè)置。經(jīng)過多次性能測試和調(diào)優(yōu)，將最大連接數(shù)從原來的 50 調(diào)整為 200，最小空閑連接數(shù)從 10 調(diào)整為 50，連接超時(shí)時(shí)間從 30 秒縮短為 15 秒。這樣的調(diào)整使得連接池能夠更好地適應(yīng)高并發(fā)場景下的業(yè)務(wù)需求，既保證了有足夠的連接可供使用，又避免了過多的空閑連接占用資源。

連接池框架更換也是優(yōu)化的重要舉措之一。技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過對多種連接池框架的性能測試和對比分析，最終選擇了性能更優(yōu)的 HikariCP 連接池框架替換原來的框架。HikariCP 以其高效的連接管理和低延遲的特性，在高并發(fā)場景下表現(xiàn)出色。在更換框架的過程中，技術(shù)團(tuán)隊(duì)對系統(tǒng)的相關(guān)代碼進(jìn)行了全面的修改和適配，確保新框架能夠與現(xiàn)有系統(tǒng)無縫集成。

在架構(gòu)改進(jìn)方面，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，技術(shù)團(tuán)隊(duì)引入了讀寫分離和負(fù)載均衡技術(shù)。他們將數(shù)據(jù)庫的讀操作和寫操作分別分配到不同的數(shù)據(jù)庫實(shí)例上，通過負(fù)載均衡器將并發(fā)請求均勻地分發(fā)到各個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)例上，從而減輕單個(gè)數(shù)據(jù)庫的壓力。同時(shí)，采用了連接池集群技術(shù)，將多個(gè)連接池組合成一個(gè)集群，實(shí)現(xiàn)連接資源的共享和動態(tài)分配。在一個(gè)大型促銷活動中，當(dāng)某個(gè)連接池的負(fù)載過高時(shí)，請求可以自動被分配到其他負(fù)載較低的連接池中，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地處理高并發(fā)請求。

3. 優(yōu)化效果與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

經(jīng)過一系列的優(yōu)化措施實(shí)施后，該電商平臺的系統(tǒng)性能得到了顯著提升。在后續(xù)的 “雙 11” 活動中，系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)間從優(yōu)化前的幾百毫秒縮短到了 50 毫秒以內(nèi)，吞吐量增加了 3 倍以上，能夠輕松應(yīng)對每秒數(shù)百萬次的并發(fā)請求。用戶在頁面上的操作響應(yīng)迅速，訂單提交成功率大幅提高，極大地提升了用戶體驗(yàn)。

從這個(gè)案例中，我們可以總結(jié)出許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。深入了解業(yè)務(wù)需求和系統(tǒng)性能瓶頸是優(yōu)化的基礎(chǔ)，只有準(zhǔn)確把握問題所在，才能制定出針對性的優(yōu)化方案。合理的參數(shù)調(diào)整和優(yōu)秀的連接池框架選擇對于提升連接池性能至關(guān)重要，需要通過充分的性能測試和對比分析來確定最佳配置。此外，架構(gòu)層面的改進(jìn)能夠從根本上提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力和穩(wěn)定性，引入先進(jìn)的技術(shù)和架構(gòu)理念是應(yīng)對高并發(fā)挑戰(zhàn)的有效途徑。

七、連接池需要注意的點(diǎn)

1. 并發(fā)問題

為了使連接管理服務(wù)具有最大的通用性，必須考慮多線程環(huán)境，即并發(fā)問題。這個(gè)問題相對比較好解決，因?yàn)楦鱾€(gè)語言自身提供了對并發(fā)管理的支持像java,c#等等，使用synchronized(java)lock(C#)關(guān)鍵字即可確保線程是同步的。使用方法可以參考，相關(guān)文獻(xiàn)。

2. 事務(wù)處理

我們知道，事務(wù)具有原子性，此時(shí)要求對數(shù)據(jù)庫的操作符合“ALL-OR-NOTHING”原則,即對于一組SQL語句要么全做，要么全不做。

我們知道當(dāng)2個(gè)線程共用一個(gè)連接Connection對象，而且各自都有自己的事務(wù)要處理時(shí)候，對于連接池是一個(gè)很頭疼的問題，因?yàn)榧词笴onnection類提供了相應(yīng)的事務(wù)支持，可是我們?nèi)匀徊荒艽_定那個(gè)數(shù)據(jù)庫操作是對應(yīng)那個(gè)事務(wù)的，這是由于我們有２個(gè)線程都在進(jìn)行事務(wù)操作而引起的。為此我們可以使用每一個(gè)事務(wù)獨(dú)占一個(gè)連接來實(shí)現(xiàn)，雖然這種方法有點(diǎn)浪費(fèi)連接池資源但是可以大大降低事務(wù)管理的復(fù)雜性。

3. 連接池的分配與釋放

連接池的分配與釋放，對系統(tǒng)的性能有很大的影響。合理的分配與釋放，可以提高連接的復(fù)用度，從而降低建立新連接的開銷，同時(shí)還可以加快用戶的訪問速度。

對于連接的管理可使用一個(gè)List。即把已經(jīng)創(chuàng)建的連接都放入List中去統(tǒng)一管理。每當(dāng)用戶請求一個(gè)連接時(shí)，系統(tǒng)檢查這個(gè)List中有沒有可以分配的連接。如果有就把那個(gè)最合適的連接分配給他（如何能找到最合適的連接文章將在關(guān)鍵議題中指出）；如果沒有就拋出一個(gè)異常給用戶，List中連接是否可以被分配由一個(gè)線程來專門管理捎后我會介紹這個(gè)線程的具體實(shí)現(xiàn)。

4. 連接池的配置與維護(hù)

連接池中到底應(yīng)該放置多少連接，才能使系統(tǒng)的性能最佳？系統(tǒng)可采取設(shè)置最小連接數(shù)（minConnection）和最大連接數(shù)（maxConnection）等參數(shù)來控制連接池中的連接。比方說，最小連接數(shù)是系統(tǒng)啟動時(shí)連接池所創(chuàng)建的連接數(shù)。如果創(chuàng)建過多，則系統(tǒng)啟動就慢，但創(chuàng)建后系統(tǒng)的響應(yīng)速度會很快；如果創(chuàng)建過少，則系統(tǒng)啟動的很快，響應(yīng)起來卻慢。這樣，可以在開發(fā)時(shí)，設(shè)置較小的最小連接數(shù)，開發(fā)起來會快，而在系統(tǒng)實(shí)際使用時(shí)設(shè)置較大的，因?yàn)檫@樣對訪問客戶來說速度會快些。最大連接數(shù)是連接池中允許連接的最大數(shù)目，具體設(shè)置多少，要看系統(tǒng)的訪問量，可通過軟件需求上得到。

如何確保連接池中的最小連接數(shù)呢？有動態(tài)和靜態(tài)兩種策略。動態(tài)即每隔一定時(shí)間就對連接池進(jìn)行檢測，如果發(fā)現(xiàn)連接數(shù)量小于最小連接數(shù)，則補(bǔ)充相應(yīng)數(shù)量的新連接,以保證連接池的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。靜態(tài)是發(fā)現(xiàn)空閑連接不夠時(shí)再去檢查。