持续更新：https://github.com/dchack/Mybatis-source-code-learn
Mybatis连接池
有这么个定律，有连接的地方就有池。
在市面上，可以适配Mybatis DateSource的连接池有很对，比如：
- druid
- hikari
- c3p0
Mybatis也自带来连接池的功能，先学习下Mybatis的，相对简单的实现。
涉及的类：
PoolState
public class PoolState {
protected PooledDataSource dataSource;
// 空闲连接集合
protected final List idleConnections = new ArrayList();
// 正在使用的连接集合
protected final List activeConnections = new ArrayList();
// 请求次数，每次获取连接，都会自增，用于
protected long requestCount = 0;
// 累计请求耗时，每次获取连接时计算累加，除以requestCount可以获得平均耗时
protected long accumulatedRequestTime = 0;
// 累计连接使用时间
protected long accumulatedCheckoutTime = 0;
// 过期连接次数
protected long claimedOverdueConnectionCount = 0;
protected long accumulatedCheckoutTimeOfOverdueConnections = 0;
// 累计等待获取连接时间
protected long accumulatedWaitTime = 0;
// 等待获取连接的次数
protected long hadToWaitCount = 0;
// 连接已关闭的次数
protected long badConnectionCount = 0;
public PoolState(PooledDataSource dataSource) {
this.dataSource = dataSource;
}
public synchronized long getRequestCount() {
return requestCount;
}
public synchronized long getAverageRequestTime() {
return requestCount == 0 ? 0 : accumulatedRequestTime / requestCount;
}
public synchronized long getAverageWaitTime() {
return hadToWaitCount == 0 ? 0 : accumulatedWaitTime / hadToWaitCount;
}
public synchronized long getHadToWaitCount() {
return hadToWaitCount;
}
public synchronized long getBadConnectionCount() {
return badConnectionCount;
}
public synchronized long getClaimedOverdueConnectionCount() {
return claimedOverdueConnectionCount;
}
public synchronized long getAverageOverdueCheckoutTime() {
return claimedOverdueConnectionCount == 0 ? 0 : accumulatedCheckoutTimeOfOverdueConnections / claimedOverdueConnectionCount;
}
public synchronized long getAverageCheckoutTime() {
return requestCount == 0 ? 0 : accumulatedCheckoutTime / requestCount;
}
public synchronized int getIdleConnectionCount() {
return idleConnections.size();
}
public synchronized int getActiveConnectionCount() {
return activeConnections.size();
}
} 注意代码中的字段都是用protected修饰的，表示pooled包内都可访问，在写这份代码的时候必然默认这个包下实现一个独立的功能，内部字段都可以共享使用，否则都写set，get方法太麻烦了。
在PoolState类中，很多指标比如requestCount，claimedOverdueConnectionCount等都不和连接池核心逻辑相关，纯粹只是表示连接池的一些指标而已。
作为连接池，在这里最重要的就是两个List：
- idleConnections
- activeConnections
这两个都是ArrayList，所以在整个实现中我们是通过synchronized关键字来处理并发场景的。
PooledConnection
组成池的两个List中存储的是PooledConnection，而PooledConnection通过java动态代理机制实现代理真正Connection。
PooledConnection继承InvocationHandler，所以实现了invoke方法：
/*
* Required for InvocationHandler implementation.
*
* @param proxy - not used
* @param method - the method to be executed
* @param args - the parameters to be passed to the method
* @see java.lang.reflect.InvocationHandler#invoke(Object, java.lang.reflect.Method, Object[])
*/
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
String methodName = method.getName();
if (CLOSE.hashCode() == methodName.hashCode() && CLOSE.equals(methodName)) {
dataSource.pushConnection(this);
return null;
} else {
try {
if (!Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) {
// issue #579 toString() should never fail
// throw an SQLException instead of a Runtime
checkConnection();
}
return method.invoke(realConnection, args);
} catch (Throwable t) {
throw ExceptionUtil.unwrapThrowable(t);
}
}
}
private void checkConnection() throws SQLException {
if (!valid) {
throw new SQLException("Error accessing PooledConnection. Connection is invalid.");
}
}主要看到这个代理实现处理了close方法，就是将连接从使用列表中弹出。
对于其他方法，会判断方法是否属于Object中的方法，如果不是则进行连接合法的校验，然后执行真正Connection即realConnection中对应的方法。
获得一个代理类的代码，即调用Proxy.newProxyInstance方法，在PooledConnection中的构造函数中：
/*
* Constructor for SimplePooledConnection that uses the Connection and PooledDataSource passed in
*
* @param connection - the connection that is to be presented as a pooled connection
* @param dataSource - the dataSource that the connection is from
*/
public PooledConnection(Connection connection, PooledDataSource dataSource) {
this.hashCode = connection.hashCode();
this.realConnection = connection;
this.dataSource = dataSource;
this.createdTimestamp = System.currentTimeMillis();
this.lastUsedTimestamp = System.currentTimeMillis();
this.valid = true;
this.proxyConnection = (Connection) Proxy.newProxyInstance(Connection.class.getClassLoader(), IFACES, this);
}我们可以看到realConnection是在构造函数时就传入的了。
而配置这个池的参数都是在PooledDataSource中：
官方文档：
poolMaximumActiveConnections – 在任意时间可以存在的活动（也就是正在使用）连接数量，默认值：10
poolMaximumIdleConnections – 任意时间可能存在的空闲连接数。
poolMaximumCheckoutTime – 在被强制返回之前，池中连接被检出（checked out）时间，默认值：20000 毫秒（即 20 秒）
poolTimeToWait – 这是一个底层设置，如果获取连接花费了相当长的时间，连接池会打印状态日志并重新尝试获取一个连接（避免在误配置的情况下一直安静的失败），默认值：20000 毫秒（即 20 秒）。
poolMaximumLocalBadConnectionTolerance – 这是一个关于坏连接容忍度的底层设置， 作用于每一个尝试从缓存池获取连接的线程。 如果这个线程获取到的是一个坏的连接，那么这个数据源允许这个线程尝试重新获取一个新的连接，但是这个重新尝试的次数不应该超过 poolMaximumIdleConnections 与 poolMaximumLocalBadConnectionTolerance 之和。 默认值：3 （新增于 3.4.5）
poolPingQuery – 发送到数据库的侦测查询，用来检验连接是否正常工作并准备接受请求。默认是“NO PING QUERY SET”，这会导致多数数据库驱动失败时带有一个恰当的错误消息。
poolPingEnabled – 是否启用侦测查询。若开启，需要设置 poolPingQuery 属性为一个可执行的 SQL 语句（最好是一个速度非常快的 SQL 语句），默认值：false。
poolPingConnectionsNotUsedFor – 配置 poolPingQuery 的频率。可以被设置为和数据库连接超时时间一样，来避免不必要的侦测，默认值：0（即所有连接每一时刻都被侦测 — 当然仅当 poolPingEnabled 为 true 时适用）。
PooledDataSource
PooledDataSource完成池功能的类，直接看拿连接的popConnection方法：
private PooledConnection popConnection(String username, String password) throws SQLException {
boolean countedWait = false;
PooledConnection conn = null;
// 触发获取连接的当前时间
long t = System.currentTimeMillis();
int localBadConnectionCount = 0;
while (conn == null) {
// 同步
synchronized (state) {
// 判断空闲列表中是否可以提供连接
if (!state.idleConnections.isEmpty()) {
// Pool has available connection
conn = state.idleConnections.remove(0);
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Checked out connection " + conn.getRealHashCode() + " from pool.");
}
} else {
// Pool does not have available connection
// 判断是否达到最大连接数限制
if (state.activeConnections.size() < poolMaximumActiveConnections) {
// Can create new connection
conn = new PooledConnection(dataSource.getConnection(), this);
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Created connection " + conn.getRealHashCode() + ".");
}
} else {
// Cannot create new connection
PooledConnection oldestActiveConnection = state.activeConnections.get(0);
long longestCheckoutTime = oldestActiveConnection.getCheckoutTime();
// 判断最老一个连接使用时间是否超过最大值
if (longestCheckoutTime > poolMaximumCheckoutTime) {
// Can claim overdue connection
state.claimedOverdueConnectionCount++;
state.accumulatedCheckoutTimeOfOverdueConnections += longestCheckoutTime;
state.accumulatedCheckoutTime += longestCheckoutTime;
state.activeConnections.remove(oldestActiveConnection);
if (!oldestActiveConnection.getRealConnection().getAutoCommit()) {
try {
oldestActiveConnection.getRealConnection().rollback();
} catch (SQLException e) {
/*
Just log a message for debug and continue to execute the following
statement like nothing happend.
Wrap the bad connection with a new PooledConnection, this will help
to not intterupt current executing thread and give current thread a
chance to join the next competion for another valid/good database
connection. At the end of this loop, bad {@link @conn} will be set as null.
*/
log.debug("Bad connection. Could not roll back");
}
}
// 这里看到将包装在oldestActiveConnection中的RealConnection重新用PooledConnection包装出来直接使用，看前面操作是将连接进行回滚，但是可能失败，却不关心，注释解释是，在后面的代码中会进行isValid的判断，其中就会判断连接是否可用。
conn = new PooledConnection(oldestActiveConnection.getRealConnection(), this);
conn.setCreatedTimestamp(oldestActiveConnection.getCreatedTimestamp());
conn.setLastUsedTimestamp(oldestActiveConnection.getLastUsedTimestamp());
// 将老连接设置成invalid
oldestActiveConnection.invalidate();
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Claimed overdue connection " + conn.getRealHashCode() + ".");
}
} else {
// Must wait
try {
if (!countedWait) {
state.hadToWaitCount++;
countedWait = true;
}
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Waiting as long as " + poolTimeToWait + " milliseconds for connection.");
}
long wt = System.currentTimeMillis();
// 线程等待，也释放了锁
state.wait(poolTimeToWait);
state.accumulatedWaitTime += System.currentTimeMillis() - wt;
} catch (InterruptedException e) {
break;
}
}
}
}
if (conn != null) {
// ping to server and check the connection is valid or not
if (conn.isValid()) {
if (!conn.getRealConnection().getAutoCommit()) {
conn.getRealConnection().rollback();
}
conn.setConnectionTypeCode(assembleConnectionTypeCode(dataSource.getUrl(), username, password));
conn.setCheckoutTimestamp(System.currentTimeMillis());
conn.setLastUsedTimestamp(System.currentTimeMillis());
state.activeConnections.add(conn);
state.requestCount++;
state.accumulatedRequestTime += System.currentTimeMillis() - t;
} else {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("A bad connection (" + conn.getRealHashCode() + ") was returned from the pool, getting another connection.");
}
state.badConnectionCount++;
localBadConnectionCount++;
// 不可用的连接会被设置成null，被回收器回收
conn = null;
if (localBadConnectionCount > (poolMaximumIdleConnections + poolMaximumLocalBadConnectionTolerance)) {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("PooledDataSource: Could not get a good connection to the database.");
}
throw new SQLException("PooledDataSource: Could not get a good connection to the database.");
}
}
}
}
}
if (conn == null) {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("PooledDataSource: Unknown severe error condition. The connection pool returned a null connection.");
}
throw new SQLException("PooledDataSource: Unknown severe error condition. The connection pool returned a null connection.");
}
return conn;
}
popConnection方法实现在一个池中获取连接的基本逻辑，依赖最大连接数，获取等待时间，连接使用超时时间等来完成一个池的核心能力。
注意这里使用wait方法来等待，在java线程池中使用阻塞队列来出来暂时拿不到资源的请求。
前面提到，在使用Connection时，调用close方法，会调用到dataSource.pushConnection(this);，就是将这个连接使用完了还回池的动作：
protected void pushConnection(PooledConnection conn) throws SQLException {
// 一样加锁
synchronized (state) {
// 从使用线程列表中删除
state.activeConnections.remove(conn);
if (conn.isValid()) {
// 判断空闲连接列表是否超过最大值
if (state.idleConnections.size() < poolMaximumIdleConnections && conn.getConnectionTypeCode() == expectedConnectionTypeCode) {
state.accumulatedCheckoutTime += conn.getCheckoutTime();
if (!conn.getRealConnection().getAutoCommit()) {
conn.getRealConnection().rollback();
}
PooledConnection newConn = new PooledConnection(conn.getRealConnection(), this);
// 加入到空闲连接列表中
state.idleConnections.add(newConn);
newConn.setCreatedTimestamp(conn.getCreatedTimestamp());
newConn.setLastUsedTimestamp(conn.getLastUsedTimestamp());
conn.invalidate();
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Returned connection " + newConn.getRealHashCode() + " to pool.");
}
// 通知等待线程
state.notifyAll();
} else {
state.accumulatedCheckoutTime += conn.getCheckoutTime();
if (!conn.getRealConnection().getAutoCommit()) {
conn.getRealConnection().rollback();
}
conn.getRealConnection().close();
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Closed connection " + conn.getRealHashCode() + ".");
}
conn.invalidate();
}
} else {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("A bad connection (" + conn.getRealHashCode() + ") attempted to return to the pool, discarding connection.");
}
state.badConnectionCount++;
}
}
}归还连接时，需要查看空闲列表中的线程数量是否已经到到设置的最大值，如果已经达到，就不需要归还了，凡是需要加入空闲列表的都需要进行notifyAll操作，来通知那些等待的线程来抢这个归还的连接，但是如果此时连接池中空闲连接充足，并没有线程等待，这个操作也就浪费了，所以可以思考前面popConnection中的wait和这里的notifyAll是可以用等待队列来完成。
另外一个方法，用于判断连接是否可用：
protected boolean pingConnection(PooledConnection conn) {
boolean result = true;
try {
// 先用isClosed来获取结果
result = !conn.getRealConnection().isClosed();
} catch (SQLException e) {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Connection " + conn.getRealHashCode() + " is BAD: " + e.getMessage());
}
result = false;
}
if (result) {
// 可以通过poolPingEnabled配置来决定是否使用自定义sql
if (poolPingEnabled) {
if (poolPingConnectionsNotUsedFor >= 0 && conn.getTimeElapsedSinceLastUse() > poolPingConnectionsNotUsedFor) {
try {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Testing connection " + conn.getRealHashCode() + " ...");
}
Connection realConn = conn.getRealConnection();
Statement statement = realConn.createStatement();
// 执行poolPingQuery
ResultSet rs = statement.executeQuery(poolPingQuery);
rs.close();
statement.close();
if (!realConn.getAutoCommit()) {
realConn.rollback();
}
result = true;
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Connection " + conn.getRealHashCode() + " is GOOD!");
}
} catch (Exception e) {
log.warn("Execution of ping query '" + poolPingQuery + "' failed: " + e.getMessage());
try {
conn.getRealConnection().close();
} catch (Exception e2) {
//ignore
}
result = false;
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Connection " + conn.getRealHashCode() + " is BAD: " + e.getMessage());
}
}
}
}
}
return result;
}从代码中可以看到isClosed方法并不可靠，最终还是通过执行sql来判断连接是否可用，这个在很多涉及判断数据库连接是否有效的地方都是这么做的，详细可以看一下isClosed方法的注释。
PooledDataSourceFactory
继承UnpooledDataSourceFactory，直接返回PooledDataSource对象
public class PooledDataSourceFactory extends UnpooledDataSourceFactory {
public PooledDataSourceFactory() {
this.dataSource = new PooledDataSource();
}
}心得
在整个线程池的实现代码中，可以学习到一个池的实现的要素有哪些，以及录用基础代码如何实现一个池。对于那些封装成高层次的池的代码来说，这个实现显得又些单薄和不够全面，可是无论连接池如何实现核心池的实现逻辑是不会变的。