简直了！通过源码告诉你阿里的数据库连接池Druid为啥如此牛逼

简介

druid是用于创建和管理连接，利用“池”的方式复用连接减少资源开销，和其他数据源一样，也具有连接数控制、连接可靠性测试、连接泄露控制、缓存语句等功能，另外，druid还扩展了监控统计、防御SQL注入等功能。

使用例子-入门

需求

使用druid连接池获取连接对象，对用户数据进行简单的增删改查（sql脚本项目中已提供）。

工程环境

JDK：1.8.0_231

maven：3.6.1

IDE：eclipse 4.12

mysql-connector-java：8.0.15

mysql：5.7 .28

druid：1.1.20

主要步骤

1. 编写druid.properties，设置数据库连接参数和连接池基本参数等
2. 通过DruidDataSourceFactory加载druid.properties文件，并创建DruidDataSource对象
3. 通过DruidDataSource对象获得Connection对象
4. 使用Connection对象对用户表进行增删改查

创建项目

项目类型Maven Project，打包方式war（其实jar也可以，之所以使用war是为了测试JNDI）。

引入依赖

这里引入日志包，主要为了看看连接池的创建过程，不引入不会有影响的。

 

编写druid.properties

配置文件路径在resources目录下，因为是入门例子，这里仅给出数据库连接参数和连接池基本参数，后面会对所有配置参数进行详细说明。另外，数据库sql脚本也在该目录下。

当然，我们也可以通过启动参数来进行配置（但这种方式可配置参数会少一些）。

 

获取连接池和获取连接

项目中编写了JDBCUtil来初始化连接池、获取连接、管理事务和释放资源等，具体参见项目源码。

路径：cn.zzs.druid

 

编写测试类

这里以保存用户为例，路径在test目录下的cn.zzs.druid。

使用例子-通过JNDI获取数据源

需求

本文测试使用JNDI获取DruidDataSource对象，选择使用tomcat 9.0.21作容器。

如果之前没有接触过JNDI，并不会影响下面例子的理解，其实可以理解为像spring的bean配置和获取。

引入依赖

本文在入门例子的基础上增加以下依赖，因为是web项目，所以打包方式为war：

 

编写context.xml

在webapp文件下创建目录META-INF，并创建context.xml文件。这里面的每个resource节点都是我们配置的对象，类似于spring的bean节点。其中jdbc/druid-test可以看成是这个bean的id。

注意，这里获取的数据源对象是单例的，如果希望多例，可以设置singleton="false"。

 

编写web.xml

在web-app节点下配置资源引用，每个resource-ref指向了我们配置好的对象。

 

编写jsp

因为需要在web环境中使用，如果直接建议写个main方法测试，会一直报错的，目前没找到好的办法。这里就简单地使用jsp来测试吧。

druid提供了DruidDataSourceFactory来支持JNDI。

 

测试结果

打包项目在tomcat9上运行，访问 http://localhost:8080/druid-demo/testJNDI.jsp ，控制台打印如下内容：

 

使用例子-开启监控统计

在以上例子基础上修改。

配置StatFilter

打开监控统计功能

druid的监控统计功能是通过filter-chain扩展实现，如果你要打开监控统计功能，配置StatFilter，如下：

filters=stat

stat是com.alibaba.druid.filter.stat.StatFilter的别名，别名映射配置信息保存在druid-xxx.jar!/META-INF/druid-filter.properties。

SQL合并配置

当你程序中存在没有参数化的sql执行时，sql统计的效果会不好。比如：

select * from t where id = 1
select * from t where id = 2
select * from t where id = 3

在统计中，显示为3条sql，这不是我们希望要的效果。StatFilter提供合并的功能，能够将这3个SQL合并为如下的SQL：

select * from t where id = ?

可以配置StatFilter的mergeSql属性来解决：

#用于设置filter的属性
#多个参数用";"隔开
connectionProperties=druid.stat.mergeSql=true

StatFilter支持一种简化配置方式，和上面的配置等同的。如下：

filters=mergeStat

mergeStat是的MergeStatFilter缩写，我们看MergeStatFilter的实现：

 

从实现代码来看，仅仅是一个mergeSql的缺省值。

慢SQL记录

StatFilter属性slowSqlMillis用来配置SQL慢的标准，执行时间超过slowSqlMillis的就是慢。slowSqlMillis的缺省值为3000，也就是3秒。

connectionProperties=druid.stat.logSlowSql=true;druid.stat.slowSqlMillis=5000

在上面的配置中，slowSqlMillis被修改为5秒，并且通过日志输出执行慢的SQL。

合并多个DruidDataSource的监控数据

缺省多个DruidDataSource的监控数据是各自独立的，在druid-0.2.17版本之后，支持配置公用监控数据，配置参数为useGlobalDataSourceStat。例如：

connectionProperties=druid.useGlobalDataSourceStat=true

配置StatViewServlet

druid内置提供了一个StatViewServlet用于展示Druid的统计信息。

这个StatViewServlet的用途包括：

• 提供监控信息展示的html页面
• 提供监控信息的JSON API

注意：使用StatViewServlet，建议使用druid 0.2.6以上版本。

配置web.xml

StatViewServlet是一个标准的javax.servlet.http.HttpServlet，需要配置在你web应用中的WEB-INF/web.xml中。

 

根据配置中的url-pattern来访问内置监控页面，如果是上面的配置，内置监控页面的首页是/druid/index.html

配置监控页面访问密码

需要配置Servlet的 loginUsername 和 loginPassword这两个初始参数。

示例如下：

 

配置allow和deny

StatViewSerlvet展示出来的监控信息比较敏感，是系统运行的内部情况，如果你需要做访问控制，可以配置allow和deny这两个参数。比如：

 

判断规则：

1. deny优先于allow，如果在deny列表中，就算在allow列表中，也会被拒绝。
2. 如果allow没有配置或者为空，则允许所有访问

配置resetEnable

在StatViewSerlvet输出的html页面中，有一个功能是Reset All，执行这个操作之后，会导致所有计数器清零，重新计数。你可以通过配置参数关闭它。

 

配置WebStatFilter

WebStatFilter用于采集web-jdbc关联监控的数据。经常需要排除一些不必要的url，比如.js,/jslib/等等。配置在init-param中。比如：

 

测试

启动程度，访问http://localhost:8080/druid-demo/druid/index.html，登录后可见以下页面，通过该页面我们可以查看数据源配置参数、进行SQL统计和监控，等等：

 

druid监控统计页面

使用例子-防御SQL注入

开启WallFilter

WallFilter用于对SQL进行拦截，通过以下配置开启：

#过滤器
filters=wall,stat

注意，这种配置拦截检测的时间不在StatFilter统计的SQL执行时间内。 如果希望StatFilter统计的SQL执行时间内，则使用如下配置

#过滤器
filters=stat,wall

WallConfig详细说明

WallFilter常用参数如下，可以通过connectionProperties属性进行配置：

 

使用例子-日志记录JDBC执行的SQL

开启日志记录

druid内置提供了四种LogFilter（Log4jFilter、Log4j2Filter、CommonsLogFilter、Slf4jLogFilter），用于输出JDBC执行的日志。这些Filter都是Filter-Chain扩展机制中的Filter，所以配置方式可以参考这里：

#过滤器
filters=log4j

在druid-xxx.jar!/META-INF/druid-filter.properties文件中描述了这四种Filter的别名:

 

他们的别名分别是log4j、log4j2、slf4j、commonlogging和commonLogging。其中commonlogging和commonLogging只是大小写不同。

配置输出日志

缺省输入的日志信息全面，但是内容比较多，有时候我们需要定制化配置日志输出。

connectionProperties=druid.log.rs=false

相关参数如下，更多参数请参考com.alibaba.druid.filter.logging.LogFilter：

log4j.properties配置

如果你使用log4j，可以通过log4j.properties文件配置日志输出选项，例如：

 

输出可执行的SQL

参数配置方式

connectionProperties=druid.log.stmt.executableSql=true

配置文件详解

配置druid的参数的n种方式

使用druid，同一个参数，我们可以采用多种方式进行配置，举个例子：maxActive（最大连接池参数）的配置：

方式一(系统属性)

系统属性一般在启动参数中设置。通过方式一来配置连接池参数的还是比较少见。

-Ddruid.maxActive=8

方式二(properties)

这是最常见的一种。

maxActive=8

方式三(properties加前缀)

相比第二种方式，这里只是加了.druid前缀。

druid.maxActive=8

方式四(properties的connectionProperties)

connectionProperties可以用于配置多个属性，不同属性使用";"隔开。

connectionProperties=druid.maxActive=8

方式五(connectProperties)

connectProperties可以在方式一、方式三和方式四中存在，具体配置如下：

 

这个属性甚至可以这样配（当然应该没人会这么做）：

druid.connectProperties=druid.connectProperties=druid.connectProperties=druid.connectProperties=druid.maxActive=8

真的是没完没了，怎么会引入connectProperties这个属性呢？我觉得这是一个十分失败的设计，所以本文仅会讲前面说的四种。

关于druid参数配置的吐槽

前面已经讲到，同一个参数，我们有时可以采用无数种方式来配置。表面上看这样设计十分人性化，可以适应不同人群的使用习惯，但是，在我看来，这样设计非常不利于配置的统一管理，另外，druid的参数配置还存在另一个问题，先看下这个表格（这里包含了druid所有的参数，使用时可以参考）：

 

一般我们都希望采用一种方式来统一配置这些参数，但是，通过以上表格可知，druid并不存在哪一种方式能配置所有参数，也就是说，你不得不采用两种或两种以上的配置方式。所以，我认为，至少在配置方式这一点上，druid是非常失败的！

通过表格可知，方式二和方式四结合使用，可以覆盖所有参数，所以，本文采用的配置策略为：优先采用方式二配置，配不了再选用方式四。

数据库连接参数

注意，这里在url后面拼接了多个参数用于避免乱码、时区报错问题。 补充下，如果不想加入时区的参数，可以在mysql命令窗口执行如下命令：set global time_zone='+8:00'。

 

连接池数据基本参数

这几个参数都比较常用，具体设置多少需根据项目调整。

 

连接检查参数

针对连接失效的问题，建议开启空闲连接测试，而不建议开启借出测试（从性能考虑），另外，开启连接测试时，必须配置validationQuery。

 

缓存语句

针对大部分数据库而言，开启缓存语句可以有效提高性能，但是在myslq下建议关闭。

 

事务相关参数

建议保留默认就行。

 

连接泄漏回收参数

 

过滤器

 

其他

 

源码分析

看过druid的源码就会发现，相比其他DBCP和C3P0，druid有以下特点：

1. 更多地引入了JDK的特性，特别是concurrent包的工具。例如，CountDownLatch、ReentrantLock、AtomicLongFieldUpdater、Condition等，也就是说，在分析druid源码之前，最好先学习下这些技术；
2. 在类的设计上一切从简。例如，DBCP和C3P0都有一个池的类，而druid并没有，只用了一个简单的数组，且druid的核心逻辑几乎都堆积在DruidDataSource里面。另外，在对类或接口的抽象上，个人感觉，druid不是很“面向对象”，有的接口或类的方法很难统一成某种对象的行为，所以，本文不会去关注类的设计，更多地将分析一些重要功能的实现。

注意：考虑篇幅和可读性，以下代码经过删减，仅保留所需部分。

配置参数的加载

前面已经讲过，druid为我们提供了“无数”种方式来配置参数，这里我再补充下不同配置方式的加载顺序（当然，只会涉及到四种方式）。

当我们使用调用DruidDataSourceFactory.createDataSource(Properties)时，会加载配置来给对应的属性赋值，另外，这个过程还会根据配置去创建对应的过滤器。不同配置方式加载时机不同，后者会覆盖已存在的相同参数，如图所示。

druid不同配置方式的加载顺序

数据源的初始化

了解下DruidDataSource这个类

这里先来介绍下DruidDataSource这个类：

DruidDataSource的UML图

图中我只列出了几个重要的属性，这几个属性没有理解好，后面的源码很难看得进去。

 

概括下初始化的过程

DruidDataSource的初始化时机是可选的，当我们设置init=true时，在createDataSource时就会调用DataSource.init()方法进行初始化，否则，只会在getConnection时再进行初始化。数据源初始化主要逻辑在DataSource.init()这个方法，可以概括为以下步骤：

1. 加锁
2. 初始化initStackTrace、id、xxIdSeed、dbTyp、driver、dataSourceStat、connections、evictConnections、keepAliveConnections等属性
3. 初始化过滤器
4. 校验maxActive、minIdle、initialSize、timeBetweenLogStatsMillis、useGlobalDataSourceStat、maxEvictableIdleTimeMillis、minEvictableIdleTimeMillis、validationQuery等配置是否合法
5. 初始化ExceptionSorter、ValidConnectionChecker、JdbcDataSourceStat
6. 创建initialSize数量的连接
7. 创建logStatsThread、createConnectionThread和destroyConnectionThread
8. 等待createConnectionThread和destroyConnectionThread线程run后再继续执行
9. 注册MBean，用于支持JMX
10. 如果设置了keepAlive，通知createConnectionThread创建连接对象
11. 解锁

这个方法差不多200行，考虑篇幅，我删减了部分内容。

加锁和解锁

druid数据源初始化采用的是ReentrantLock，如下：

 

注意，以下步骤均在这个锁的范围内。

初始化属性

这部分内容主要是初始化一些属性，需要注意的一点就是，这里使用了AtomicLongFieldUpdater来进行原子更新，保证写的安全和读的高效，当然，还是cocurrent包的工具。

 

初始化过滤器

看到下面的代码会发现，我们还可以通过SPI机制来配置过滤器。

使用SPI配置过滤器时需要注意，对应的类需要加上@AutoLoad注解，另外还需要配置load.spifilter.skip=false，SPI相关内容可参考我的另一篇博客：使用SPI解耦你的实现类。

在这个方法里，主要就是初始化过滤器的一些属性而已。过滤器的部分，本文不会涉及到太多。

 

校验配置

这里只是简单的校验，不涉及太多复杂的逻辑。

 

初始化ExceptionSorter、ValidConnectionChecker、JdbcDataSourceStat

这里重点关注ExceptionSorter和ValidConnectionChecker这两个类，这里会根据数据库类型进行选择。其中，ValidConnectionChecker用于对连接进行检测。

 

创建initialSize数量的连接

这里有两种方式创建连接，一种是异步，一种是同步。但是，根据我们的使用例子，createScheduler为null，所以采用的是同步的方式。

注意，后面的所有代码也是基于createScheduler为null来分析的。

 

创建logStatsThread、createConnectionThread和destroyConnectionThread

这里会启动三个线程。

 

等待

这里使用了CountDownLatch，保证当createConnectionThread和destroyConnectionThread开始run时再继续执行。

        private final CountDownLatch initedLatch = new CountDownLatch(2);
        // 线程进入等待，等待CreatorThread和DestroyThread执行
        initedLatch.await();

我们进入到DruidDataSource.CreateConnectionThread.run()，可以看到，一执行run方法就会调用countDown。destroyConnectionThread也是一样，这里就不放进来了。

 

注册MBean

接下来是注册MBean，会去注册DruidDataSourceStatManager和DruidDataSource，启动我们的程度，通过jconsole就可以看到这两个MBean。JMX相关内容这里就不多扩展了，感兴趣的话可参考我的另一篇博客： 如何使用JMX来管理程序？

        // 注册MBean，用于支持JMX
        registerMbean();

通知createConnectionThread创建连接对象

前面已经讲过，当我们调用empty.signal(),会去唤醒处于empty.await()状态的CreateConnectionThread。CreateConnectionThread这个线只有在需要创建连接时才运行，否则会一直等待，后面会讲到。

 

连接对象的获取

了解下DruidPooledConnection这个类

用户调用DruidDataSource.getConnection，拿到的对象是DruidPooledConnection，里面封装了DruidConnectionHolder，而这个对象包含了原生的连接对象和我们一开始创建的数据源对象。

DruidPooledConnection的UML图

概括下获取连接的过程

连接对象的获取过程可以概括为以下步骤：

1. 初始化数据源（如果还没初始化）；
2. 获得连接对象，如果无可用连接，向createConnectionThread发送signal创建新连接，此时会进入等待；
3. 如果设置了testOnBorrow，进行testOnBorrow检测，否则，如果设置了testWhileIdle，进行testWhileIdle检测；
4. 如果设置了removeAbandoned，则会将连接对象放入activeConnections；
5. 设置defaultAutoCommit，并返回；
6. 执行filterChain。

初始化数据源的前面已经讲过了，这里就直接从第二步开始。

获取连接对象

进入DruidDataSource.getConnectionInternal方法。除了获取连接对象，其他的大部分是校验和计数的内容。

 

下面再看下DruidDataSource.takeLast()方法（即没有配置maxWait时调用的方法）。该方法中，当没有空闲连接对象时，会尝试创建连接，此时该线程进入等待（notEmpty.await()），只有连接对象创建完成或池中回收了连接对象（notEmpty.signal()），该线程才会继续执行。

 

创建连接对象

前面已经讲到，创建连接是采用异步方式，进入到DruidDataSource.CreateConnectionThread.run()。当不需要创建连接时，该线程进入empty.await()状态，此时需要用户线程调用empty.signal()来唤醒。

 

testOnBorrow或testWhileIdle

进入DruidDataSource.getConnectionDirect(long)。该方法会使用到validConnectionChecker来校验连接的有效性。

 

removeAbandoned

进入DruidDataSource.getConnectionDirect(long)，这里不会进行检测，只是将连接对象放入activeConnections，具体泄露连接的检测工作是在DestroyConnectionThread线程中进行。

 

DestroyConnectionThread线程会根据我们设置的timeBetweenEvictionRunsMillis来进行检验，具体的校验会去运行DestroyTask（DruidDataSource的内部类），这里看下DestroyTask的run方法。

 

进入DruidDataSource.removeAbandoned()，当连接对象使用时间超过removeAbandonedTimeoutMillis，则会被丢弃掉。

 

执行filterChain

进入DruidDataSource.getConnection。

 

进入到FilterChainImpl.dataSource_connect。

 

这里以StatFilter.dataSource_getConnection为例。

 

以上，druid的源码基本已经分析完，其他部分内容有空再做补充。