数据库连接池

一、数据库连接池

1.1 什么是数据库连接池

连接池是Connection对象的缓冲区,它里面会存放一些Connection,当我们Java程序需要使用Connection的时候,如果连接池中有则直接从连接池获取,不需要去新创建Connection了。连接池让Java程序能够复用连接、管理连接。

1.2 为什么要使用连接池

  • 因为每次创建和销毁连接都会带来较大的系统开销
  • 每次创建和销毁连接都要消耗大概0.05~1s的时间
  • 可以防止大量用户并发访问数据库服务器

1.3 连接池的优势

1.3.1 资源重用

由于数据库连接得到重用,避免了频繁创建、释放连接引起的大量性能开销。在减少系统开销的基础之上,也增进了系统运行环境的稳定性。

1.3.2 更快的系统响应速度

数据库连接池在初始化过程中,往往已经创建了若干数据库连接置于池中备用。此时连接的初始化工作均已完成。对于业务请求处理而言,直接利用现有可用连接,避免了数据库连接初始化和释放过程的时间开销,从而缩减了系统整体响应时间。

1.3.3 新的资源分配手段

对于多应用共享同一数据库而言,可在应用层通过数据库连接的配置。

1.3.4 统一的连接管理,避免数据库连接泄露

在较为完备的数据库连接池实现中,可根据预先的连接占用超时设定,强制收回被占用连接。从而避免了常规数据库连接操作中可能出现的资源泄露。

1.4 连接池的原理

  1. 连接池维护者两个容器空闲池活动池
  2. 空闲池用于存放未使用的连接,活动池用于存放正在使用中的连接,活动池中的连接使用完之后要归还回空闲池。
  3. 当Java程序需要连接的时候,先要判断空闲池中是否有连接,如果空闲池中有连接则取出一个连接放置到活动池供Java程序使用。
  4. Java程序需要连接的时候,如果空闲池中没有连接了,就先判断活动池的连接数是否已经达到了最大连接数,如果未达到最大连接数,则会新创建一个连接放置到活动池,供Java程序使用。
  5. 如果空闲池中没有连接了,活动池中的连接也已经达到了最大连接数,就不能再新创建连接了,此时会判断是否等待超时,如果没有等待超时就需要等待活动池中的连接归还回空闲池
  6. 如果等待超时了,则可以采取多种处理方式。如:直接抛出超时异常,或者将活动池中使用最久的连接移除掉归还回空闲池以供Java程序使用。

1.5 连接池的实现

1.5.1 DataSource接口

JDBC的数据库连接池使用javax.sql.DataSource来表示,DataSource只是一个接口,所有的Java数据库连接池都需要实现该接口。该接口通常由服务器(Weblogic,WebSphere,Tomcat)提供实现,也有一些开源组织提供实现。

1.5.2 常见的数据库连接池

  • DBCP是Apache提供的数据库连接池,速度相对c3p0较快,但因为其自身存在BUG,Hibernate3已不再提供支持。
  • C3P0是一个开源组织提供的一个数据库连接池,速度相对较慢,稳定性还行
  • Proxool是sourceforge下的一个开源项目数据库连接池,有监控连接池状态的功能,稳定性较c3p0差一点
    • HikariCP俗称光连接池,是目前速度最快的连接池。
  • Druid阿里提供的额数据库连接池,据说是集DBCP、C3P0、Proxool优点于一身的数据库连接池。

1.5.3 Druid连接池的使用

  1. 导入Druid的jar包
  2. 创建Druid连接池的配置文件druid.properties文件,放置到resources文件夹下
  3. 代码中使用
    public static void test01() throws Exception{
        // 1. 创建一个Properties对象,让其去读取druid.properties文件
        Properties properties = new Properties();
        // 1.1 将druid.properties配置文件转成字节输入流
//        FileInputStream is = new FileInputStream("绝对路径");

        // 1.2 使用相对路径来将配置文件转成字节输入流,可以使用类加载器来读取类路径下文件
        // 获取ClassLoader对象
        ClassLoader classLoader = TestDataSource.class.getClassLoader();
        InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("druid.properties");

        // 1.2 使用properties对象加载流
        properties.load(is);
        // 2. 使用创建DruidDataSourceFactory创建Druid的连接池对象
        DataSource dataSource = DruidDataSourceFactory.createDataSource(properties);

        // 3. 从连接池中取出一个连接使用
        Connection connection1 = dataSource.getConnection();
        Connection connection2 = dataSource.getConnection();
        Connection connection3 = dataSource.getConnection();
        Connection connection4 = dataSource.getConnection();
        Connection connection5 = dataSource.getConnection();
        Connection connection6 = dataSource.getConnection();
        Connection connection7 = dataSource.getConnection();
        Connection connection8 = dataSource.getConnection();
        Connection connection9 = dataSource.getConnection();

        // 归还一个连接:没有使用连接池的时候connection.cloase()就是销毁连接;如果是从连接池中取出的connection对象,它调用close()方法就是将连接归还回连接池
        // 底层原理是动态代理
        connection1.close();

        Connection connection10 = dataSource.getConnection();
        Connection connection11 = dataSource.getConnection();
    }

1.5.4 Druid连接池的配置参数

配置 说明
name 配置这个属性的意义在于,如果存在多个数据源,监控的时候可以通过名字来区分开来。 如果没有配置,将会生成一个名字,格式是:”DataSource-” + System.identityHashCode(this)
url 连接数据库的url,不同数据库不一样。例如:mysql : jdbc:mysql://10.20.153.104:3306/druid2 oracle : jdbc:oracle:thin:@10.20.149.85:1521:ocnauto
username 连接数据库的用户名
password 连接数据库的密码。如果你不希望密码直接写在配置文件中,可以使用ConfigFilter。
driverClassName 根据url自动识别 这一项可配可不配,如果不配置druid会根据url自动识别dbType,然后选择相应的driverClassName(建议配置下)
initialSize 初始化时建立物理连接的个数。初始化发生在显示调用init方法,或者第一次getConnection时
maxActive 最大连接池数量
minIdle 最小连接池数量
maxWait 获取连接时最大等待时间,单位毫秒。配置了maxWait之后,缺省启用公平锁,并发效率会有所下降,如果需要可以通过配置useUnfairLock属性为true使用非公平锁。
poolPreparedStatements 是否缓存preparedStatement,也就是PSCache。PSCache对支持游标的数据库性能提升巨大,比如说oracle。在mysql下建议关闭。
maxOpenPreparedStatements 要启用PSCache,必须配置大于0,当大于0时,poolPreparedStatements自动触发修改为true。在Druid中,不会存在Oracle下PSCache占用内存过多的问题,可以把这个数值配置大一些,比如说100
validationQuery 用来检测连接是否有效的sql,要求是一个查询语句。如果validationQuery为null,testOnBorrow、testOnReturn、testWhileIdle都不会其作用。
testOnBorrow 申请连接时执行validationQuery检测连接是否有效,做了这个配置会降低性能。
testOnReturn 归还连接时执行validationQuery检测连接是否有效,做了这个配置会降低性能
testWhileIdle 建议配置为true,不影响性能,并且保证安全性。申请连接的时候检测,如果空闲时间大于timeBetweenEvictionRunsMillis,执行validationQuery检测连接是否有效。
timeBetweenEvictionRunsMillis 有两个含义: 1)Destroy线程会检测连接的间隔时间2)testWhileIdle的判断依据,详细看testWhileIdle属性的说明
connectionInitSqls 物理连接初始化的时候执行的sql
exceptionSorter 根据dbType自动识别 当数据库抛出一些不可恢复的异常时,抛弃连接
filters 属性类型是字符串,通过别名的方式配置扩展插件,常用的插件有: 监控统计用的filter:stat日志用的filter:log4j防御sql注入的filter:wall
proxyFilters 类型是List,如果同时配置了filters和proxyFilters,是组合关系,并非替换关系

1.5.5 封装JDBCTools

/**
 * 这个工具类会提供三个方法:
 * 1. 获取连接池对象
 * 2. 从连接池中获取连接
 * 3. 将连接归还到连接池
 */
public class JDBCTools {

    public static DataSource dataSource;
    static {
        try {
            // 1.使用类加载器读取配置文件,转成字节输入流
            InputStream is = JDBCTools.class.getClassLoader().getResourceAsStream("druid.properties");
            // 2. 使用Properties对象加载字节输入流
            Properties properties = new Properties();
            properties.load(is);
            // 3. DruidDataSourceFactory创建连接池对象
            dataSource = DruidDataSourceFactory.createDataSource(properties);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    /**
     * 获取连接池对象
     * @return
     */
    public static DataSource getDataSource(){
        return dataSource;
    }


    /**
     * 获取连接
     * @return
     */
    public static Connection getConnection(){
        try {
            return dataSource.getConnection();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
            // 运行时发生异常再抛出一场
            throw new RuntimeException(e.getMessage());
        }
    }

    /**
     * 将连接归还连接池
     * @param connection
     * @throws SQLException
     */
    public static void releaseConnection(Connection connection) {
        try {
            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
            throw new RuntimeException(e.getMessage());
        }
    }
}

二、Apache的DBUtils

2.1 DBUtils的概述

commons-dbutils是Apache组织提供的一个开源JDBC工具类库,它是对JDBC的简单封装,学习成本极低,并且使用dbutils能极大简化JDBC编码的工作量,同时也不会影响程序的性能。

其中QueryRunner类封装了SQL的执行,是线程安全的。

  1. 可以实现增删改查、批处理
  2. 考虑了事务处理需要共用Connection
  3. 该类最主要的就是简单化了SQL查询,它与ResultSetHandler组合在一起使用可以完成大部分的数据库操作,能够大大减少编码量。

2.2 DBUtils执行增删改的SQL语句

    public static void testInsert() throws SQLException {
        // 第一种:需要在执行sql语句的时候手动传入连接对象

//        // 往user表中添加一行数据
//        // 1. 创建QueryRunner对象
//        QueryRunner queryRunner = new QueryRunner();
//        // 2. 调用queryRunner对象的方法执行sql语句,如果是执行增删改的SQL语句则调用update方法
//        String sql = "insert into user(username,password,nickname) values (?,?,?)";
//        queryRunner.update(JDBCTools.getConnection(),sql,"黄忠","111111","千钧一发");

        //第二种:直接将连接池对象交给QueryRunner
        QueryRunner queryRunner = new QueryRunner(JDBCTools.getDataSource());
        String sql = "insert into user(username,password,nickname) values (?,?,?)";
        queryRunner.update(sql,"赵云","123456","七进七出");
    }

    public static void testDelete() throws SQLException {
        // 1. 创建QueryRunner对象
        QueryRunner queryRunner = new QueryRunner(JDBCTools.getDataSource());

        String sql = "delete from user where id=?";
        queryRunner.update(sql,2000);
    }

    public static void testUpdate() throws SQLException {
        // 将id为5的用户昵称改为张飞
        QueryRunner queryRunner = new QueryRunner(JDBCTools.getDataSource());

        String sql = "update user set nickname=? where id=? ";

        queryRunner.update(sql,"张飞",6);
    }

2.3 DBUtils执行批处理

 public static void testBatchAdd() throws SQLException {
        // 测试批量添加

        QueryRunner queryRunner = new QueryRunner(JDBCTools.getDataSource());
        // 编写SQL语句
        String sql = "insert into user (username,password,nickname) values (?,?,?)";

        // 创建一个二维数组,用于存储批量参数,二维数组的第一维表示批量操作多少条数据,第二维表示每条数据要设置多少个参数
        Object[][] params = new Object[1000][3];
        // 循环设置批量添加的数据
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            params[i][0] = "关羽"+i;
            params[i][1]="444444"+i;
            params[i][2] = "武圣"+i;
        }

        // 执行批量处理
        queryRunner.batch(sql,params);
    }

2.4 使用QueryRunner类实现查询

2.4.1 Handler类型介绍

Handler类型 说明
ArrayHandler 将结果集中的第一条记录封装到一个Object[]数组中,数组中的每一个元素就是这条记录中的每一个字段的值
ArrayListHandler 将结果集中的每一条记录都封装到一个Object[]数组中,将这些数组在封装到List集合中。
BeanHandler 将结果集中第一条记录封装到一个指定的javaBean中。
BeanListHandler 将结果集中每一条记录封装到指定的javaBean中,将这些javaBean在封装到List集合中
ColumnListHandler 将结果集中指定的列的字段值,封装到一个List集合中
KeyedHandler 将结果集中每一条记录封装到Map,在将这个map集合做为另一个Map的value,另一个Map集合的key是指定的字段的值。
MapHandler 将结果集中第一条记录封装到了Map集合中,key就是字段名称,value就是字段值
MapListHandler 将结果集中每一条记录封装到了Map集合中,key就是字段名称,value就是字段值,在将这些Map封装到List集合中。
ScalarHandler 它是用于单个数据。例如select count(*) from 表。

2.4.2 代码示例

public static void testFindById() throws SQLException {
        // 使用DBUtils执行查询一行数据
        // 查询一行数据转换成User对象
        QueryRunner queryRunner = new QueryRunner(JDBCTools.getDataSource());
        // 编写SQL语句
        String sql = "select * from user where id=?";
        // queryRunner执行查询的SQL语句,使用query()方法
        User user = queryRunner.query(sql, new BeanHandler<>(User.class), 1);
        System.out.println(user);
    }

    public static void testFindMore() throws SQLException {
        // 查询多条数据转换成User对象
        QueryRunner queryRunner = new QueryRunner(JDBCTools.getDataSource());
        // 编写SQL语句
        String sql = "select * from user where id userList = queryRunner.query(sql, new BeanListHandler<>(User.class), 10);

        for (int i = 0; i < userList.size(); i++) {
            System.out.println(userList.get(i));
        }
    }

    public static void testFindCount() throws SQLException {
        // 目标:查询总用户数
        QueryRunner queryRunner = new QueryRunner(JDBCTools.getDataSource());
        String sql = "select count(id) from user";

        // ScalarHandler是处理单个数据的结果集
        Long count = queryRunner.query(sql, new ScalarHandler<>());

        System.out.println(count);
    }

三、jar包版本不兼容问题

  1. 使用最新的MySQL驱动jar包
  2. 把驱动的类名改为:com.mysql.cj.jdbc.Driver
  3. 在访问mysql的url后加入时区设置:jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=UTF8&serverTimezone=UTC

学海无涯苦作舟

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