连接池：别让连接池帮了倒忙

今天，我再与你说说另一种很重要的池化技术，即连接池。

我先和你说说连接池的结构。连接池一般对外提供获得连接、归还连接的接口给客户端使用，并暴露最小空闲连接数、最大连接数等可配置参数，在内部则实现连接建立、连接心跳保持、连接管理、空闲连接回收、连接可用性检测等功能。连接池的结构示意图，如下所示：

 

业务项目中经常会用到的连接池，主要是数据库连接池、Redis连接池和HTTP连接池。所以，今天我就以这三种连接池为例，和你聊聊使用和配置连接池容易出错的地方。

注意鉴别客户端SDK是否基于连接池

在使用三方客户端进行网络通信时，我们首先要确定客户端SDK是否是基于连接池技术实现的。我们知道，TCP是面向连接的基于字节流的协议：

• 面向连接，意味着连接需要先创建再使用，创建连接的三次握手有一定开销；
• 基于字节流，意味着字节是发送数据的最小单元，TCP协议本身无法区分哪几个字节是完整的消息体，也无法感知是否有多个客户端在使用同一个TCP连接，TCP只是一个读写数据的管道。

如果客户端SDK没有使用连接池，而直接是TCP连接，那么就需要考虑每次建立TCP连接的开销，并且因为TCP基于字节流，在多线程的情况下对同一连接进行复用，可能会产生线程安全问题。

我们先看一下涉及TCP连接的客户端SDK，对外提供API的三种方式。在面对各种三方客户端的时候，只有先识别出其属于哪一种，才能理清楚使用方式。

• 连接池和连接分离的API：有一个XXXPool类负责连接池实现，先从其获得连接XXXConnection，然后用获得的连接进行服务端请求，完成后使用者需要归还连接。通常，XXXPool是线程安全的，可以并发获取和归还连接，而XXXConnection是非线程安全的。对应到连接池的结构示意图中，XXXPool就是右边连接池那个框，左边的客户端是我们自己的代码。
• 内部带有连接池的API：对外提供一个XXXClient类，通过这个类可以直接进行服务端请求；这个类内部维护了连接池，SDK使用者无需考虑连接的获取和归还问题。一般而言，XXXClient是线程安全的。对应到连接池的结构示意图中，整个API就是蓝色框包裹的部分。
• 非连接池的API：一般命名为XXXConnection，以区分其是基于连接池还是单连接的，而不建议命名为XXXClient或直接是XXX。直接连接方式的API基于单一连接，每次使用都需要创建和断开连接，性能一般，且通常不是线程安全的。对应到连接池的结构示意图中，这种形式相当于没有右边连接池那个框，客户端直接连接服务端创建连接。

虽然上面提到了SDK一般的命名习惯，但不排除有一些客户端特立独行，因此在使用三方SDK时，一定要先查看官方文档了解其最佳实践，或是在类似Stackoverflow的网站搜索XXX threadsafe/singleton字样看看大家的回复，也可以一层一层往下看源码，直到定位到原始Socket来判断Socket和客户端API的对应关系。

明确了SDK连接池的实现方式后，我们就大概知道了使用SDK的最佳实践：

• 如果是分离方式，那么连接池本身一般是线程安全的，可以复用。每次使用需要从连接池获取连接，使用后归还，归还的工作由使用者负责。
• 如果是内置连接池，SDK会负责连接的获取和归还，使用的时候直接复用客户端。
• 如果SDK没有实现连接池（大多数中间件、数据库的客户端SDK都会支持连接池），那通常不是线程安全的，而且短连接的方式性能不会很高，使用的时候需要考虑是否自己封装一个连接池。

接下来，我就以Java中用于操作Redis最常见的库Jedis为例，从源码角度分析下Jedis类到底属于哪种类型的API，直接在多线程环境下复用一个连接会产生什么问题，以及如何用最佳实践来修复这个问题。

首先，向Redis初始化2组数据，Key=a、Value=1，Key=b、Value=2：

@PostConstruct
public void init() {
    try (Jedis jedis = new Jedis("127.0.0.1", 6379)) {
        Assert.isTrue("OK".equals(jedis.set("a", "1")), "set a = 1 return OK");
        Assert.isTrue("OK".equals(jedis.set("b", "2")), "set b = 2 return OK");
    }
}

然后，启动两个线程，共享操作同一个Jedis实例，每一个线程循环1000次，分别读取Key为a和b的Value，判断是否分别为1和2：

Jedis jedis = new Jedis("127.0.0.1", 6379);
new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        String result = jedis.get("a");
        if (!result.equals("1")) {
            log.warn("Expect a to be 1 but found {}", result);
            return;
        }
    }
}).start();
new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        String result = jedis.get("b");
        if (!result.equals("2")) {
            log.warn("Expect b to be 2 but found {}", result);
            return;
        }
    }
}).start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);

执行程序多次，可以看到日志中出现了各种奇怪的异常信息，有的是读取Key为b的Value读取到了1，有的是流非正常结束，还有的是连接关闭异常：

//错误1
[14:56:19.069] [Thread-28] [WARN ] [.t.c.c.redis.JedisMisreuseController:45  ] - Expect b to be 2 but found 1
//错误2
redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException: Unexpected end of st