Java操作数据库——手动实现数据库连接池

Java操作数据库——手动实现数据库连接池

摘要：本文主要学习了如何手动实现一个数据库连接池，以及在这基础上的一些改进。

部分内容来自以下博客：

https://blog.csdn.net/soonfly/article/details/72731144

一个简单的数据库连接池

连接池工具类

连接池使用了线程安全的队列存储连接资源，保证了线程安全。

提供了获取连接和释放连接的方法，实现了连接资源的循环使用。

在对线程进行技术时，使用原子类，保证了线程计数在多线程环境下的安全。

代码如下：

 public class DataPoolUtils {
     // 活动连接，使用线程安全的队列
     private static LinkedBlockingQueue<Connection> busy = new LinkedBlockingQueue<Connection>();
     // 空闲连接，使用线程安全的队列
     private static LinkedBlockingQueue<Connection> idle = new LinkedBlockingQueue<Connection>();
     // 已创建连接数，使用原子操作类实现线程安全
     private static AtomicInteger createCount = new AtomicInteger(0);
     // 最大连接数
     private static int maxConnection = 5;
     // 最大等待毫秒数
     private static int maxWaitTimeout = 1000;

     /**
      * 创建连接
      * @return
      * @throws Exception
      */
     private Connection createConnection() throws Exception {
         Properties pros = new Properties();
         InputStream is = DataPoolUtils.class.getClassLoader().getResourceAsStream("jdbc.properties");
         pros.load(is);
         String driverClass = pros.getProperty("driverClass");
         Class.forName(driverClass);
         String url = pros.getProperty("url");
         String user = pros.getProperty("user");
         String password = pros.getProperty("password");
         return DriverManager.getConnection(url, user, password);
     }

     /**
      * 关闭连接
      * @param connection
      */
     private void closeConnection(Connection connection) {
         try {
             if (!connection.isClosed()) {
                 connection.close();
             }
         } catch (SQLException e) {
             e.printStackTrace();
         }
     }

     /**
      * 获取连接
      * @return
      * @throws Exception
      */
     public Connection getConnection() throws Exception {
         // 尝试获取空闲连接
         Connection connection = idle.poll();
         if (connection == null) {
             // 尝试创建连接，使用双重CAS检查现有连接数是否小于最大连接数
             if (createCount.get() < maxConnection) {
                 if (createCount.incrementAndGet() <= maxConnection) {
                     connection = createConnection();
                 } else {
                     createCount.decrementAndGet();
                 }
             }
             // 尝试等待获取空闲连接，实现超时等待机制
             if (connection == null) {
                 connection = idle.poll(maxWaitTimeout, TimeUnit.MILLISECONDS);
                 if (connection == null) {
                     throw new Exception("获取连接超时");
                 }
             }
         }
         busy.offer(connection);
         return connection;
     }

     /**
      * 归还连接
      * @param connection
      */
     public void releaseConnection(Connection connection) {
         // 处理空连接
         if (connection == null) {
             createCount.decrementAndGet();
             return;
         }
         // 处理移除失败的连接
         boolean removeResult = busy.remove(connection);
         if (!removeResult) {
             closeConnection(connection);
             createCount.decrementAndGet();
             return;
         }
         // 处理已经关闭的连接
         try {
             if (connection.isClosed()) {
                 createCount.decrementAndGet();
                 return;
             }
         } catch (SQLException e) {
             e.printStackTrace();
         }
         // 处理添加失败的连接
         boolean offerResult = idle.offer(connection);
         if (!offerResult) {
             closeConnection(connection);
             createCount.decrementAndGet();
             return;
         }
     }
 }

测试连接池的业务类

为了能够实现线程的循环使用，需要调用线程池的释放连接资源的方法，而不是将连接资源直接关闭。

代码如下：

 public class TestPool {
     // 根据配置文件里的名称创建连接池
     private static DataPoolUtils pool = new DataPoolUtils();

     /**
      * 主程序
      */
     public static void main(String[] args) {
         // 模拟多次对数据库的查询操作
         for (int i = 0; i < 6; i++) {
             new Thread(new Runnable() {
                 @Override
                 public void run() {
                     select();
                 }
             }, "线程" + i).start();
         }
     }

     /**
      * 查询程序
      */
     public static void select() {
         Connection conn = null;
         PreparedStatement pstmt = null;
         ResultSet rs = null;
         // 获取连接并执行SQL
         try {
             conn = pool.getConnection();
             pstmt = conn.prepareStatement("select * from student where id = 906");
             rs = pstmt.executeQuery();
             while (rs.next()) {
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + rs.getString(1) + "\t" + rs.getString(2) + "\t" + rs.getString("address"));
             }
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         } finally {
             // 释放资源
             try {
                 rs.close();
             } catch (SQLException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             try {
                 pstmt.close();
             } catch (SQLException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             /*
             try {
                 conn.close();
             } catch (SQLException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             */
             pool.releaseConnection(conn);
         }
     }
 }

使用动态代理修改原生连接的关闭方法

改进说明

简单的数据库连接池已经有了，但是在使用的时候如果调用了原生的关闭方法，会导致连接不能重复使用。

利用之前学过的动态代理进行改进，使调用关闭方法的时候执行的仍然是连接池里的释放资源的方法。

在 DataPoolUtils 工具类里添加动态代理的相关内部类：

 /**
  * 代理处理类
  */
 class ConnectionInvocationHandler implements InvocationHandler{
     private Connection connection;
     private DataPoolUtils dpu;

     public ConnectionInvocationHandler(DataPoolUtils dpu, Connection connection) {
         this.dpu = dpu;
         this.connection = connection;
     }

     @Override
     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
             throws Throwable {
         // 对原生的关闭方法进行修改
         if(method.getName().equals("close")){
             dpu.releaseConnection(connection);
             return null;
         }else{
             return method.invoke(connection, args);
         }
     }
 }

修改 DataPoolUtils 工具类中 public Connection getConnection() 方法的返回值，将返回值改为使用动态代理后的值：

 return (Connection) Proxy.newProxyInstance(
         Connection.class.getClassLoader(),
         new Class[] { Connection.class },
         new ConnectionInvocationHandler(this, connection));

修改 TestPool 业务类中的 public static void select() 方法，将释放连接改为关闭连接：

 try {
     conn.close();
 } catch (SQLException e) {
     e.printStackTrace();
 }

注意说明

在工具类的 getConnection() 方法中返回代理类，而不是在工具类的 createConnection() 方法中返回，是因为通过后者得到的对象是要放到活动队列里的，如果在后者中返回代理对象，那么就会导致活动队列里的对象都是代理对象。

那么在执行代理对象的 close() 方法时，经过动态代理后，实际上是执行的是被代理对象的 releaseConnection() 方法，也就是将被代理对象从活动队列放到空闲队列，但因为活动队列里存放的都是代理对象，导致无法通过被代理对象从活动队列将代理对象放到空闲队列，进而导致连接资源并没有得到循环利用。