数据库连接池

连接池

什么是数据库连接池呢?

数据库连接池(Connection Pooling)是程序启动时建立足够的数据库连接,并将这些连接组成一个连接池,由程序动态地分配池中的连接进行申请、使用、释放。由于数据库连接的创建和断开是一个耗时性的操作,同时对数据库会造成安全隐患。因此,在程序初始化时集中创建多个连接,并将其集中管理供程序使用,可以保证较快的数据读写速度且提高系统的安全可靠性。

  • 连接池是创建和管理一个连接的缓冲池,其核心思想是连接复用
  • 连接池的关键点在于事务与并发

为什么要使用数据连接池呢?

传统数据库连接池

由于数据库连接的建立和关闭都会消耗系统资源,而且一个数据库服务器能够同时创建的连接数量也是有限的。传统数据库访问的方式是一个数据访问对应一个物理连接,每次操作数据库都需要打开和关闭物理连接,系统性能严重受损。特别是对于复杂的数据库应用,频繁建立关闭连接会极大地降低系统的性能,因此对于连接的使用成了系统性能的瓶颈。通过建立一个数据库连接池以及一套连接使用管理策略,使一个数据库连接可以得到高效且安全的复用,避免了数据库连接频繁建立和关闭带来的开销。

在普通的数据库访问程序的过程中,客户端程序得到的连接是物理连接,调用连接对象的close()方法将关闭连接。而采用连接池技术,客户端程序得到的连接对象是连接池中物理连接的一个句柄,调用连接对象的close()方法,物理连接并没有关闭。数据源的实现只是删除了客户端程序中的连接对象和池中的对象之间的联系。

针对资源共享的设计模式“资源池”为了解决资源频繁分配和释放所造成的问题,将“资源池”模式应用到数据库连接管理领域,也就是建立一个数据库连接池,提供一套高效的连接分配和使用策略,最终实现连接的高效和安全的复用。

数据库连接池的基本原理是在内部对象池中维护一定数量的数据库连接,并对外暴露数据库连接获取和返回的方法。

数据库连接池的基本思想是什么样的呢?

连接池的基本思想是在系统初始化时,将数据库连接作为对象存储到内存中,当用户需要访问数据库时,并非建立一个新的连接,而是从连接池中取出一个已经建立的空闲连接对象。当使用完毕后,用户也并非将连接关闭,而是将连接放回连接池中供下一个请求访问使用。连接池中的连接的建立和断开都时由连接池自身来管理,同时可以通过设置连接池的参数来控制连接池中的初始连接数、连接的上下限数量、每个连接的最大使用次数、最大空闲时间等等。也可以通过自身的管理机制来监控数据库连接的数量和使用情况。

数据库连接池的运行机制是什么样的呢?

  1. 程序初始化时创建数据库连接池
    服务器启动时建立数据库连接池对象,按照实现设定的参数创建初始数量的数据库连接也就是空闲连接数。
  2. 使用时向连接池申请可用连接
    对于一个数据库访问请求,直接从连接池中得到一个连接。如果数据库连接池对象中没有空闲的连接,而且连接数没有得到最大活跃连接数,则创建一个新的数据库连接。
  3. 使用完毕将连接返还给连接池
    数据库存取后关闭,释放所有数据库连接,此时的关闭数据库连接并非真正关闭,而是将其放入空闲队列中。如果实际空闲连接数大于初始空闲连接数则释放连接。
  4. 程序退出时断开所有连接并释放资源
    释放数据库连接池对象:服务器停止、维护期间释放数据库连接池对象并释放所有连接。
数据库连接池流程

连接池中的连接对象实际上是存放在内存中的,在内存中划分出一块缓存对象,应用程序每次从池中获得连接对象而不是直接从数据库获取,这样不占用服务器的内存资源。

数据库连接池带来的好处是什么呢?

首先来看下如果不使用连接池会出现什么样的情况:占用服务器的内存资源导致服务器速度非常慢

  • 资源重用
    由于数据库连接得到重用,避免了频繁地创建、释放连接引起的大量性能开销。在减少系统消耗的基础上,另一方面也增进了系统运行环境的平稳性,减少内存碎片以及数据库临时进程/线程的数量。
  • 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事件。
  • 新的资源分配手段
    对于多应用共享同一数据库的系统而言,可在应用层通过数据库连接的配置,实现数据库连接池。
  • 统一的连接管理避免数据库连接泄漏
    在数据库连接池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练级操作中可能出现的资源泄漏。

数据库连接池的影响因素是什么呢?

数据库连接池在初始化时创建一定数量的连接并放入连接池中,这些连接的数量是由最小数据库连接数制约的。无论这些连接是否被使用,连接池都将一致保存至少拥有这么多的连接数量。连接池的最大数据库连接数量限定了连接池能占有的最大连接数,当应用程序向连接池请求的连接数量超过最大连接数量时,这些请求将被加入到等待队列中。

数据库连接池执行过程

数据库连接池的最小连接数和最大连接数的设置要考虑到以下几个因素:

  • 最小连接数量
    最小连接数量是连接池一直保持的数据库连接,如果应用程序对数据库连接的使用量不大,将会有大量的数据库连接资源被浪费。
  • 最大连接数量
    最大连接数量是连接池能申请到的最大连接数,如果数据库连接请求超过此参数,后面的数据库连接请求将会被加入到等待队列中,这会影响之后的数据库操作。
  • 最小连接数量与最大连接数量的差距
    最小连接数量与最大连接数量相差太大的话,那么最先的连接请求将会获利,之后超过最小连接数量的连接请求等价于创建一个新的数据库连接。不过,这些大于最小连接数的连接在使用完毕后不会立即被释放掉,它们将会被放到连接池中等待重复使用或是空闲超时后被释放。
数据库连接池的影响因素
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