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1.前言
數據庫應用，在許多軟件系統中經常用到，是開發中大型系統不可缺少的輔助。但如果對數據庫資源沒有很好地管理(如：沒有及時回收數據庫的遊標(ResultSet)、Statement、連接 (Connection)等資源)，往往會直接導致系統的穩定。這類不穩定因素，不單單由數據庫或者系統本身一方引起，只有系統正式使用後，隨着流量、用戶的增加，纔會逐步顯露。
在b基於Java開發的系統中，JDBC是程序員和數據庫打交道的主要途徑，提供了完備的數據庫操作方法接口。但考慮到規範的適用性，JDBC只提供了最直接的數據庫操作規範，對數據庫資源管理，如：對物理連接的管理及緩衝，期望第三方應用服務器(Application Server)的提供。
本文，以JDBC規範爲基礎，介紹相關的數據庫連接池機制，並就如果以簡單的方式，實現有效地管理數據庫資源介紹相關實現技術。
2.連接池技術背景
2.1JDBC
JDBC是一個規範，遵循JDBC接口規範，各個數據庫廠家各自實現自己的驅動程序(Driver)，如下圖所示:
應用在獲取數據庫連接時，需要以URL的方式指定是那種類型的Driver，在獲得特定的連接後，可按照固定的接口操作不同類型的數據庫，如: 分別獲取Statement、執行SQL獲得ResultSet等，如下面的例子 :
import java.sql.*;
…
..DriverManager.registerDriver(
new oracle.jdbc.
driver.OracleDriver());
Connection dbConn = DriverManager.getConnection
(“jdbc:oracle:thin:@127.0.0.1:1521:
oracle”,“username”, “password” );
Statement st = dbConn.createStatement();
ResultSet rs = st.executeQuery(
“select * from demo_table” );
…
some data source operation in herers.close();
st.close();dbConn.close();
在完成數據操作後，還一定要關閉所有涉及到的數據庫資源。這雖然對應用程序的邏輯沒有任何影響，但是關鍵的操作。上面是個簡單的例子，如果攙和衆多的if-else、exception，資源的管理也難免百密一疏。如同C中的內存泄漏問題，Java系統也同樣會面臨崩潰的惡運。所以數據庫資源的管理依賴於應用系統本身，是不安全、不穩定的一種隱患。
2.2JDBC連接池
在標準JDBC對應用的接口中，並沒有提供資源的管理方法。所以，缺省的資源管理由應用自己負責。雖然在JDBC規範中，多次提及資源的關閉/回收及其他的合理運用。但最穩妥的方式，還是爲應用提供有效的管理手段。所以，JDBC爲第三方應用服務器（Application Server）提供了一個由數據庫廠家實現的管理標準接口：連接緩衝(connection pooling)。引入了連接池( Connection Pool )的概念 ，也就是以緩衝池的機制管理數據庫的資源。
JDBC最常用的資源有三類:
-Connection: 數據庫連接。
-Statement: 會話聲明。
-ResultSet: 結果集遊標。
分別存在以下的關係 ：
這是一種 ‘爺-父-子’ 的關係，對Connection的管理，就是對數據庫資源的管理。舉個例子: 如果想確定某個數據庫連接(Connection)是否超時，則需要確定其（所有的）子Statement是否超時，同樣，需要確定所有相關的ResultSet是否超時；在關閉Connection前，需要關閉所有相關的Statement和ResultSet。
因此，連接池(Connection Pool)所起到的作用，不僅僅簡單地管理Connection，還涉及到 Statement和ResultSet。
2.3連接池(ConnectionPool)與資源管理
ConnectionPool以緩衝池的機制，在一定數量上限範圍內，控制管理Connection，Statement和ResultSet。任何數據庫的資源是有限的，如果被耗盡，則無法獲得更多的數據服務。
在大多數情況下，資源的耗盡不是由於應用的正常負載過高，而是程序原因。
在實際工作中，數據資源往往是瓶頸資源，不同的應用都會訪問同一數據源。其中某個應用耗盡了數據庫資源後，意味其他的應用也無法正常運行。因此，ConnectionPool的第一個任務是限制：每個應用或系統可以擁有的最大資源。也就是確定連接池的大小(PoolSize)。
ConnectionPool的第二個任務：在連接池的大小(PoolSize)範圍內，最大限度地使用資源，縮短數據庫訪問的使用週期。許多數據庫中，連接（Connection）並不是資源的最小單元，控制Statement資源比Connection更重要。以Oracle爲例：
每申請一個連接（Connection）會在物理網絡（如 TCP/IP網絡）上建立一個用於通訊的連接，在此連接上還可以申請一定數量的Statement。同一連接可提供的活躍Statement數量可以達到幾百。 在節約網絡資源的同時，縮短了每次會話週期（物理連接的建立是個費時的操作）。但在一般的應用中，多數按照2.1範例操作，這樣有10個程序調用，則會產生10次物理連接，每個Statement單獨佔用一個物理連接，這是極大的資源浪費。 ConnectionPool可以解決這個問題，讓幾十、幾百個Statement只佔用同一個物理連接， 發揮數據庫原有的優點。
通過ConnectionPool對資源的有效管理，應用可以獲得的Statement總數到達 ：
（併發物理連接數） x （每個連接可提供的Statement數量）
例如某種數據庫可同時建立的物理連接數爲 200個，每個連接可同時提供250個Statement，那麼ConnectionPool最終爲應用提供的併發Statement總數爲: 200 x 250 = 50,000個。這是個併發數字，很少有系統會突破這個量級。所以在本節的開始，指出資源的耗盡與應用程序直接管理有關。
對資源的優化管理，很大程度上依靠數據庫自身的JDBC Driver是否具備。有些數據庫的JDBC Driver並不支持Connection與Statement之間的邏輯連接功能，如SQLServer，我們只能等待她自身的更新版本了。
對資源的申請、釋放、回收、共享和同步，這些管理是複雜精密的。所以，ConnectionPool另一個功能就是，封裝這些操作，爲應用提供簡單的，甚至是不改變應用風格的調用接口。
3.簡單JDBC連接池的實現
根據第二章中原理機制，Snap-ConnectionPool（一種簡單快速的連接池工具）按照部分的JDBC規範，實現了連接池所具備的對數據庫資源有效管理功能。
3.1體系描述
在JDBC規範中，應用通過驅動接口（Driver Interface）直接方法數據庫的資源。爲了有效、合理地管理資源，在應用與JDBC Driver之間，增加了連接池: Snap-ConnectionPool。並且通過面向對象的機制，使連接池的大部分操作是透明的。參見下圖，Snap-ConnectionPool的體系：
圖中所示，通過實現JDBC的部分資源對象接口( Connection, Statement, ResultSet )，在 Snap-ConnectionPool內部分別產生三種邏輯資源對象: PooledConnection, PooledStatement和 PooledResultSet。它們也是連接池主要的管理操作對象，並且繼承了JDBC中相應的從屬關係。這樣的體系有以下幾個特點：
-透明性。在不改變應用原有的使用JDBC驅動接口的前提下，提供資源管理的服務。應用系統，如同原有的 JDBC，使用連接池提供的邏輯對象資源。簡化了應用程序的連接池改造。
-資源封裝。複雜的資源管理被封裝在 Snap-ConnectionPool內部，不需要應用系統過多的干涉。管理操作的可靠性、安全性由連接池保證。應用的干涉（如：主動關閉資源），只起到優化系統性能的作用，遺漏操作不會帶來負面影響。
-資源合理應用。按照JDBC中資源的從屬關係，Snap-ConnectionPool不僅對Connection進行緩衝處理，對Statement也有相應的機制處理。在2.3已描述，合理運用Connection和Statement之間的關係，可以更大限度地使用資源。所以，Snap-ConnectionPool封裝了Connection資源，通過內部管理PooledConnection，爲應用系統提供更多的Statement資源。
-資源連鎖管理。Snap-ConnectionPool包含的三種邏輯對象，繼承了JDBC中相應對象之間的從屬關係。在內部管理中，也依照從屬關係進行連鎖管理。例如：判斷一個Connection是否超時，需要根據所包含的Statement是否活躍；判斷Statement也要根據ResultSet的活躍程度。
3.2連接池集中管理ConnectionManager
ConnectionPool是Snap-ConnectionPool的連接池對象。在Snap-ConnectionPool內部，可以指定多個不同的連接池(ConnectionPool)爲應用服務。ConnectionManager管理所有的連接池，每個連接池以不同的名稱區別。通過配置文件適應不同的數據庫種類。如下圖所示：
通過ConnectionManager，可以同時管理多個不同的連接池，提供通一的管理界面。在應用系統中通過ConnectionManager和相關的配置文件，可以將凌亂散落在各自應用程序中的數據庫配置信息（包括：數據庫名、用戶、密碼等信息），集中在一個文件中。便於系統的維護工作。
3.3連接池使用範例
對2.1的標準JDBC的使用範例，改爲使用連接池，結果如下：
import java.sql.*;
import net.snapbug.util.dbtool.*;
…
..ConnectionPool dbConn = ConnectionManager
.getConnectionPool("testOracle" );
Statement st = dbConn.createStatement();
ResultSet rs = st.executeQuery(
“select * from demo_table” );
…
some data source operation
in herers.close();st.close();
在例子中，Snap-ConnectionPool封裝了應用對Connection的管理。只要改變JDBC獲取Connection的方法，爲獲取連接池(ConnectionPool)(粗體部分)，其他的數據操作都可以不做修改。按照這樣的方式，Snap-ConnectionPool可幫助應用有效地管理數據庫資源。如果應用忽視了最後資源的釋放: rs.close() 和 st.close()，連接池會通過超時(time-out)機制，自動回收。
4.小結
無論是Snap-ConnectionPool還是其他的數據庫連接池，都應當具備一下基本功能：
-對源數據庫資源的保護
-充分利用發揮數據庫的有效資源
-簡化應用的數據庫接口，封閉資源管理。
-對應用遺留資源的自動回收和整理，提高資源的再次利用率。
在這個前提下，應用程序才能投入更多的精力於各自的業務邏輯中。數據庫資源也不再成爲系統的瓶頸。
注: 在網站 www.snapbug.net可免費下載Snap-ConnectionPool及更詳細的文檔。