连接池原理解读，各个连接池对比

1.JDBC规范的实现

JDBC（Java DataBase Connectivity）是Java和数据库之间的一个桥梁，是一个规范而不是一个实现，能够执行SQL语句。它由一组用Java语言编写的类和接口组成。各种不同类型的数据库都有相应的实现。本文以Mysql实现为例。

1.1.JDBC编程模型

1.装载相应数据库的JDBC驱动并进行初始化;
2.建立JDBC和数据库之间的Connection连接;
3.创建Statement或者PreparedStatement接口;
4.执行SQL语句;
5.处理和显示结果;
6.释放资源

1.2.MySql对JDBC的实现

在我们学习JDBC的时候，我们就开始写代码连接数据库。那时候我们会写如下代码：

	@Test
	public void testDB() throws Exception {
		try {
			String dbUrl = "";
			String userName = "";
			String passWord = "";
			Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
			Connection connection = DriverManager.getConnection(dbUrl,userName,passWord);
			Statement statement = connection.createStatement();
			String sql = "";
			statement.execute(sql);
			statement.close();
			connection.close();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

写着写着，我们就会发现，这样写代码太繁琐了，每次我明明只是关注写String sql = “”;但是却要重复的编写加载驱动，获取连接，关闭连接等重复代码。于是我们可能会编写一个工具类，来帮我们完成这堆重复代码，并且考虑线程等问题。但是这样仅仅只是减少了我们的代码量，其背后网络资源、数据库的性能消耗更加值得我们关注。

1.3.传统JDBC带来的问题

1.3.1.网络资源问题

站在网络的角度上，当我们在传统的JDBC中，执行一个SQL语句时，我们需要如下几个阶段：
1.建立网络TCP：
2.MySql连接认证：
3.sql语句执行
4.MySql关闭连接
5.关闭TCP
流程示意图如下

通过流程示意图，我们发现，我们虽然仅仅只是编写SQL操作数据，却存在诸多网络操作。那么这个时候，性能肯定会受到网络资源的影响。假设已经有人帮我们建立了网络TCP，认证了数据库，而我们也不需要关心如何关闭连接，关闭网络。那对于我们操作数据库来说，性能是不是就得到了很大的提升？

1.3.2.并发访问资源问题

相信大家一定有这样的经历，去银行或者其他柜台办理业务的时候，如果办理业务的人数量小于正常办理业务的窗口，这时候是有空闲的窗口，我们不需要等待的。但是来办理业务的人数量大于窗口服务数量，这时候就需要取号排队等待了，随着办理业务的人员越来越多，最终等待的人原来越多，如果中间在遇到个别几个窗口不服务，那等待就更严重了。
数据库也一样，假设客户端发起了很多请求，但是服务端不能及时处理完这些请求，或者说，当请求数大于可用的处理数（数据库最大连接数），那就存在一些应用程序无法访问到数据库。

1.3.3.需要解决的问题

减少网络资源的消耗
控制客户端访问服务的请求数量

2.连接池

2.1.什么是数据库连接池

数据库连接池负责分配、管理和释放数据库连接，它允许应用程序重复使用一个现有的数据库连接，而不是再重新建立一个。

2.2.连接池原理

2.2.1.连接池的建立

连接池的工作原理主要由三部分组成：连接池的建立、连接池中连接的使用管理、连接池的关闭。
第一、连接池的建立。一般在系统初始化时，连接池会根据系统配置建立，并在池中创建了几个连接对象，以便使用时能从连接池中获取。连接池中的连接不能随意创建和关闭，这样避免了连接随意建立和关闭造成的系统开销。

2.2.2.连接的管理

当客户请求数据库连接时，首先查看连接池中是否有空闲连接，如果存在空闲连接，则将连接分配给客户使用；
如果没有空闲连接，则查看当前所开的连接数是否已经达到最大连接数，如果没达到就重新创建一个连接给请求的客户；
如果达到就按设定的最大等待时间进行等待，如果超出最大等待时间，则抛出异常给客户。

2.2.3.连接的关闭

当应用程序退出（服务器关闭，宕机等情况）时，关闭连接池中所有的连接，释放连接池相关的资源。
程序调用close，并不是真正的关闭连接，而是将连接归还到连接池。

2.3.连接池的作用

2.3.1.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。在减少系统消耗的基础上，增进了系统环境的平稳性（减少内存碎片以级数据库临时进程、线程的数量）

2.3.2.提升系统响应速度

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内备用。此时连接池的初始化操作均已完成。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。

2.3.3.统一管理连接

数据库连接池负责创建、分配、管理和释放连接，能避免数据库连接泄露，并且检测有问题的连接。

3.连接池的发展

从连接池的发展来说，可以把连接池划分为第一、二代连接池。
第一代连接池：一般来讲采用单线程同步的架构设计都属于第一代连接池。
第二代连接池：采用多线程异步架构
先上图。

3.1.C3P0

一句话概括C3P0，死翘翘
国外是什么情况，这个博主不知道，不过国内C3P0确实已经被打入冷宫了，在很长一段时间内，它一直是Java领域内数据库连接池的代名词。就连当年牛逼轰轰的Hibernate（有幸在大三自学，现在毕业三年多了，但是从未参与过hibernate的项目）将其作为内置的数据库连接池。只不过后浪推前浪，在今天Hibernate一样死翘翘了。导致C3P0死翘翘的原因在于他的性能以及代码复杂度。哪怕在C3P0使用量最为巅峰的时期，其性能也是同期产品性能最垫底的。可能就是代码太过于复杂，导致官方于2015年放弃更新维护。本身就是性能最差的第一代连接池，在今天被打入冷宫实属正常。

3.2.DBCP

一句话概括DBCP，差点咸鱼翻身
DBCP（DataBase Connection Pool）属于Apache顶级项目Commons中的核心子项目。但DBCP并不是独立实现连接池功能的，它内部依赖于Commons中的另一个子项目Pool，连接池最核心的“池”，就是由Pool组件提供的，因此，DBCP的性能实际上就是Pool的性能。

换句话说，DBCP的命脉在Pool的手里

终于在tomcat 7.0版本中，tomcat重新设计开发出了一套连接池（Tomcat JDBC Pool）并且于13年9月发布了Commons-Pool 2.0。命脉已经更新的DBCP终于在14年2月份发布了DBCP2.0。但是，毕竟由于长时间没有更新突破的DBCP，已经被人放弃了。

3.3.Druid

阿里巴巴出品，借助于阿里这个平台的号召力，产品一经发布就赢得了大批用户的拥趸，从用户使用的反馈来看，Druid也确实没让用户失望。相较于其他产品，Druid另一个比较大的优势，就是中文文档比较全面。
Druid 相对于其他数据库连接池的优点
强大的监控特性，通过Druid提供的监控功能，可以清楚知道连接池和SQL的工作情况。
优点1. 监控SQL的执行时间、ResultSet持有时间、返回行数、更新行数、错误次数、错误堆栈信息；

优点2. SQL执行的耗时区间分布。什么是耗时区间分布呢？比如说，某个SQL执行了1000次，其中0_{1毫秒区间50次，1}10毫秒800次，10_{100毫秒100次，100}1000毫秒30次，1~10秒15次，10秒以上5次。通过耗时区间分布，能够非常清楚知道SQL的执行耗时情况；

优点3. 监控连接池的物理连接创建和销毁次数、逻辑连接的申请和关闭次数、非空等待次数、PSCache命中率等。

优点4.Druid提供了Filter-Chain模式的扩展API，可以自己编写Filter拦截JDBC中的任何方法，可以在上面做任何事情，比如说性能监控、SQL审计、用户名密码加密、日志等等。
Druid集合了开源和商业数据库连接池的优秀特性，并结合阿里巴巴大规模苛刻生产环境的使用经验进行优化。