基于java數(shù)據(jù)庫連接池的研究

本科畢業(yè)論文(設(shè)計)論文(設(shè)計)題：基于java數(shù)據(jù)庫連接池的研究學(xué)院：數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院專業(yè)名稱：信息與計算科學(xué)摘要在基于JDBC的數(shù)據(jù)庫實際應(yīng)用開發(fā)中，對數(shù)據(jù)庫連接的管理是一個重點也是一個難點，頻繁對數(shù)據(jù)庫的連接與關(guān)閉操作·多客戶對數(shù)據(jù)庫的并發(fā)訪問，一定程度上決定了WEB系統(tǒng)的響應(yīng)以及應(yīng)用性能。使用數(shù)據(jù)庫連接池方式能對數(shù)據(jù)庫的連接進(jìn)行管理和維護(hù)，上層應(yīng)用程序通過數(shù)據(jù)庫連接池使用數(shù)據(jù)庫資源能提升系統(tǒng)性能，充分利用系統(tǒng)資源。文章通過介紹·分析數(shù)據(jù)庫連接池工作的基本原理，了解目前流行的WEB服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫連接池方面的使用現(xiàn)狀后，總結(jié)一了些數(shù)據(jù)庫連接池開發(fā)程序中容易忽略的問題。并在學(xué)習(xí)掌握了實現(xiàn)連接池的關(guān)鍵技術(shù)后給出了一個較為高效的連接池管理策略在這種策略思想的指導(dǎo)下實際開發(fā)出一個數(shù)據(jù)庫連接池模塊，使得上層應(yīng)用通過本連接池訪問數(shù)據(jù)庫資源變得相對高效和容易，從實際上論證了這種設(shè)計方案的可行性。關(guān)鍵詞：連接池；數(shù)據(jù)庫；JDBC；并發(fā)訪問

Research

and

realization

of

the

Database

Connection

Pool

Abstract

In

the

practically

application

development

of

database

based

on

JDBC,

the

management

of

database

connection

is

a

key

point

and

also

a

difficulty.

The

response

and

performance

of

the

WEB

system

are

depended

on

frequently

connecting,

closing

and

multi-user

accessing

in

a

certain

extent.

Using

the

Database

Connection

Pool

can

provide

management

and

maintenance

for

connections

of

the

database.

The

upper

applications

may

access

the

database

recourse

via

the

Database

Connection

Pool,

in

order

to

upgrade

system

performance

and

fully

utilize

the

system

recourse.

This

article

summarizes

some

issues

which

are

feasibility

of

this

design

project

in

practice.

Key

words

:

Database

Connection

Pool

;

Database

;

JDBC

;

Concurrence

access

目錄1引言 11.1 課程背景 11.2 連接池的主要作用 11.3 目前流行的WEB服務(wù)器數(shù)據(jù)庫連接池方面使用現(xiàn)狀 11.3.1DHCP介紹 21.3.2poolman介紹 21.3.3C3P0介紹 21.3.4其他連接池（自寫連接池） 22相關(guān)理論基礎(chǔ) 32.1 數(shù)據(jù)庫概論 32.2 數(shù)據(jù)庫連接池的基本原理 32.3 連接池中的關(guān)鍵技術(shù) 42.3.1連接池的分配與釋放 42.3.2連接池的維護(hù) 53系統(tǒng)總體設(shè)計思想及方案 53.1 連接池中的關(guān)鍵類設(shè)計 63.2 連接池中的管理機(jī)制 73.3 實現(xiàn)一個連接池的其他問題 83.3.1事務(wù)處理 83.3.2封裝 93.3.3并發(fā) 93.3.4連接池的關(guān)閉 94具體的設(shè)計流程和實現(xiàn) 104.1 連接池的建立 104.2 連接池的管理 124.3 連接池的關(guān)閉 144.4 連接池的測試 155系統(tǒng)測試問題的總結(jié) 155.1 連接池的泄露問題 155.1.1產(chǎn)生現(xiàn)象 155.1.2解決辦法 165.2 多數(shù)據(jù)庫服務(wù)器問題 176總結(jié) 19參考文獻(xiàn) 20謝辭 211引言

1.1課題背景

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫技術(shù)在信息技術(shù)領(lǐng)域中的位置越來越重要。傳統(tǒng)的開發(fā)模式是：首先在主程序(如Servlet、Beans)中建立數(shù)據(jù)庫連接；然后進(jìn)行SQL操作，對數(shù)據(jù)庫中的對象進(jìn)行查詢，修改和刪除等；最后斷開數(shù)據(jù)庫連接。使用這種開發(fā)模式，對于一個簡單的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，由于數(shù)據(jù)庫的訪問不是很頻繁，只需要在訪問數(shù)據(jù)庫時創(chuàng)建一個連接，用完后就關(guān)閉它，這樣做不會明顯增大系統(tǒng)的開銷但是對于一個復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，情況就完全不同了，尤其是大型電子商務(wù)網(wǎng)站，同時可能有幾百人基至幾千人在線。在這種情況下，用戶操作頻繁的建立、關(guān)閉數(shù)據(jù)庫，會極大的降低系統(tǒng)的性能，增大系統(tǒng)的開銷，迫使網(wǎng)站的響應(yīng)速度下降，嚴(yán)重的甚至?xí)斐煞?wù)器的崩潰。針對這些突出問題，采用運行速度更快，數(shù)據(jù)庫訪問效率更高的數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)，以提高系統(tǒng)的運行效率將是至關(guān)重要的，因此本文提出了一種基于數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)的有效解決方法。以加強(qiáng)對數(shù)據(jù)庫操作的性能，改善資源使用率，提高應(yīng)用程序的響應(yīng)能力。

1.2連接池的主要作用

一個應(yīng)用系統(tǒng)，同時有幾百人縣至幾千人頻繁的進(jìn)行數(shù)據(jù)庫連接操作勢必占用很多的系統(tǒng)資源，嚴(yán)重的基至?xí)斐煞?wù)器的崩潰。對于每一次數(shù)據(jù)庫連接，使用完后都得斷開。否則，如果程序出現(xiàn)異常而未能關(guān)閉，將會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的內(nèi)存泄漏，最終將不得不重啟數(shù)據(jù)庫。還有，如果不能控制被創(chuàng)建的連接對象數(shù)，系統(tǒng)資源會被毫無顧及的分配出去，連接過多也可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，服務(wù)器崩潰。針對這些突出問題，因此提出了一種基于數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)的有效解決方法。簡而言之，數(shù)據(jù)庫連接池主要作用是負(fù)責(zé)分配、管理和釋放數(shù)據(jù)庫連接，它允許應(yīng)用程序重復(fù)使用一個現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫連接，而不再是重新建立一個；釋放空閑時間超過最大空閑時間的數(shù)據(jù)庫連接來避免因為沒有釋放數(shù)據(jù)庫連接而引起的數(shù)據(jù)庫連接遺漏。

1.3目前流行的web服務(wù)器數(shù)據(jù)庫連接池方面使用現(xiàn)狀

由于JDBC的API中沒有提供連接池的方法。一些大型的WEB應(yīng)用服務(wù)器如WebLogic、Websphere等都自帶有連接池。不同的是，tomcat并沒有自已發(fā)連接池，而是集成的apache的另外一個開源項目DBCP連接池。BEA的WebLogic自身帶有一個連接池，這個連接池?zé)o法與WebLogic分離，但是也必須有其第三方的專用類方法支持連接池的用法，而不需要用戶再去寫一個連接池。以下是一些第三方連接池：1.3.1DHCP介紹

DBCP應(yīng)Apache的Jakarta組織開發(fā)，是目前使用較為廣泛的一個連接

池，一是因為tomcat自帶的就是這個連接池，二是因為開源免費。由于其使用的穩(wěn)定性不是很好，普名的開源項目hibernate不再提供對它的支持。DBCP部分參數(shù)說明如下：

datasource：要連接的datasource(通常我們不會定義在server.

xml)。defaultAutocommit：對于事務(wù)是否autocommit，默認(rèn)值為true。

defaultReadonly：對于數(shù)據(jù)庫是否只能讀取，默認(rèn)值為false。

driverclassName：連接數(shù)據(jù)庫所用的

JDBC

Driver

Class。maxActive：最大連接數(shù)據(jù)庫連接數(shù)，設(shè)0為沒有限制。

maxldle：最大等待連接中的數(shù)量，設(shè)0為沒有限制。

maxwait：最大等待秒數(shù)，單位為ms，超過時間會出錯誤信息。

password：登陸數(shù)據(jù)庫所用的密碼。

url：連接數(shù)據(jù)庫的URL。

username：登陸數(shù)據(jù)庫所用的帳號。

validationQuery：驗證連接是否成功，SQL

SELECT指令至少要返回一行。removeAbandoned：是否自我中斷，默認(rèn)是false。

removeAbandonedTimeout：幾秒后會自我中斷，removeAbandoned必

須為true。IogAbandoned：是否記錄中斷事件，默認(rèn)為false。

1.3.2Poolman介紹

Poolman連接池前幾年應(yīng)用較廣泛現(xiàn)在應(yīng)用相對較少。配置步驟主

要是先在/項日名稱/web-Inf/下加入一jar包，然后配置一個xml文件，文

件屬性類似于DBCP，最后在程序中寫出調(diào)用該連接池的方法。

1.3.3C3PO介紹

C3PO是一個開放源代碼的JDBC

連接池，它在lib目錄中與Hibernate一

起發(fā)布，包括了實現(xiàn)JDBC3.0和JDBC2.0擴(kuò)展規(guī)范說明的Connection

和Statement池的Datasource對象。自從hibemate自帶了c3po以后，c3po很快就受到了廣大程序員的認(rèn)可，其性能上來說比DBCP要好的多。1.3.4其他連接池(自寫連接池）

有些程序員喜歡自己寫連接池，建議不用這樣的方法，因為連接池的

管理較為復(fù)雜，自己寫常出現(xiàn)各種各樣的錯誤，推薦使用有成熟技術(shù)的連接

池，同時也方便系統(tǒng)的移植。

2相關(guān)理論基礎(chǔ)

2.1數(shù)據(jù)庫概述

數(shù)據(jù)庫，顧名思義，是存人數(shù)據(jù)的倉庫。只不過這個倉庫是在計算機(jī)

存儲設(shè)備上的，而且數(shù)據(jù)是按一定格式存放的。當(dāng)人們收集了大量的數(shù)據(jù)后，應(yīng)該把它們保存起來進(jìn)入近一步的處理，進(jìn)一步的抽取有用的信息。當(dāng)年人們把數(shù)據(jù)存放在文件柜中，可現(xiàn)在隨著社會的發(fā)展，數(shù)據(jù)量急劇增長，現(xiàn)在人們就借助計算機(jī)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)科學(xué)的保存大量的數(shù)據(jù)，以便能更好的利用這些數(shù)據(jù)資源。要是下定義的話，就應(yīng)該是：指長期儲存在計算機(jī)內(nèi)的，有組織的，可共享的數(shù)據(jù)集合。

數(shù)據(jù)庫包含關(guān)系數(shù)據(jù)庫，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫及新興的XML數(shù)據(jù)庫等多種，目前應(yīng)用最廣泛的是關(guān)系數(shù)據(jù)庫，若在關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上提供部分面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫功能的對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫技術(shù)的早期還曾經(jīng)流行過層次數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，但這兩類數(shù)據(jù)庫目前已經(jīng)極少使用。

2.2數(shù)據(jù)庫連接池的基本原理建立“緩沖存儲池”，是數(shù)據(jù)庫連接池的基本設(shè)計思想。這種技術(shù)類似于CPU中的Cache技術(shù)，將預(yù)先設(shè)定好的數(shù)據(jù)庫連接放入該緩沖池中，當(dāng)要建立數(shù)據(jù)庫連接操作時，便從池中取出一個連接，使用完畢后再將其放回。這樣就達(dá)到了連接復(fù)用的目的，應(yīng)用程序重復(fù)使用一個數(shù)據(jù)庫連接，在多層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序中通過連接池技術(shù)可以使系統(tǒng)的性能明顯得到提到。最為關(guān)鍵的是，該方法避免了對數(shù)據(jù)庫連接的頻繁建立、關(guān)閉，減小了系統(tǒng)開銷，提高了響應(yīng)速度。我們可以通過設(shè)定連接池最大連接數(shù)來防止系統(tǒng)無盡的與數(shù)據(jù)庫連接。更為重要的是我們可以通過連接池的管理機(jī)制監(jiān)視數(shù)據(jù)庫的連接的數(shù)量，使用情況，為系統(tǒng)開發(fā)，測試及性能調(diào)整提供依據(jù)。數(shù)據(jù)庫連接池屬于應(yīng)用程序?qū)Φ讓拥恼{(diào)用，用戶并發(fā)訪問應(yīng)用程序時會提交訪問請求，然后通過線程來處理這些請求，并向連接池申請一個對數(shù)據(jù)庫操作的連接，操作完畢后將連接釋放。應(yīng)用程序調(diào)用連接池

連接的基本工作原理如下圖所示：基于以上原理，連接池的建立會在后面章節(jié)中做具體描述。為了方便理解，連接池以JSP頁面形式將最大連接數(shù)的設(shè)置、連接池的使用、超時等待、連接池的關(guān)閉等情況展示出來，給用戶一個更為直觀的感受。連接的調(diào)用原理如下圖所示：從圖中可以看出當(dāng)程序(JSP.

Servlet.

Java

Bean)

中需要數(shù)據(jù)庫連接時，只需從內(nèi)存中取出一個來，并將這個取得的連接加入Vector中，而不用新建連接；使用完畢后放回內(nèi)存中，并將Vector中的已用連接刪除。2.3連接池中的關(guān)鍵技術(shù)2.3.1連接池的分配與釋放

連接池的分配與釋放技術(shù)對系統(tǒng)的性能有很大的影響。合理的分配與釋放，可以提高連接的復(fù)用度，從而降低建立新連接的開銷，同時還可以加快用戶的訪問速度。對于連接的管理。每當(dāng)用戶請求一個連接時，系統(tǒng)首先檢查連接池內(nèi)有沒有空閑連接。如果有就把建立時間最長(通過容器的順序存放實現(xiàn))的個連接分配給他(實際是先做連接是否有效的判斷，如果可用就分配給用戶，若不可

用就把這個連接刪掉，重新檢測是否還有連接)；如果檢查到當(dāng)前所開連接池沒有達(dá)到連接池所允許的最大連接數(shù)(maxconn)，就新建一個連接，如果已經(jīng)達(dá)到，就等待一定的時間(timeout)。如果在等待的時間內(nèi)有連接被釋放出來就可以把這個連接分配給等待的用戶，如果等待時間超過預(yù)定時間timeout，則返回空值(null)

系統(tǒng)對已經(jīng)分配出去正在使用的連接只做計數(shù)。2.3.2連接池的維護(hù)數(shù)據(jù)庫連接池到底要放置多少個連接，這是個配置策略。為了使系統(tǒng)的性能達(dá)到最佳狀態(tài)，連接池中的連接數(shù)的設(shè)定顯得尤為重要，我們采用設(shè)置最大連接數(shù)(maxconn)和最小連接數(shù)(minconn)的方式來解決這一問題。所謂最大連接數(shù)，即連接池中允許連接的最大數(shù)目，然后，最大連接數(shù)的設(shè)定要通過具體的應(yīng)用需求來給出一個連接池可以承受的最大連接數(shù)目的最佳點。如果應(yīng)用程序向連接池請求的連接數(shù)超過最大連接數(shù)量時，這些請求將被加入到等待隊列中，等待其他連接的釋放后再來調(diào)用一空閑連接(freeconn)，這樣可能會影響部分對數(shù)據(jù)厙的操作。所謂最小連接數(shù)，即應(yīng)用啟動前，已經(jīng)預(yù)先創(chuàng)建好的連接數(shù)。無論這些數(shù)據(jù)庫連接是否被使用，連接池都將一直保證至少擁有這么多的連接數(shù)量。如果最小連接數(shù)過大，么系統(tǒng)啟動過程將變慢，若應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫的訪問量不大，過多的數(shù)據(jù)庫連接資源將被浪費，但是系統(tǒng)啟動后響應(yīng)更快；如果過小系統(tǒng)啟動將加快，但是最初使用的用戶會因為連接池中沒有足夠的連接而會發(fā)送一個新的數(shù)據(jù)庫連接請求，將不可避免的延緩執(zhí)行速度。3

系統(tǒng)總體設(shè)計思想及方案

數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)的設(shè)計思想非常簡單，先將數(shù)據(jù)庫連接作為對象存儲在一個Vector對象中，Vector類可以實現(xiàn)可增長的對象“數(shù)組”。Vector

的大小可以根據(jù)需要增大或縮小，以適應(yīng)創(chuàng)建Vector后進(jìn)行添加或移除項的操作。這里主要包含使用的連接(nowconnections)和未使用的連接(freeconnections)

兩個

Vector

類創(chuàng)

建的對象，創(chuàng)建Vector對象的方法如下:

public

DBConnectionpool(vector

connections){

freeconnections=new

Vectoro（）;nowconnections

=

new

Vector（）;

}當(dāng)外部程序向數(shù)據(jù)庫申請建立連接后系統(tǒng)會調(diào)用nowconnections.add()方法，此時已用連接計數(shù)器加1，相應(yīng)的，調(diào)用freeconnections.Removei()方法,此時空閑連接計數(shù)器減1，對于這樣的引用計數(shù)法將會在后面的章節(jié)中具體

描述。這樣，不同的數(shù)據(jù)庫訪問請求就可以共享這些連接，并通過復(fù)用這些已經(jīng)建立的數(shù)據(jù)庫連接，克服傳統(tǒng)開發(fā)模式對數(shù)據(jù)庫操作的缺點。另外，采用超時判斷(timeout)機(jī)制，等待應(yīng)用程序?qū)B接的釋放或者調(diào)用Connection.close()方法主動釋放連接，能極大地節(jié)省系統(tǒng)資源和用戶等待時間。而實現(xiàn)連接池時，當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用Connection.close()試圖去關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接時，這時需要有一個通告給連接池實現(xiàn)模塊，通告對當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫物理連接(DBConnectionPool

對象)進(jìn)行重用。為了使連接池實現(xiàn)模塊能得到這種“通告”，連接池實現(xiàn)模塊必須實現(xiàn)ConnectionEventListener

接口,而且同時需要注冊成為DBConnectionPool

對象的監(jiān)聽者。連接池實現(xiàn)模塊接受到此通告后，不是真正意義上的物理獎閉、而是將DBConnectionPool對象返回到池中進(jìn)行重用。從上面的介紹，可以看出連接池技術(shù)的關(guān)鍵就是其自身的管理機(jī)制，結(jié)合連接池工作

的基本原理，通過下圖展現(xiàn)出一個連接池系統(tǒng)的總體設(shè)計框架。3.1連接池中的關(guān)鍵類設(shè)計

一個連接池應(yīng)用的設(shè)計，需要幾個關(guān)鍵部分作為支撐，其中最為重要

的是DBConnectionPool類和DBConnectionManager類，他們對連接的建立、管理、釋放起決定性作用。大體作用列舉如下：

1.一個DBConnectionpool類,該類負(fù)責(zé)從連接池獲取(或創(chuàng)建)連接、將連接返回給連接池、空閑連接的超時等待、系統(tǒng)關(guān)閉時釋放所有資源并關(guān)閉所有連接。

2.Datasourceproviderservlet類,該類

負(fù)責(zé)通過上下文環(huán)境讀取配置文件后裝載和注冊JDBC驅(qū)動、數(shù)據(jù)庫名等。

3.一個DBConnection

Manager

類，該類負(fù)責(zé)按預(yù)先指定的最大連接

池數(shù)連初始化連接池、創(chuàng)建DBConnectionpool對象provider.當(dāng)

所有的連接客戶退出后，關(guān)閉全部連接。4.DBperties屬性文件，該文件中包含了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(DriverName)、數(shù)據(jù)庫URL、數(shù)據(jù)庫表空間名(User)、表空間密碼(Passwold)、連接池最大連接數(shù)(maxconnections)

5、即為應(yīng)用程序?qū)B接池中的連接的調(diào)用和釋放，應(yīng)用程序退出后連接池的關(guān)閉。將以上5個部分串連起來，即是本連接池的簡單設(shè)計流程。首先應(yīng)用程序向連接池申請連接，就需要通過DBConnectionpool類，DBConnectionManager類對連接池初始化并且還需要Datasourceproviderservlet類的幫助讀取DBpe西es文件中的屬性，加載和注冊JDBC驅(qū)動，數(shù)據(jù)庫名等，連接池才能初始化成功。之后通過DBConnectionPool類監(jiān)視，管理應(yīng)用程序調(diào)用，釋放的數(shù)據(jù)庫連接，并通過該類的cp對象將連接使用情況反映在頁面上。連接池管理程序得到某個連接，而其他線程就不會得到這個數(shù)據(jù)庫連接了，此線程使用結(jié)束后，該線程將連接交還給連接池管理程序，以分配給其他等待連接的請求

線程。這里連接池充分利用Java的線程同步機(jī)理，使當(dāng)前服務(wù)線程處于等待狀態(tài)，直至有空閑的連接出現(xiàn)。最后當(dāng)應(yīng)用程序退出時，通過DBConnectionManager類負(fù)責(zé)連接池的關(guān)閉。3.2連接池中的管理機(jī)制應(yīng)用程序開發(fā)中“三分技術(shù)、七分管理”的思想在連接池的配置中同樣得以體現(xiàn)，如何從連接池中取得連接，何時釋放連接、如何釋放連接等問題還需要為連接池配置更為復(fù)雜的管理機(jī)制，連接池流程的管理如下圖所不，這些屬性定義了連接池與其中每個連接的有效狀態(tài)值。連接池的自我管理，實際上就是通過定時的對每個連接的狀態(tài)、連接的數(shù)量進(jìn)行判斷而進(jìn)行相應(yīng)操作。3.2.1事務(wù)處理前面討論的是關(guān)于使用數(shù)據(jù)庫連接進(jìn)行普通的數(shù)據(jù)庫訪問。對于事務(wù)處理，情況就變得比較復(fù)雜。因為事務(wù)本身要求原則性的保證，此時就要求對于數(shù)據(jù)庫的操作符合要么全部完成，要么什么都不做。如果簡單的采用上述的連接復(fù)用的策略，就會發(fā)生問題，因為沒有辦法控制屬于同一個事務(wù)的多個數(shù)據(jù)庫操作方法的動作，可能這些數(shù)據(jù)庫操作是在多個連接上進(jìn)行的，并且這些連接可能被其他非事務(wù)方法復(fù)用。Connectio日本身具有提供了對于事務(wù)的支持，可以通過設(shè)置Connection的Autocommit屬性為false，顯式的調(diào)用commit或roHback方法來實現(xiàn)。但是要安全、高效的進(jìn)行連接復(fù)用，就必須提供相應(yīng)的事務(wù)支持機(jī)制。方法是：采用顯式的事務(wù)支撐方法，每一個事務(wù)獨占一個連接。這種方法可以大大降低對于事務(wù)處理的復(fù)雜性，并且又不會妨礙連接的復(fù)用。

連接管理服務(wù)提供了顯式的事務(wù)開始結(jié)束(commit或「o11back)聲明，以及一個事務(wù)注冊表，用于登事務(wù)發(fā)起者和事務(wù)使用的連接的對應(yīng)關(guān)系，通過該表，使用事務(wù)的部分和連接管理部分就隔離開，因為該表是在運行時根據(jù)實際的調(diào)用情況動態(tài)生成的。事務(wù)使用的連接在該事務(wù)運行中不能被復(fù)用。在實現(xiàn)中，用戶標(biāo)識是通過使用者所在的線程來標(biāo)識的。后面的所有對于數(shù)據(jù)庫的訪問都是通過查找該注冊表，使用已經(jīng)分配的連接來完成的。當(dāng)事務(wù)結(jié)束時，從注冊表中刪除相應(yīng)表項。3.2.2封裝

從上面的論述可以看出，普通的數(shù)據(jù)庫方法和事務(wù)方法對于連接的使用(分配，釋放)是不同的，為了便于使用，對外提供一致的操作接口對連接進(jìn)行了封裝：普通連接和事務(wù)連接，并利用了Java中的強(qiáng)大的面向?qū)ο筇匦?；多態(tài)。普通連接和事務(wù)連接均實現(xiàn)了一個DBConnection接口，對于接口中定義的方法，分別根據(jù)自己的特點作了不同的實現(xiàn)，這樣在對于連接的處理上就非常的一致了。

3.2.3并發(fā)

為了使連接管理服務(wù)有更大的通用性，我們必須要考慮到多線程環(huán)境，即并發(fā)問題。在一個多線程的環(huán)境下，必須要保證連接管理自身數(shù)據(jù)的一致性和連接內(nèi)部數(shù)據(jù)的一致性，(synchronized關(guān)鍵字)，這樣就很容易使連接管理成為線程安全的。對于并發(fā)訪問，所有的當(dāng)前請求都將被連接池管理程序按順序鎖定。對請求線程的鎖定是通過應(yīng)用程序代碼進(jìn)行的，且請求數(shù)量可以很大，不必?fù)?dān)心超出緩沖容量限制。一旦將連接交還給連接池，該連接將由連接池管理程序分配給其他鎖定的請求。當(dāng)有很多數(shù)據(jù)庫請求并超出了連接池中連接的數(shù)目時，只有先發(fā)出數(shù)據(jù)庫請求的線程獲得連接來訪問數(shù)據(jù)庫，其他連接暫時處于等待的鎖定狀態(tài)，當(dāng)線程完成數(shù)據(jù)庫操作并釋放連接后，被釋放的連接將按順序由其他線程獲得，這樣就可以大大節(jié)省服務(wù)器的資源。

3.2.4連接池的關(guān)閉

很多的連接池都要求用戶通過其規(guī)定的方法獲取數(shù)據(jù)庫的連接，這一點我們可以理解，畢竟目前所有的應(yīng)用服務(wù)器取數(shù)據(jù)庫連接的方式都是這種方式實現(xiàn)的。但是另外一個共同的問題是，它們同時不允許使用者顯式的調(diào)用Connection.closeo方法，而需要用其規(guī)定的一個方法來關(guān)閉連接。這種做法有兩個缺點：

第一：改變了用戶使用習(xí)慣，增加了用戶的使用難度。使用者在用完數(shù)據(jù)庫連接后通常是直接調(diào)用連接的close方法來釋放數(shù)據(jù)庫資源。

第二：使連接池?zé)o法對之中的所有連接進(jìn)行獨占控制。由于連接池不允許用戶直接調(diào)用連接的close方法，一旦使用者在使用的過程中由于習(xí)慣問題直接關(guān)閉了數(shù)據(jù)庫連接，么連接池將無法正常維護(hù)所有連接的狀態(tài)。

4具體的設(shè)計流程和實現(xiàn)

4.1連接池的建立應(yīng)用程序中建立的連接池其實是一個靜態(tài)的。所謂靜態(tài)連接池是指連

接池中的連接在系統(tǒng)初始化時就已分配好，且不能隨意關(guān)閉連接。Java中提了很多容器類可以方便的構(gòu)建連接池,如:Vector.Stack.Servlet.Bean等，通過讀取連接屬性文件DBperties與數(shù)據(jù)庫實例建立連接。(該屬性文件中包含了連接數(shù)據(jù)庫的URL、數(shù)據(jù)庫驅(qū)動、數(shù)據(jù)庫表空間、數(shù)據(jù)庫表空間密碼、連接池最大連接數(shù))在系統(tǒng)初始化時，根據(jù)相應(yīng)的配置創(chuàng)建連接并放置在連接池中，

這些對象作為系統(tǒng)可分配的自由連接，以后所使用的連接都是從連接池中獲得，這樣就避免了隨意建立連接，關(guān)閉連接所帶來的資源浪費。

連接池初始化如下：

publicDBConnectionpool(vectorconnections){Freeconneetions

=

new

Vector（）;

nowconnections

=

new

Vector（）;

freeconnections=connections;

maxconnections

=freeconnections.Size（）

;

}

本連接池的建立使用輸入流，通過上下文環(huán)境，讀取配置文件

(Dbconfig.Prooperties)里預(yù)先設(shè)置的參數(shù)，部分代碼如下：

public

void

contextlnitialized(servletcontextEvent

event)

{Properties

Properties（）;

Vector

connections

=

new

Vector（）;

Servletcontext

context

=

event.

Getservletcontext（）;

try

{//使用輸入流：讀取配置文件里的各種參數(shù)

Inputstream

inputgetclasso.

GetResourceAsstream（"/

DBconfig.

properties")

;

ps.

Ioad

(input)

;

input.

closeo

;

url

=

(String)

ps.

Get("url")

;

User=(String)

ps.

Get("use{')

;

password

=(String)ps.

Get("password")

;

DriverName

=

(string）ps.

Get("DriverName")

;

maxconnections=Integer.parselnt(((

String)

ps.

Get("maxconnections")).

Trim(），10）;

System.

out.

println

(user)

;

//循環(huán)加入取得的連接到vector中for(inti=0;i<maxconnections;i++){//調(diào)用下面的方法，取得數(shù)據(jù)庫連接，并放入到Vector中connections.Add(getconnection(url,user,password,DriverName)):}}catch

(Exception

e)

{e.

printstackTrace()

;

}//放到服務(wù)器的上下文環(huán)境中context.setAttribute("CONNECTOR",new

DBConnectionpool(connections））;}連接池初始化參數(shù)通過頁面設(shè)置寫入DBpeties文件中，如下圖所示：4.2連接池的管理連接池管理策略是連接池機(jī)制的核心。當(dāng)連接池建立后，如何對連接池中的連接進(jìn)行管理，解決好連接池內(nèi)連接的分配和釋放，對系統(tǒng)的性能有很大的影響。連接的合理分配，釋放可提高連接的復(fù)用，降低了系統(tǒng)建立新連接的開銷，同時也加速了用戶的訪問速度。下面介紹連接池中連接的分配，釋放策略。連接池的分配，釋放策略對于有效復(fù)用連接非常重要。就一般情況而言，當(dāng)客戶釋放數(shù)據(jù)庫連接時，先判斷該連接的引用次數(shù)是否超過了規(guī)定值，如果超過就刪除該連接，并判斷當(dāng)前連接池內(nèi)總的連接數(shù)是否小于minconn(最小連接數(shù))，若小于就將連接池充滿；如果沒超過就將該連接標(biāo)記為開放狀態(tài)，可供再次復(fù)用?？梢钥闯稣沁@套策略保證了數(shù)據(jù)庫連接的有效復(fù)用，避免頻繁地建立、釋放連接所帶來的系統(tǒng)資源開銷。我們采用的方法是一個很有名的設(shè)計模式：ReferenceCounting(引用記數(shù))。該模式在復(fù)用資源方面應(yīng)用的非常廣泛，把該方法運用到對于連接的分配釋放上，為每一個數(shù)據(jù)庫連接，保留一個引用記數(shù)，用來記錄該連接的使用者的個數(shù)。具體的實現(xiàn)方法是：

public

synchronized

Connection

getconnection(int

Timeout)

{

Connection

con=null

;

if

(freeconnections.Size（）

<=

O)

{

System.out.println(”連接失敗，由于數(shù)據(jù)庫連接池中無可用連接!請

等待!”）;try

{

new

DBConnection

Managero.

closeAll（）;

}

catch

(Exception

ex)

{

ex.

printstackTraceo

;

}

return

con

;

}else

{

Connection

temp=(Connection)

freeconnections.FirstElement（）;

freeConnections.remove(temp)

;

nowConnections.add(temp)

;

return

temp

;

}}

當(dāng)應(yīng)用程序向數(shù)據(jù)庫發(fā)起連接請求時，會檢查連接池中是否存在空閑

的連接。如果存在空閑的連接，連接池則把空閑連接分配給客戶，并將該連接做相應(yīng)處理，即標(biāo)記為正在使用的連接，并將引用計數(shù)加1。如果不存在空閑連接，則檢查連接池里的連接數(shù)是否已經(jīng)達(dá)到了最大連接數(shù)(maxconn)，若沒有達(dá)到就為應(yīng)用程序創(chuàng)建一個新的誶榕；若達(dá)到了最大連接數(shù)，么就需要等待連接的釋

放，等待連接的釋放時間是由系統(tǒng)中預(yù)先定義好的一個超時參數(shù)(Timeout)來做判斷。如果在超時等待(Timeout)后仍沒有可用的空間連接工程序上便會返回一個null值，同時拋出無空閑連接的異常給用戶。

public

void

Timeout(int

Timeout,

Connection

con)

{

try

{

Thread

t

=

new

Threado

;

t.Start（）;

t.Run（）;

t.wait(Timeout);

closeconnection

(con)

;

t.

Destroy（）;

}catch

(Exception

ex)

{ex.

printstackTrace（）;}}

已用連接計數(shù)器的問題交由JSP

頁面中的循環(huán)來處理，每當(dāng)應(yīng)用程序申請一個連接時，計數(shù)器便會循環(huán)一次，部分實現(xiàn)代碼如下：

for

(int

=0;i<cp.GetNowconnectionso.sizeo;i++)

{

out.

println("<font

color=blue>

連接名稱”+(i+1)+”：〈/font〉”+

cp.GetNowconnections（）.Get(i)

+

“<br>")

;

con

=

(Connection)

cp.

GetNowconnections().Get

(0);

}

對于未用連接的處理與已用連接類似，部分實現(xiàn)代碼如下：

for

(int

=

cp.Getfreeconnections（）.size（）;j++)

{out.

println("<font

cOlor=blue>

未

用連接名稱”+Li+1)+”：〈/font〉”+

cp.Getfreeconnections（）.Get(j)

+“<br>")

;

}

連接池的調(diào)用如下圖所示，若連接已分配完畢，系統(tǒng)提示等待連接釋放。

4.3連接池的關(guān)閉

當(dāng)應(yīng)用程序退出時，通過調(diào)用closeAll（）方法來關(guān)閉連接池中的連接，此時應(yīng)把在連接池建立時向數(shù)據(jù)庫申請的連接對象統(tǒng)一歸還給數(shù)據(jù)庫(即

關(guān)閉所有數(shù)據(jù)庫連接)。

public

void

closeAllo

{

try

{

if

(rs

！=

null)

rs.

closeo

;

if

(smt

！=

null)

smt.

closeo

;

if

(psmt

！=

null)

psmt.

closeo

;

if(con

!

=

null)provider.

closeconnection

(con)

;

}

catch

(Exception

e)

{

e.

printstackTrace（）

;

}}

4.4連接池的測試

對于一個好的連接池，性能顯得尤為重要。性能不僅僅體現(xiàn)的是對數(shù)據(jù)庫操作的處理速度還有連接池自身的穩(wěn)定性。通過壓力測試，對比能夠看出DBCP連接池要比Hibernate3.0

默認(rèn)自帶的數(shù)據(jù)庫連接池c3po快，但是穩(wěn)定性卻不如它，并發(fā)用戶過多常常會自動斷開連接。通過對本連接池的測試發(fā)現(xiàn)，有連接池的時候?qū)?shù)據(jù)庫的操作要比沒有連接池的時候快3-5秒。一般數(shù)據(jù)庫連接池采用DBCP作為連接池時，默認(rèn)的初始化為50個，速度不會有太大問題。正常情況下，系統(tǒng)沒問題，壓力測試從10個并發(fā)開始，每一次增量是增加10個并發(fā)，至200-400并發(fā)用戶將成為一個重要節(jié)點，性能的優(yōu)越能得以體現(xiàn)。而本連接池沒有經(jīng)過壓力測試，多用戶的并發(fā)訪問時其穩(wěn)定性還有待驗證。

5系統(tǒng)測試問題總結(jié)

5.1連接池的泄露問題

5.1.1產(chǎn)生現(xiàn)象當(dāng)系統(tǒng)訪問量較大時，會出現(xiàn)連接池連接數(shù)居高不下的情況，如果在關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接的過程中發(fā)生錯誤會導(dǎo)致他們不再會被重用。這就叫做“數(shù)據(jù)庫連接池泄漏”。這將會最終導(dǎo)致web應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫連接失敗。甚至造成連接池崩潰，從而無法進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，服務(wù)器當(dāng)機(jī)。

5.1.2解決辦法

常見的程序錯誤寫法有以下兩種

1.當(dāng)連接執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作出錯時，未執(zhí)行數(shù)據(jù)庫關(guān)閉。

Connection

conn=Dbutil.Getconnection（）;

//執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作

Dbutil.

Closeconnection（）;

在以上代碼中，如果執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作過程中，出現(xiàn)異常，系統(tǒng)從出現(xiàn)異常處停止，不再執(zhí)行下面的代碼，造成數(shù)據(jù)庫連接池?zé)o法回收，連接泄露的情況。正確的代碼寫法應(yīng)如下：

Try{Connection

conn=Dbutil.Getconnection（）;

;//執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作

}

catch(Excepti

on

e)

{}

finally{

Dbutil.

Closeconnection（）;

//異常處理后必須處理的方法。}

這樣將保證了在執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作過程中即使出現(xiàn)異常，也將能夠執(zhí)行

數(shù)據(jù)庫連接池的回收。

2、在連接中嵌套數(shù)據(jù)庫連接，如下TryConnection

conn=Dbutil.

Getconnection()

;

doMethodA(

)//執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作

}

catch(Exce

ption

e)

{

}finally{

Dbutil.

Closeconnection()

;}Public

void

doMethodAo{

//再次打開數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作

}

在上面的例子中，當(dāng)調(diào)用方法doMethodA()時，在方法內(nèi)部又打開了一個數(shù)據(jù)庫連接，這時造成同一線程中打開了兩個連接，如果不注意，很有可能就打開了更多的連接，以至于成為系統(tǒng)性能的瓶頸。

5.2多數(shù)據(jù)庫服務(wù)器問題

如今在一個應(yīng)用系統(tǒng)中，一般可能不只訪問一個數(shù)據(jù)庫，有時會訪問兩個或是多個數(shù)據(jù)庫，各個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)必須融會到同一個業(yè)務(wù)邏輯中，否則就成為一個個低價值的數(shù)據(jù)孤島，這時就需用到多數(shù)據(jù)源。在一個應(yīng)用系統(tǒng)中，一般會有一數(shù)據(jù)源應(yīng)用較多，其它數(shù)據(jù)源應(yīng)用較少，我們把應(yīng)用較多的數(shù)據(jù)源定義為主數(shù)據(jù)源，其它數(shù)據(jù)源定義為從數(shù)據(jù)源。我們?yōu)槊恳粋€數(shù)據(jù)源定義一個名稱，在應(yīng)用系統(tǒng)中根據(jù)該名稱定向到數(shù)據(jù)源。在應(yīng)用中，我們定義一個靜態(tài)Hashtable對數(shù)據(jù)源進(jìn)行保存。結(jié)論

通過本次課題的研究，可以看出在廣泛采用B/S結(jié)構(gòu)的Web應(yīng)用程序中，并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫是一關(guān)鍵性問題。只有充分運用連接池訪問技術(shù)，才能提高數(shù)據(jù)庫的訪問效率，改善Web

應(yīng)用，從而減少系統(tǒng)開銷。在進(jìn)

行與數(shù)據(jù)庫有關(guān)的應(yīng)用開發(fā)中，數(shù)據(jù)庫連接的管理是一個重點，也是一個難點。很多時候，連接的混亂管理所造成的系統(tǒng)資源開銷過大成為制約大型企業(yè)級應(yīng)用效率的瓶頸。對于眾多用戶訪問的Web應(yīng)用，采用數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)的系統(tǒng)在效率和穩(wěn)定性上比采

用傳統(tǒng)的其他方式的系統(tǒng)要好很多。

本文采用了一些廣