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研究分析JDBC技術(shù)在數(shù)據(jù)庫(kù)連接池上的應(yīng)用

時(shí)間:2015-06-28 00:00:00 來(lái)源:IT貓撲網(wǎng) 作者:網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評(píng)論(0)

  近年來(lái),隨著Internet/Intranet建網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和在世界范圍內(nèi)的迅速普及,計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序已從傳統(tǒng)的桌面應(yīng)用轉(zhuǎn)到Web應(yīng)用?;贐/S(Browser/Server)架構(gòu)的3層開(kāi)發(fā)模式逐漸取代C/S(Client/Server)架構(gòu)的開(kāi)發(fā)模式,成為開(kāi)發(fā)企業(yè)級(jí)應(yīng)用和電子商務(wù)普遍采用的技術(shù)。在Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)的早期,主要使用的技術(shù)是CGI?ASP?PHP等。之后,Sun公司推出了基于Java語(yǔ)言的Servlet+Jsp+JavaBean技術(shù)。相比傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)技術(shù),它具有跨平臺(tái)?安全?有效?可移植等特性,這使其更便于使用和開(kāi)發(fā)。

  Java技術(shù)應(yīng)用程序訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理

  在Java語(yǔ)言中,JDBC(Java DataBase Connection)是應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)溝通的橋梁,

  即Java語(yǔ)言通過(guò)JDBC技術(shù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。JDBC是一種"開(kāi)放"的方案,它為數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員?數(shù)據(jù)庫(kù)前臺(tái)工具開(kāi)發(fā)人員提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)接口,使開(kāi)發(fā)人員可以用純Java語(yǔ)言編寫(xiě)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序。JDBC提供兩種API,分別是面向開(kāi)發(fā)人員的API和面向底層的JDBC驅(qū)動(dòng)程序API,底層主要通過(guò)直接的JDBC驅(qū)動(dòng)和JDBC-ODBC橋驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。

  一般來(lái)說(shuō),Java應(yīng)用程序訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程是:

 ?、傺b載數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序;

  ②通過(guò)JDBC建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接;

 ?、墼L問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù),執(zhí)行SQL語(yǔ)句;

 ?、軘嚅_(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)連接。

  JDBC作為一種數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù),具有簡(jiǎn)單易用的優(yōu)點(diǎn)。但使用這種模式進(jìn)行Web應(yīng)用

  程序開(kāi)發(fā),存在很多問(wèn)題:首先,每一次Web請(qǐng)求都要建立一次數(shù)據(jù)庫(kù)連接。建立連接是一個(gè)費(fèi)時(shí)的活動(dòng),每次都得花費(fèi)0.05s~1s的時(shí)間,而且系統(tǒng)還要分配內(nèi)存資源。這個(gè)時(shí)間對(duì)于一次或幾次數(shù)據(jù)庫(kù)操作,或許感覺(jué)不出系統(tǒng)有多大的開(kāi)銷(xiāo)。可是對(duì)于現(xiàn)在的Web應(yīng)用,尤其是大型電子商務(wù)網(wǎng)站,同時(shí)有幾百人甚至幾千人在線是很正常的事。在這種情況下,頻繁的進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接操作勢(shì)必占用很多的系統(tǒng)資源,網(wǎng)站的響應(yīng)速度必定下降,嚴(yán)重的甚至?xí)斐煞?wù)器的崩潰。不是危言聳聽(tīng),這就是制約某些電子商務(wù)網(wǎng)站發(fā)展的技術(shù)瓶頸問(wèn)題。其次,對(duì)于每一次數(shù)據(jù)庫(kù)連接,使用完后都得斷開(kāi)。否則,如果程序出現(xiàn)異常而未能關(guān)閉,將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的內(nèi)存泄漏,最終將不得不重啟數(shù)據(jù)庫(kù)。還有,這種開(kāi)發(fā)不能控制被創(chuàng)建的連接對(duì)象數(shù),系統(tǒng)資源會(huì)被毫無(wú)顧及的分配出去,如連接過(guò)多,也可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏,服務(wù)器崩潰。

  數(shù)據(jù)庫(kù)連接池(connection pool)的工作原理

  1、基本概念及原理

  由上面的分析可以看出,問(wèn)題的根源就在于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)連接資源的低效管理。

  我們知道,對(duì)于共享資源,有一個(gè)很著名的設(shè)計(jì)模式:資源池(Resource Pool)。該模式正是為了解決資源的頻繁分配?釋放所造成的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題,可以采用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)連接池的基本思想就是為數(shù)據(jù)庫(kù)連接建立一個(gè)"緩沖池"。預(yù)先在緩沖池中放入一定數(shù)量的連接,當(dāng)需要建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接時(shí),只需從"緩沖池"中取出一個(gè),使用完畢之后再放回去。我們可以通過(guò)設(shè)定連接池最大連接數(shù)來(lái)防止系統(tǒng)無(wú)盡的與數(shù)據(jù)庫(kù)連接。更為重要的是我們可以通過(guò)連接池的管理機(jī)制監(jiān)視數(shù)據(jù)庫(kù)的連接的數(shù)量?使用情況,為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)?測(cè)試及性能調(diào)整提供依據(jù)。

  2、服務(wù)器自帶的連接池

  JDBC的API中沒(méi)有提供連接池的方法。一些大型的WEB應(yīng)用服務(wù)器如BEA的WebLogic和IBM的WebSphere等提供了連接池的機(jī)制,但是必須有其第三方的專(zhuān)用類(lèi)方法支持連接池的用法。

  連接池關(guān)鍵問(wèn)題分析

  1、并發(fā)問(wèn)題

  為了使連接管理服務(wù)具有最大的通用性,必須考慮多線程環(huán)境,即并發(fā)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題相對(duì)比較好解決,因?yàn)镴ava語(yǔ)言自身提供了對(duì)并發(fā)管理的支持,使用synchronized關(guān)鍵字即可確保線程是同步的。使用方法為直接在類(lèi)方法前面加上synchronized關(guān)鍵字,如:

  public synchronized Connection getConnection()

  2、多數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和多用戶(hù)

  對(duì)于大型的企業(yè)級(jí)應(yīng)用,常常需要同時(shí)連接不同的數(shù)據(jù)庫(kù)(如連接Oracle和Sybase)。如何連接不同的數(shù)據(jù)庫(kù)呢?我們采用的策略是:設(shè)計(jì)一個(gè)符合單例模式的連接池管理類(lèi),在連接池管理類(lèi)的唯一實(shí)例被創(chuàng)建時(shí)讀取一個(gè)資源文件,其中資源文件中存放著多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的url地址()?用戶(hù)名()?密碼()等信息。如tx.url=172.21.15.123:5000/tx_it,tx.user=yang,tx.password=yang321。根據(jù)資源文件提供的信息,創(chuàng)建多個(gè)連接池類(lèi)的實(shí)例,每一個(gè)實(shí)例都是一個(gè)特定數(shù)據(jù)庫(kù)的連接池。連接池管理類(lèi)實(shí)例為每個(gè)連接池實(shí)例取一個(gè)名字,通過(guò)不同的名字來(lái)管理不同的連接池。

  對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有多個(gè)用戶(hù)使用不同的名稱(chēng)和密碼訪問(wèn)的情況,也可以通過(guò)資源文件處理,即在資源文件中設(shè)置多個(gè)具有相同url地址,但具有不同用戶(hù)名和密碼的數(shù)據(jù)庫(kù)連接信息。

  3、事務(wù)處理

  我們知道,事務(wù)具有原子性,此時(shí)要求對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作符合"ALL-ALL-NOTHING"原則,即對(duì)于一組SQL語(yǔ)句要么全做,要么全不做。

  在Java語(yǔ)言中,Connection類(lèi)本身提供了對(duì)事務(wù)的支持,可以通過(guò)設(shè)置Connection的AutoCommit屬性為false,然后顯式的調(diào)用commit或rollback方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。但要高效的進(jìn)行Connection復(fù)用,就必須提供相應(yīng)的事務(wù)支持機(jī)制??刹捎妹恳粋€(gè)事務(wù)獨(dú)占一個(gè)連接來(lái)實(shí)現(xiàn),這種方法可以大大降低事務(wù)管理的復(fù)雜性。

#p#副標(biāo)題#e#

  4、連接池的分配與釋放

  連接池的分配與釋放,對(duì)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(kāi)銷(xiāo),同時(shí)還可以加快用戶(hù)的訪問(wèn)速度。

  對(duì)于連接的管理可使用空閑池。即把已經(jīng)創(chuàng)建但尚未分配出去的連接按創(chuàng)建時(shí)間存放到一個(gè)空閑池中。每當(dāng)用戶(hù)請(qǐng)求一個(gè)連接時(shí),系統(tǒng)首先檢查空閑池內(nèi)有沒(méi)有空閑連接。如果有就把建立時(shí)間最長(zhǎng)(通過(guò)容器的順序存放實(shí)現(xiàn))的那個(gè)連接分配給他(實(shí)際是先做連接是否有效的判斷,如果可用就分配給用戶(hù),如不可用就把這個(gè)連接從空閑池刪掉,重新檢測(cè)空閑池是否還有連接);如果沒(méi)有則檢查當(dāng)前所開(kāi)連接池是否達(dá)到連接池所允許的最大連接數(shù)(maxConn),如果沒(méi)有達(dá)到,就新建一個(gè)連接,如果已經(jīng)達(dá)到,就等待一定的時(shí)間(timeout)。如果在等待的時(shí)間內(nèi)有連接被釋放出來(lái)就可以把這個(gè)連接分配給等待的用戶(hù),如果等待時(shí)間超過(guò)預(yù)定時(shí)間timeout,則返回空值(null)。系統(tǒng)對(duì)已經(jīng)分配出去正在使用的連接只做計(jì)數(shù),當(dāng)使用完后再返還給空閑池。對(duì)于空閑連接的狀態(tài),可開(kāi)辟專(zhuān)門(mén)的線程定時(shí)檢測(cè),這樣會(huì)花費(fèi)一定的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo),但可以保證較快的響應(yīng)速度。也可采取不開(kāi)辟專(zhuān)門(mén)線程,只是在分配前檢測(cè)的方法。

  5、連接池的配置與維護(hù)

  連接池中到底應(yīng)該放置多少連接,才能使系統(tǒng)的性能最佳?系統(tǒng)可采取設(shè)置最小連接數(shù)(minConn)和最大連接數(shù)(maxConn)來(lái)控制連接池中的連接。最小連接數(shù)是系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)連接池所創(chuàng)建的連接數(shù)。如果創(chuàng)建過(guò)多,則系統(tǒng)啟動(dòng)就慢,但創(chuàng)建后系統(tǒng)的響應(yīng)速度會(huì)很快;如果創(chuàng)建過(guò)少,則系統(tǒng)啟動(dòng)的很快,響應(yīng)起來(lái)卻慢。這樣,可以在開(kāi)發(fā)時(shí),設(shè)置較小的最小連接數(shù),開(kāi)發(fā)起來(lái)會(huì)快,而在系統(tǒng)實(shí)際使用時(shí)設(shè)置較大的,因?yàn)檫@樣對(duì)訪問(wèn)客戶(hù)來(lái)說(shuō)速度會(huì)快些。最大連接數(shù)是連接池中允許連接的最大數(shù)目,具體設(shè)置多少,要看系統(tǒng)的訪問(wèn)量,可通過(guò)反復(fù)測(cè)試,找到最佳點(diǎn)。

  如何確保連接池中的最小連接數(shù)呢?有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種策略。動(dòng)態(tài)即每隔一定時(shí)間就對(duì)連接池進(jìn)行檢測(cè),如果發(fā)現(xiàn)連接數(shù)量小于最小連接數(shù),則補(bǔ)充相應(yīng)數(shù)量的新連接,以保證連接池的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。靜態(tài)是發(fā)現(xiàn)空閑連接不夠時(shí)再去檢查。

  連接池的實(shí)現(xiàn)

  1、連接池模型

  本文討論的連接池包括一個(gè)連接池類(lèi)(DBConnectionPool)和一個(gè)連接池管理類(lèi)(DBConnetionPoolManager)。連接池類(lèi)是對(duì)某一數(shù)據(jù)庫(kù)所有連接的"緩沖池",主要實(shí)現(xiàn)以下功能:①?gòu)倪B接池獲取或創(chuàng)建可用連接;②使用完畢之后,把連接返還給連接池;③在系統(tǒng)關(guān)閉前,斷開(kāi)所有連接并釋放連接占用的系統(tǒng)資源;④還能夠處理無(wú)效連接(原來(lái)登記為可用的連接,由于某種原因不再可用,如超時(shí),通訊問(wèn)題),并能夠限制連接池中的連接總數(shù)不低于某個(gè)預(yù)定值和不超過(guò)某個(gè)預(yù)定值。

  連接池管理類(lèi)是連接池類(lèi)的外覆類(lèi)(wrapper),符合單例模式,即系統(tǒng)中只能有一個(gè)連接池管理類(lèi)的實(shí)例。其主要用于對(duì)多個(gè)連接池對(duì)象的管理,具有以下功能:①裝載并注冊(cè)特定數(shù)據(jù)庫(kù)的JDBC驅(qū)動(dòng)程序;②根據(jù)屬性文件給定的信息,創(chuàng)建連接池對(duì)象;③為方便管理多個(gè)連接池對(duì)象,為每一個(gè)連接池對(duì)象取一個(gè)名字,實(shí)現(xiàn)連接池名字與其實(shí)例之間的映射;④跟蹤客戶(hù)使用連接情況,以便需要是關(guān)閉連接釋放資源。連接池管理類(lèi)的引入主要是為了方便對(duì)多個(gè)連接池的使用和管理,如系統(tǒng)需要連接不同的數(shù)據(jù)庫(kù),或連接相同的數(shù)據(jù)庫(kù)但由于安全性問(wèn)題,需要不同的用戶(hù)使用不同的名稱(chēng)和密碼。

  2、連接池實(shí)現(xiàn)

  下面給出連接池類(lèi)和連接池管理類(lèi)的主要屬性及所要實(shí)現(xiàn)的基本接口:

public class DBConnectionPool implements TimerListener{   
private int checkedOut;//已被分配出去的連接數(shù)   
private ArrayList freeConnections = new ArrayList();//容器,空閑池,根據(jù)//創(chuàng)建時(shí)間順序存放已創(chuàng)建但尚未分配出去的連接   
private int minConn;//連接池里連接的最小數(shù)量   
private int maxConn;//連接池里允許存在的最大連接數(shù)   
private String name;//為這個(gè)連接池取個(gè)名字,方便管理   
private String password;//連接數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)需要的密碼   
private String url;//所要?jiǎng)?chuàng)建連接的數(shù)據(jù)庫(kù)的地址   
private String user;//連接數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)需要的

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