[日期：2005-07-08]來源：CSDN 作者：[字體：
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有效發(fā)揮數(shù)據(jù)庫的最大效率
snapbug
Dec 2003
數(shù)據(jù)庫應用，在許多軟件系統(tǒng)中經(jīng)常用到，是開發(fā)中大型系統(tǒng)不可缺少的輔助。但如果對數(shù)據(jù)庫資源沒有很好地管理(如：沒有及時回收數(shù)據(jù)庫的游標(ResultSet)、Statement、連接 (Connection)等資源)，往往會直接導致系統(tǒng)的穩(wěn)定。這類不穩(wěn)定因素，不單單由數(shù)據(jù)庫或者系統(tǒng)本身一方引起，只有系統(tǒng)正式使用后，隨著流量、用戶的增加，才會逐步顯露。
在基于Java開發(fā)的系統(tǒng)中，JDBC是程序員和數(shù)據(jù)庫打交道的主要途徑，提供了完備的數(shù)據(jù)庫操作方法接口。但考慮到規(guī)范的適用性，JDBC只提供了最直接的數(shù)據(jù)庫操作規(guī)范，對數(shù)據(jù)庫資源管理，如：對物理連接的管理及緩沖，期望第三方應用服務器(Application Server)的提供。
本文，以JDBC規(guī)范為基礎，介紹相關的數(shù)據(jù)庫連接池機制，并就如果以簡單的方式，實現(xiàn)有效地管理數(shù)據(jù)庫資源介紹相關實現(xiàn)技術。
JDBC是一個規(guī)范，遵循JDBC接口規(guī)范，各個數(shù)據(jù)庫廠家各自實現(xiàn)自己的驅動程序(Driver)，如下圖所示:
應用在獲取數(shù)據(jù)庫連接時，需要以URL的方式指定是那種類型的Driver，在獲得特定的連接后，可按照固定的接口操作不同類型的數(shù)據(jù)庫，如: 分別獲取Statement、執(zhí)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 here
rs.close();
st.close();
dbConn.close();
在完成數(shù)據(jù)操作后，還一定要關閉所有涉及到的數(shù)據(jù)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，如果攙和眾多的if-else、exception，資源的管理也難免百密一疏。如同C中的內(nèi)存泄漏問題，Java系統(tǒng)也同樣會面臨崩潰的惡運。所以
數(shù)據(jù)庫資源的管理依賴于應用系統(tǒng)本身，是不安全、不穩(wěn)定的一種隱患。
連接池
在標準JDBC對應用的接口中，并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(guī)范中，多次提及資源的關閉/回收及其他的合理運用。但最穩(wěn)妥的方式，還是為應用提供有效的管理手段。所以，JDBC為第三方應用服務器（Application Server）提供了一個由數(shù)據(jù)庫廠家實現(xiàn)的管理標準接口：連接緩沖(connection pooling)。引入了連接池( Connection Pool )的概念 ，也就是以緩沖池的機制管理數(shù)據(jù)庫的資源。
JDBC最常用的資源有三類:
- Connection: 數(shù)據(jù)庫連接。
- Statement: 會話聲明。
- ResultSet: 結果集游標。
分別存在以下的關系 ：
這是一種 ‘爺-父-子’ 的關系，對Connection的管理，就是對數(shù)據(jù)庫資源的管理。舉個例子: 如果想確定某個數(shù)據(jù)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。
與資源管理
ConnectionPool以緩沖池的機制，在一定數(shù)量上限范圍內(nèi)，控制管理Connection，Statement和ResultSet。任何數(shù)據(jù)庫的資源是有限的，如果被耗盡，則無法獲得更多的數(shù)據(jù)服務。
在大多數(shù)情況下，資源的耗盡不是由于應用的正常負載過高，而是程序原因。
在實際工作中，數(shù)據(jù)資源往往是瓶頸資源，不同的應用都會訪問同一數(shù)據(jù)源。其中某個應用耗盡了數(shù)據(jù)庫資源后，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(tǒng)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)范圍內(nèi)，最大限度地使用資源，縮短數(shù)據(jù)庫訪問的使用周期。許多數(shù)據(jù)庫中，連接（Connection）并不是資源的最小單元，控制Statement資源比Connection更重要。以Oracle為例：
每申請一個連接（Connection）會在物理網(wǎng)絡（如 TCP/IP網(wǎng)絡）上建立一個用于通訊的連接，在此連接上還可以申請一定數(shù)量的Statement。同一連接可提供的活躍Statement數(shù)量可以達到幾百。 在節(jié)約網(wǎng)絡資源的同時，縮短了每次會話周期（物理連接的建立是個費時的操作）。但在一般的應用中，多數(shù)按照2.1范例操作，這樣有10個程序調(diào)用，則會產(chǎn)生10次物理連接，每個Statement單獨占用一個物理連接，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只占用同一個物理連接， 發(fā)揮數(shù)據(jù)庫原有的優(yōu)點。
通過ConnectionPool對資源的有效管理，應用可以獲得的Statement總數(shù)到達 ：
（并發(fā)物理連接數(shù)） x （每個連接可提供的Statement數(shù)量）
例如某種數(shù)據(jù)庫可同時建立的物理連接數(shù)為 200個，每個連接可同時提供250個Statement，那么ConnectionPool最終為應用提供的并發(fā)Statement總數(shù)為: 200 x 250 = 50,000個。這是個并發(fā)數(shù)字，很少有系統(tǒng)會突破這個量級。所以在本節(jié)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(yōu)化管理，很大程度上依靠數(shù)據(jù)庫自身的JDBC Driver是否具備。有些數(shù)據(jù)庫的JDBC Driver并不支持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，這些管理是復雜精密的。所以，ConnectionPool另一個功能就是，封裝這些操作，為應用提供簡單的，甚至是不改變應用風格的調(diào)用接口。
連接池的實現(xiàn)
根據(jù)第二章中原理機制，Snap-ConnectionPool（一種簡單快速的連接池工具，可在
www.snapbug.net下載）按照部分的JDBC規(guī)范，實現(xiàn)了連接池所具備的對數(shù)據(jù)庫資源有效管理功能。
在JDBC規(guī)范中，應用通過驅動接口（Driver Interface）直接方法數(shù)據(jù)庫的資源。為了有效、合理地管理資源，在應用與JDBC Driver之間，增加了連接池: Snap-ConnectionPool。并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(xiàn)JDBC的部分資源對象接口( Connection, Statement, ResultSet )，在 Snap-ConnectionPool內(nèi)部分別產(chǎn)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，并且繼承了JDBC中相應的從屬關系。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(tǒng)，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。復雜的資源管理被封裝在 Snap-ConnectionPool內(nèi)部，不需要應用系統(tǒng)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(yōu)化系統(tǒng)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中資源的從屬關系，Snap-ConnectionPool不僅對Connection進行緩沖處理，對Statement也有相應的機制處理。在2.3已描述，合理運用Connection和Statement之間的關系，可以更大限度地使用資源。所以，Snap-ConnectionPool封裝了Connection資源，通過內(nèi)部管理PooledConnection，為應用系統(tǒng)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系。在內(nèi)部管理中，也依照從屬關系進行連鎖管理。例如：判斷一個Connection是否超時，需要根據(jù)所包含的Statement是否活躍；判斷Statement也要根據(jù)ResultSet的活躍程度。
ConnectionPool是Snap-ConnectionPool的連接池對象。在Snap-ConnectionPool內(nèi)部，可以指定多個不同的連接池(ConnectionPool)為應用服務。ConnectionManager管理所有的連接池，每個連接池以不同的名稱區(qū)別。通過配置文件適應不同的數(shù)據(jù)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(tǒng)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(shù)據(jù)庫配置信息（包括：數(shù)據(jù)庫名、用戶、密碼等信息），集中在一個文件中。便于系統(tǒng)的維護工作。
對2.1的標準JDBC的使用范例，改為使用連接池，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 here
rs.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，為獲取連接池(ConnectionPool)(粗體部分)，其他的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫資源。如果應用忽視了最后資源的釋放: rs.close() 和 st.close()，連接池會通過超時(time-out)機制，自動回收。
無論是Snap-ConnectionPool還是其他的數(shù)據(jù)庫連接池，都應當具備一下基本功能：
- 對源數(shù)據(jù)庫資源的保護
- 充分利用發(fā)揮數(shù)據(jù)庫的有效資源
- 簡化應用的數(shù)據(jù)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于各自的業(yè)務邏輯中。數(shù)據(jù)庫資源也不再成為系統(tǒng)的瓶頸。
注: 在網(wǎng)站
www.snapbug.net可免費下載Snap-ConnectionPool及更詳細的文檔。
