Java 模擬數據庫連接池的實現代碼

前面學習過等待 - 通知機制，現在我們在其基礎上添加一個超時機制，模擬從連接池中獲取、使用和釋放連接的過程。客戶端獲取連接的過程被設定為等待超時模式，即如果在 1000 毫秒內無法獲取到可用連接，將會返回給客戶端一個 null。設定連接池的大小為 10 個，然后通過調節客戶端的線程數來模擬無法獲取連接的場景

由于 java.sql.Connection 只是一個接口，最終實現是由數據庫驅動提供方來實現，考慮到本例只是演示，我們通過動態代理構造一個 Connection，該 Connection 的代理僅僅是在調用 commit() 方法時休眠 100 毫秒

public class ConnectionDriver { static class ConnectionHandler implements InvocationHandler { @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { if ('commit'.equals(method.getName())) {TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(100); } return null; } } /** * 創建一個 Connection 的代理，在 commit 時休眠 100 毫秒 */ public static Connection createConnection() { return (Connection) Proxy.newProxyInstance(ConnectionDriver.class.getClassLoader(),new Class<?>[]{Connection.class}, new ConnectionHandler()); }}

接下來是線程池的實現。本例通過一個雙向隊列來維護連接，調用方需要先調用 fetchConnection(long) 方法來指定在多少毫秒內超時獲取連接，當連接使用完成后，需要調用 releaseConnection(Connection) 方法將連接放回線程池

public class ConnectionPool { private final LinkedList<Connection> pool = new LinkedList<>(); public ConnectionPool(int initialSize) { // 初始化連接的最大上限 if (initialSize > 0) { for (int i = 0; i < initialSize; i++) {pool.addLast(ConnectionDriver.createConnection()); } } } public void releaseConnection(Connection connection) { if (connection != null) { synchronized (pool) {/* 連接釋放后需要進行通知 * 這樣其他消費者就能知道連接池已經歸還了一個連接 */pool.addLast(connection);pool.notifyAll(); } } } /** * 在給定毫秒時間內獲取連接 */ public Connection fetchConnection(long mills) throws InterruptedException { synchronized (pool) { // 完全超時 if (mills < 0) {while (pool.isEmpty()) { pool.wait();}return pool.removeFirst(); } else {long future = System.currentTimeMillis() + mills;long remaining = mills;while (pool.isEmpty() && remaining > 0) { pool.wait(remaining); remaining = future - System.currentTimeMillis();}Connection result = null;if (!pool.isEmpty()) { result = pool.removeFirst();}return result; } } }}

最后編寫一個用于模擬客戶端獲取連接的示例，該示例將模擬多個線程同時從連接池獲取連接，并記錄總嘗試獲取數、獲取成功數和獲取失敗數

public class ConnectionPoolTest { static ConnectionPool pool = new ConnectionPool(10); static CountDownLatch start = new CountDownLatch(1); static CountDownLatch end; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 線程數量 int threadCount = 200; end = new CountDownLatch(threadCount); int count = 20; AtomicInteger got = new AtomicInteger(); AtomicInteger notGot = new AtomicInteger(); for (int i = 0; i < threadCount; i++) { Thread thread = new Thread(new ConnectionRunner(count, got, notGot), 'ConnectionRunnerThread'); thread.start(); } start.countDown(); end.await(); System.out.println('total invoke : ' + (threadCount * count)); System.out.println('got connection : ' + got); System.out.println('not got connection : ' + notGot); } static class ConnectionRunner implements Runnable { int count; AtomicInteger got; AtomicInteger notGot; public ConnectionRunner(int count, AtomicInteger got, AtomicInteger notGot) { this.count = count; this.got = got; this.notGot = notGot; } @Override public void run() { try {start.await(); } catch (Exception e) {e.printStackTrace(); } while (count > 0) {try { // 從線程池中獲取連接，如果 1000ms 內無法獲取到，將返回 null // 分別統計獲取連接的數量 got 和未獲取到的數量 notGot Connection connection = pool.fetchConnection(1000); if (connection != null) { try { connection.createStatement(); connection.commit(); } finally { pool.releaseConnection(connection); got.incrementAndGet(); } } else { notGot.incrementAndGet(); }} catch (Exception e) { e.printStackTrace();} finally { count--;} } end.countDown(); } }}

筆者設置線程數量為 200 時，得出結果如下

當設置為 500 時，得出結果如下，當然具體結果根據機器性能而異

可見，隨著客戶端線程數的增加，客戶端出現超時無法獲取連接的比率不斷升高。這種等待超時模式能保證程序出問題時，線程不會一直運行，而是按時返回，并告知客戶端獲取連接出現問題。數據庫連接池的實際也可以應用到其他資源獲取的場景，針對昂貴資源的獲取都應該加以限制

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