详解springboot+atomikos+druid 数据库连接失效分析

详解springboot+atomikos+druid 数据库连接失效分析

目录一、起因二、Druid数据库连接池三、Atomikos框架四、分析与总结

一、起因

最近查看系统的后台日志，经常发现这样的报错信息：The last package successfully received from the server was 40802382 milliseconds ago，截图如下所示。

由于我们的系统都是在白天使用，夜里基本上没有用户使用，再加上以上的报错信息都是出现在早晨，结合错误日志初步分析，应该是数据库连接超时自动断开了。百度一番后，得知mysql的默认连接时间是8小时，超过8小时没有操作后就会自动断开连接，但是已经使用了druid数据库连接池，按理说已经对数据库连接做了保护和检查，不应该出现这样的问题。要想彻底弄明白这个问题，就只能去研究druid数据库连接池框架了。

二、Druid数据库连接池

项目的数据库连接池基本配置信息如下所示

通过以上的配置分析得知，一个数据库连接从连接池中借出后经过21600s即6小时后会被强制回收，不会超过Mysql的默认8小时，而且也不存在这么长时间的事务，所以不太可能是因为数据库连接借出超时导致上面的错误，那么就是从数据库连接池中申请的连接已经超时了？似乎也不太可能，因为有检查机制，即每隔30s就会检查一次连接池中的连接是否超时，并且连接池中允许存在的空闲连接最大时间为540s。这就奇怪了，到底是什么原因导致上面的错误呢？这时注意到上述错误堆栈中的com.atomikos.datasource.pool.ConnectionPool.findOrWaitForAnAvailableConnection。是否问题的原因在于使用了Atomikos呢，带着这样的疑惑去阅读了Druid和Atomikos相关的源码。

由于Atomikos连接池是基于Druid连接池之上的，所以Atomikos新建和销毁数据库连接都是从Druid连接池中借出和归还数据库连接，而不是直接与数据库交互，那么我们就来看看Druid是如何维持数据库连接的。

public DruidPooledConnection getConnection(long maxWaitMillis) throws SQLException {

　　　　 //初始化检查配置和后台线程

init();

if (filters.size() > 0) {

FilterChainImpl filterChain = new FilterChainImpl(this);

return filterChain.dataSource_connect(this, maxWaitMillis);

} else {

return getConnectionDirect(maxWaitMillis);

}

}

从Druid连接池中获取数据库连接，先调用init()方法进行初始化工作，然后调用getConnectionDirect()获取连接。

decrementPoolingCount();

DruidConnectionHolder last = connections[poolingCount];

connections[poolingCount] = null;

DruidPooledConnection poolalbeConnection = new DruidPooledConnection(holder);

public DruidPooledConnection(DruidConnectionHolder holder){

super(holder.getConnection());

this.conn = holder.getConnection();

this.holder = holder;

this.lock = holder.lock;

dupCloseLogEnable = holder.getDataSource().isDupCloseLogEnable();

ownerThread = Thread.currentThread();

connectedTimeMillis = System.chttp://urrentTimeMillis();

}

上述是获取连接池中连接的关键代码，即获取connections数组中的最后一个元素，获取到Holder后还需要将其封装为DruidPooledConnection，这时该连接的connectedTimeMillis会被赋值为当前时间，这个时间在后续的分析中会非常重要。

因为配置了testWhileIdle为true，所以需要进行下面的有效性检查，获取该连接的上次活跃时间，得到空闲时间，如果超过30s则做有效性检查。

long idleMillis = currentTimeMillis - lastActiveTimeMillis;

long timeBetweenEvictionRunsMillis = this.timeBetweenEvictionRunsMillis;

if (timeBetweenEvictionRunsMillis <= 0) {

timeBetweenEvictionRunsMillis = DEFAULT_TIME_BETWEEN_EVICTION_RUNS_MILLIS;

}

if (idleMillis >= timeBetweenEvictionRunsMillis

|| idleMillis < 0 // unexcepted branch

) {

boolean validate = testConnectionInternal(poolableConnection.holder, poolableConnection.conn);

if (!validate) {

if (LOG.isDebugEnabled()) {

LOG.debug("skip not validate connection.");

}

discardConnection(poolableConnection.holder);

continue;

}

}

long timeMillis = (currrentNanos - pooledConnection.getConnectedTimeNano()) / (1000 * 1000);

if (timeMillis >= removeAbandonedTimeoutMillis) {

iter.remove();

pooledConnection.setTraceEnable(false);

abandonedList.add(pooledConnection);

}

同时，由于配置了removeAbandoned为true，所以需要检查活跃连接是否超时，如果超时就断开物理连接。下面看一下连接池的回收方法recycle的关键代码

if (phyTimeoutMillis > 0) {

long phyConnectTimeMillis = currentTimeMillis - holder.connectTimeMillis;

if (phyConnectTimeMillis > phyTimeoutMillis) {

discardConnection(holder);

return;

}

}

lock.lock();

try {

if (holder.active) {

activeCount--;

holder.active = false;

}

closeCount++;

result = putLast(holder, currentTimeMillis);

recycleCount++;

} finally {

lock.unlock();

}

在对数据库连接进行回收时，如果连接时间超过了数据库的物理连接时间（默认8小时）则需要断开物理连接，否则就调用putLast方法将该连接回收到连接池。

boolean putLast(DruidConnectionHolder e, long lastActiveTimeMillis) {

if (poolingCount >= maxActive || e.discard) {

return false;

}

e.lastActiveTimeMillis = lastActiveTimeMillis;

connections[poolingCount] = e;

incrementPoolingCount();

if (poolingCount > poolingPeak) {

poolingPeak = poolingCount;

poolingPeakTime = lastActiveTimeMillis;

}

notEmpty.signal();

http://notEmptySignalCount++;

return true;

}

注意上述标红的地方，回收的这个连接的lastActiveTimeMillis被刷新为当前时间，这个时间也是非常重要的，在后续分析中会用到。

三、Atomikos框架

项目关于Atomikos的配置信息，如下所示

从上面的配置可以看出，atomikos连接池的最大连接数是25个，最小连接数是10个，连接最大的存活时间是500s，下面来看一下atomikos的源码。

private void init() throws ConnectionPoolException

{　　　　

if ( LOGGER.isTraceEnabled() ) LOGGER.logTrace ( this + ": initializing..." );　　　//如果连接池最小连接数没有达到就新增数据库连接

addConnectionsIfMinPoolSizeNotReached();　　 //开启维持连接池平衡的线程

launchMaintenanceTimer();

}

以上是Atomikos初始化的部分，先补充数据库连接池达到最小连接数，然后开启后台线程维持连接池的平衡。

private void launchMaintenanceTimer() {

int maintenanceInterval = properties.getMaintenanceInterval();

if ( maintenanceInterval <= 0 ) {

if ( LOGGER.isTraceEnabled() ) LOGGER.logTrace ( this + ": using default maintenance interval..." );

maintenanceInterval = DEFAULT_MAINTENANCE_INTERVAL;

}

maintenanceTimer = new PooledAlarmTimer ( maintenanceInterval * 1000 );

maintenanceTimer.addAlarmTimerListener(new AlarmTimerListener() {

public void alarm(AlarmTimer timer) {

reapPool();　　　　　　　　　 //如果达到了最大的存活时间就移除该连接

removeConnectionsThatExceededMaxLifetime();　　　　　　　　　 //如果没有满足最小连接数就新增连接

addConnectionsIfMinPoolSizeNotReached();　　　　　　　　 //移除超过最小连接数以外的连接

removeIdleConnectionsIfMinPoolSizeExceeded();

}

});

TaskManager.SINGLETON.executeTask ( maintenanceTimer );

}

在配置中，maintenanceInterval的值为30，即每个30秒执行一次上述的四个方法，主要看一下removeConnectionsThatExceededMaxLifetime()这个方法。

private synchronized void removeConnectionsThatExceededMaxLifetime()

{

long maxLifetime = properties.getMaxLifetime();

if ( connections == null || maxLifetime <= 0 ) return;

if ( LOGGER.isTraceEnabled() ) LOGGER.logTrace ( this + ": closing connections that exceeded maxLifetime" );

Iterator it = connections.iterator();

while ( it.hasNext() ) {

XPooledConnection xpc = it.next();

long creationTime = xpc.getCreationTime();

long now = System.currentTimeMillis();

if ( xpc.isAvailable() && ( (now - creationTime) >= (maxLifetime * 1000L) ) ) {

if ( LOGGER.isTraceEnabled() ) LOGGER.logTrace ( this + ": connection in use for more than " + maxLifetime + "s, destroying it: " + xpc );　　　　　　　　　 //如果超过最大的存活时间就销毁该连接

destroyPooledConnection(xpc);

it.remove();

}

}

logCurrentPoolSize();

}

上述方法遍历数据库连接池中的所有连接，如果存活时间超过maxLifetime即500s就销毁该连接，这时由于连接池中的连接数就小于minPoolSize，所以会立即补充新的连接到连接池中。那么，系统在夜间没有用户使用时，Atomikos连接池的运行状态为：维持最小的连接数10个数据库连接，当这10个连接超过500s时就会销毁，再重新创建10个新的数据库连接，不断重复这样的操作。

四、分析与总结

下面我们开始分析产生错误日志的原因，当没有用户使用系统时，Druid连接池应该有10个空闲的连接，Atomikos连接池也有10个空闲的连接，这时Atomikos的10个连接达到了最大的生存时间500s，就需要销毁这些连接，对于Druid来说就是回收连接，调用recycle方法。由于这10个连接应该是500s之前从Druid连接池借出的，所以它们的connectTimeMillis也是500s之前的时间，即物理连接时间肯定小于8小时，可以成功回收到Druid连接池中，同时lastActiveTimeMillis也更新为当前时间，放在connections数组的末尾。

与此同时，Atomikos还需要重新生成10个新的连接，即从Druid连接池获取10个连接，调用getConnection方法，这时会进行有效性的检查，又因为lastActiveTimeMillis基本上为当前时间，所以idleMillis肯定比30s小，不需要进行select 1的连接数据库操作，这样即使该连接已经失效了还是会借出给Atomikos。每隔500s不断循环上述操作，并且期间没有用户的操作，一旦超过8个小时的Mysql连接时间，Atomikos在使用数据库连接时就会产生上述日志中的错误了。

综上所述，导致报错的原因其实是使用了两层数据库连接池，这样Druid连接池借出的数据库连接并没有被实际使用，这才导致这些数据库连接成功躲避了Druid本身的检查机制。

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