Java 模拟数据库连接池的实现代码

Java 模拟数据库连接池的实现代码

前面学习过等待 - 通知机制，现在我们在其基础上添加一个超时机制，模拟从连接池中获取、使用和释放连接的过程。客户端获取连接的过程被设定为等待超时模式，即如果在 1000 毫秒内无法获取到可用连接，将会返回给客户端一个 null。设定连接池的大小为 10 个，然后通过调节客户端的线程数来模拟无法获取连接的场景

由于 java.sql.Connection 只是一个接口，最终实现是由数据库驱动提供方来实现，考虑到本例只是演示，我们通过动态代理构造一个 Connection，该 Connection 的代理仅仅是在调用 commit() 方法时休眠 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;

}

}

/**

* 创建一个 Connection 的代理，在 commit 时休眠 100 毫秒

*/

public static Connection createConnection() {

return (Connection) Proxy.newProxyInstance(ConnectionDriver.class.getClassLoader(),

new Class>[]{Connection.class}, new ConnectionHandler());

}

}

接下来是线程池的实现。本例通过一个双向队列来维护连接，调用方需要先调用 fetchConnection(long) 方法来指定在多少毫秒内超时获取连接，当连接使用完成后，需要调用 releaseConnection(Connection) 方法将连接放回线程池

public class ConnectionPool {

private final LinkedList pool = new LinkedList<>();

public ConnectionPool(int initialSize) {

// 初始化连接的最大上限

if (initialSize > 0) {

for (int i = 0; i < initialSize; i++) {

pool.addLast(ConnectionDriver.createConnection());

}

}

}

public void releaseConnection(Connection connection) {

if (connection != null) {

synchronized (pool) {

/* 连接释放后需要进行通知

* 这样其他消费者就能知道连接池已经归还了一个连接

*/

pool.addLast(connection);

pool.notifyAll();

}

}

}

/**

* 在给定毫秒时间内获取连接

*/

public Connection fetchConnection(long mills) throws InterruptedException {

synchronized (pool) {

// 完全超时

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;

}

}

}

}

最后编写一个用于模拟客户端获取连接的示例，该示例将模拟多个线程同时从连接池获取连接，并记录总尝试获取数、获取成功数和获取失败数

public class ConnectionPoolTest {

static ConnectionPool pool = new ConnectionPool(10);

static CountDownLatch start = new CountDownLatch(1);

static CountDownLatch end;

public static WJMPPtzKXFvoid main(String[] args) throws InterruptedException {

// 线程数量

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 {

// 从线程池中获取连接，如果 1000ms 内无法获取到，将返回 null

// 分别统计获取连接的数量 got 和未获取到的数量 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();

}

}

}

笔者设置线程数量为 200 时，得出结果如下

当设置为 500 时，得出结果如下，当然具体结果根据机器性能而异

可见，随着客户端线程数的增加，客户端出现超时无法获取连接的比率不断升高。这种等待超时模式能保证程序出问题时，线程不会一直运行，而是按时返回，并告知客户端获取连接出现问题。数据库连接池的实际也可以应用到其他资源获取的场景，针对昂贵资源的获取都应该加以限制

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