JAVA自定義連接池原理設計(一)

一，概述

本人認為在開發過程中，需要挑戰更高的階段和更優的代碼，雖然在真正開發工作中，代碼質量和按時交付項目功能相比總是無足輕重。但是個人認為開發是一條任重而道遠的路。現在本人在網上找到一個自定義連接池的代碼，分享給大家。無論是線程池還是db連接池，他們都有一個共同的特征：資源復用，在普通的場景中，我們使用一個連接，它的生命周期可能是這樣的：

 

一個連接，從創建完畢到銷毀，期間只被使用一次，當周期結束之后，另外的調用者仍然需要這個連接去做事，就要重復去經歷這種生命周期。因為創建和銷毀都是需要對應服務消耗時間以及系統資源去處理的，這樣不僅浪費了大量的系統資源，而且導致業務響應過程中都要花費部分時間去重復的創建和銷毀，得不償失，而連接池便被賦予了解決這種問題的使命！

二，連接池簡要需求

和原始周期相比，連接池多了一下特性：

1，創建並不是真的創建，而是從池子中選出空閑連接。

2，銷毀並不是真的銷毀，而是將使用中的連接放回池中。

3，真正的創建和銷毀由線程池的特性機制來決定。

’

4，保存連接的容器是必不可少的，另外，該容器也要支持連接的添加和移除功能，並保證線程安全。

5，我們需要因為要對連接的銷毀做邏輯調整，我們需要重寫它的close以及isClosed方法。

6，我們需要有個入口對連接池做管理，例如回收空閑連接，連接池不僅僅只是對Connection生命周期的控制，還應該加入一些特色，例如初始連接數，最大連接數，最小連接數、最大空閑時長以及獲取連接的等待時長，這些我們也簡單支持一下。

容器連接池的選型：

1，要保證線程安全，我們可以將目標瞄准在JUC包下的神通們，設我們想要的容器為X，那么X不僅需要滿足基本的增刪改查功能，而且也要提供獲取超時功能，這是為了保證當池內長時間沒有空閑連接時不會導致業務阻塞，即刻熔斷。另外，x需要滿足雙向操作，這是為了連接池可以識別出飽和的空閑連接，方便回收操作。

綜上所述，LinkedBlockingDeque是最合適的選擇，它使用InterruptibleReentrantLock來保證線程安全，使用Condition來做獲取元素的阻塞，另外支持雙向操作。

另外，我們可以將連接池分為3個類型：

工作池：存在正在被使用的連接。

空閑池：存在空閑連接。

回收池：已經被回收（物理關閉）的連接。

其中，工作池和回收池大可不必用雙向隊列，或許用單向隊列或者set都可以代替之：

 

private LinkedBlockingQueue<HoneycombConnection> workQueue;
private LinkedBlockingQueue<HoneycombConnection> idleQueue;
private LinkedBlockingQueue<HoneycombConnection> freezeQueue;

 

 

 

 

Connection 的裝飾

連接池的輸出是Connection，它代表着一個db連接，上游服務使用它做完操作后，會直接調用它的close方法來釋放連接，而我們必須做的是在調用者無感知的情況下改變它的關閉邏輯，當調用close的方法時，我們將它放回空閑隊列中，保證其的可復用性！

因此，我們需要對原來的Connection做裝飾，其做法很簡單，但是很累，這里新建一個類來實現Connection接口，通過重寫所有的方法來實現一個“可編輯”的Connection，我們稱之為Connection的裝飾者：

public class HoneycombConnectionDecorator implements Connection{

    protected Connection connection;

    protected HoneycombConnectionDecorator(Connection connection) {
        this.connection = connection;
    }

    此處省略對方法實現的三百行代碼...
}

 

 

之后，我們需要新建一個自己的Connection來繼承這個裝飾者，並重寫相應的方法：

public class HoneycombConnection extends HoneycombConnectionDecorator implements HoneycombConnectionSwitcher{
    @Override
    public void close() { do some things }

    @Override
    public boolean isClosed() throws SQLException { do some things }    

    省略...
}

 

 

DataSource的重寫

DataSource是JDK為了更好的統合和管理數據源而定義出的一個規范，獲取連接的入口，方便我們在這一層更好的擴展數據源（例如增加特殊屬性），使我們的連接池的功能更加豐富，我們需要實現一個自己的DataSource：

public class HoneycombWrapperDatasource implements DataSource{
    protected HoneycombDatasourceConfig config;
    省略其它方法的實現...
    @Override
    public Connection getConnection() throws SQLException {
        return DriverManager.getConnection(config.getUrl(), config.getUser(), config.getPassword());
    }

    @Override
    public Connection getConnection(String username, String password) throws SQLException {
        return DriverManager.getConnection(config.getUrl(), username, password);
    }
    省略其它方法的實現...
}

 

 

我們完成了對數據源的實現，但是這里獲取連接的方式是物理創建，我們需要滿足池化的目的，需要重寫HoneycombWrapperDatasource中的連接獲取邏輯，做法是創建一個新的類對父類方法重寫：

 

public class HoneycombDataSource extends HoneycombWrapperDatasource{
    private HoneycombConnectionPool pool;
    @Override
    public Connection getConnection() throws SQLException {
        這里實現從pool中取出連接的邏輯
    }
    省略...
}

 

 特性擴展

在當前結構體系下，我們的連接池逐漸浮現出了雛形，但遠遠不夠的是，我們需要在此結構下可以做自由的擴展，使連接池對連接的控制更加靈活，因此我們可以引入特性這個概念，它允許我們在其內部訪問連接池，並對連接池做一系列的擴展操作：

public abstract class AbstractFeature{
    public abstract void doing(HoneycombConnectionPool pool);
}

 

 

AbstractFeature抽象父類需要實現doing方法，我們可以在方法內部實現對連接池的控制，其中一個典型的例子就是對池中空閑連接左回收：

public class CleanerFeature extends AbstractFeature{
    @Override
    public void doing(HoneycombConnectionPool pool) {
        這里做空閑連接的回收
    }
}

 

 

三，落實計划