Java数据库连接池实现原理详解编程语言

public class DBConnection { 
 
    private Connection con;         //定义数据库连接类对象 
    private PreparedStatement pstm; 
    private String user="root";     //连接数据库用户名 
    private String password="123456";       //连接数据库密码 
    private String driverName="com.mysql.jdbc.Driver";  //数据库驱动 
    private String url="jdbc:mysql://localhost:3306/qingqingtuan"; 
 
    //连接数据库的URL,后面的是为了防止插入数据 库出现乱码，?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8 
    //构造函数 
    public DBConnection() { 
 
    } 
 
    /**创建数据库连接*/ 
    public Connection getConnection() { 
        try { 
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); 
        } catch(ClassNotFoundException e) { 
            System.out.println("加载数据库驱动失败！"); 
            e.printStackTrace(); 
        } 
        try { 
            con=DriverManager.getConnection(url,user,password);     //获取数据库连接 
        } catch (SQLException e) { 
            System.out.println("创建数据库连接失败！"); 
            con=null; 
            e.printStackTrace(); 
        } 
        return con;            //返回数据库连接对象 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        List<shop> mShopList=new ArrayList<shop>(); 
        Connection mConnection=new DBConnection().getConnection(); 
        if(mConnection!=null) { 
            try { 
                String sql="select * from shop"; 
                PreparedStatement pstm=mConnection.prepareStatement(sql); 
                ResultSet rs=pstm.executeQuery(); 
                while(rs.next()) { 
                    ......//封装PoPj的操作 
                } 
                rs.close(); 
                pstm.close(); 
            } catch (SQLException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            finally { 
                try { 
                    if(mConnection!=null) { 
                        mConnection.close(); 
                    } 
                } catch (SQLException e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } 
            } 
        } 
    } 
}

//////////////////////////////// 数据库连接池类 ConnectionPool.java //////////////////////////////////////// 
 
/* 
 这个例子是根据POSTGRESQL数据库写的， 
 请用的时候根据实际的数据库调整。 
 调用方法如下： 
 ①　ConnectionPool connPool 
 = new ConnectionPool("com.microsoft.jdbc.sqlserver.SQLServerDriver" 
 ,"jdbc:microsoft:sqlserver://localhost:1433;DatabaseName=MyDataForTest" 
 ,"Username" 
 ,"Password"); 
 ②　connPool .createPool(); 
 Connection conn = connPool .getConnection(); 
 connPool.returnConnection(conn); 
 connPool.refreshConnections(); 
 connPool.closeConnectionPool(); 
 */ 
import java.sql.Connection; 
import java.sql.DatabaseMetaData; 
import java.sql.Driver; 
import java.sql.DriverManager; 
import java.sql.SQLException; 
import java.sql.Statement; 
import java.util.Enumeration; 
import java.util.Vector; 
 
public class ConnectionPool { 
    private String jdbcDriver = ""; // 数据库驱动 
    private String dbUrl = ""; // 数据 URL 
    private String dbUsername = ""; // 数据库用户名 
    private String dbPassword = ""; // 数据库用户密码 
    private String testTable = ""; // 测试连接是否可用的测试表名，默认没有测试表 
 
    private int initialConnections = 10; // 连接池的初始大小 
    private int incrementalConnections = 5;// 连接池自动增加的大小 
    private int maxConnections = 50; // 连接池最大的大小 
    private Vector connections = null; // 存放连接池中数据库连接的向量 , 初始时为 null 
    // 它中存放的对象为 PooledConnection 型 
 
    /** 
     * 构造函数 
     * 
     * @param jdbcDriver 
     *            String JDBC 驱动类串 
     * @param dbUrl 
     *            String 数据库 URL 
     * @param dbUsername 
     *            String 连接数据库用户名 
     * @param dbPassword 
     *            String 连接数据库用户的密码 
     * 
     */ 
    public ConnectionPool(String jdbcDriver, String dbUrl, String dbUsername, 
                          String dbPassword) { 
        this.jdbcDriver = jdbcDriver; 
        this.dbUrl = dbUrl; 
        this.dbUsername = dbUsername; 
        this.dbPassword = dbPassword; 
    } 
 
    /** 
     * 返回连接池的初始大小 
     * 
     * @return 初始连接池中可获得的连接数量 
     */ 
    public int getInitialConnections() { 
        return this.initialConnections; 
    } 
    /** 
     * 设置连接池的初始大小 
     * 
     * @param 用于设置初始连接池中连接的数量 
     */ 
    public void setInitialConnections(int initialConnections) { 
        this.initialConnections = initialConnections; 
    } 
    /** 
     * 返回连接池自动增加的大小 、 
     * 
     * @return 连接池自动增加的大小 
     */ 
    public int getIncrementalConnections() { 
        return this.incrementalConnections; 
    } 
    /** 
     * 设置连接池自动增加的大小 
     * 
     * @param 连接池自动增加的大小 
     */ 
 
    public void setIncrementalConnections(int incrementalConnections) { 
        this.incrementalConnections = incrementalConnections; 
    } 
    /** 
     * 返回连接池中最大的可用连接数量 
     * 
     * @return 连接池中最大的可用连接数量 
     */ 
    public int getMaxConnections() { 
        return this.maxConnections; 
    } 
    /** 
     * 设置连接池中最大可用的连接数量 
     * 
     * @param 设置连接池中最大可用的连接数量值 
     */ 
    public void setMaxConnections(int maxConnections) { 
        this.maxConnections = maxConnections; 
    } 
 
    /** 
     * 获取测试数据库表的名字 
     * 
     * @return 测试数据库表的名字 
     */ 
 
    public String getTestTable() { 
        return this.testTable; 
    } 
 
    /** 
     * 设置测试表的名字 
     * 
     * @param testTable 
     *            String 测试表的名字 
     */ 
 
    public void setTestTable(String testTable) { 
        this.testTable = testTable; 
    } 
 
    /** 
     * 
     * 创建一个数据库连接池，连接池中的可用连接的数量采用类成员 initialConnections 中设置的值 
     */ 
 
    public synchronized void createPool() throws Exception { 
        // 确保连接池没有创建 
        // 如果连接池己经创建了，保存连接的向量 connections 不会为空 
        if (connections != null) { 
            return; // 如果己经创建，则返回 
        } 
        // 实例化 JDBC Driver 中指定的驱动类实例 
        Driver driver = (Driver) (Class.forName(this.jdbcDriver).newInstance()); 
        DriverManager.registerDriver(driver); // 注册 JDBC 驱动程序 
        // 创建保存连接的向量 , 初始时有 0 个元素 
        connections = new Vector(); 
        // 根据 initialConnections 中设置的值，创建连接。 
        createConnections(this.initialConnections); 
        // System.out.println(" 数据库连接池创建成功！ "); 
    } 
 
    /** 
     * 创建由 numConnections 指定数目的数据库连接 , 并把这些连接 放入 connections 向量中 
     * 
     * @param numConnections 
     *            要创建的数据库连接的数目 
     */ 
 
    private void createConnections(int numConnections) throws SQLException { 
        // 循环创建指定数目的数据库连接 
        for (int x = 0; x < numConnections; x++) { 
            // 是否连接池中的数据库连接的数量己经达到最大？最大值由类成员 maxConnections 
            // 指出，如果 maxConnections 为 0 或负数，表示连接数量没有限制。 
            // 如果连接数己经达到最大，即退出。 
            if (this.maxConnections > 0 
            && this.connections.size() >= this.maxConnections) { 
                break; 
            } 
            // add a new PooledConnection object to connections vector 
            // 增加一个连接到连接池中（向量 connections 中） 
            try { 
                connections.addElement(new PooledConnection(newConnection())); 
            } catch (SQLException e) { 
                System.out.println(" 创建数据库连接失败！ " + e.getMessage()); 
                throw new SQLException(); 
            } 
            // System.out.println(" 数据库连接己创建 ......"); 
        } 
    } 
    /** 
     * 创建一个新的数据库连接并返回它 
     * 
     * @return 返回一个新创建的数据库连接 
     */ 
    private Connection newConnection() throws SQLException { 
        // 创建一个数据库连接 
        Connection conn = DriverManager.getConnection(dbUrl, dbUsername, 
        dbPassword); 
        // 如果这是第一次创建数据库连接，即检查数据库，获得此数据库允许支持的 
        // 最大客户连接数目 
        // connections.size()==0 表示目前没有连接己被创建 
        if (connections.size() == 0) { 
            DatabaseMetaData metaData = conn.getMetaData(); 
            int driverMaxConnections = metaData.getMaxConnections(); 
            // 数据库返回的 driverMaxConnections 若为 0 ，表示此数据库没有最大 
            // 连接限制，或数据库的最大连接限制不知道 
            // driverMaxConnections 为返回的一个整数，表示此数据库允许客户连接的数目 
            // 如果连接池中设置的最大连接数量大于数据库允许的连接数目 , 则置连接池的最大 
            // 连接数目为数据库允许的最大数目 
            if (driverMaxConnections > 0 
            && this.maxConnections > driverMaxConnections) { 
                this.maxConnections = driverMaxConnections; 
            } 
        } 
        return conn; // 返回创建的新的数据库连接 
    } 
 
    /** 
     * 通过调用 getFreeConnection() 函数返回一个可用的数据库连接 , 如果当前没有可用的数据库连接，并且更多的数据库连接不能创 
     * 建（如连接池大小的限制），此函数等待一会再尝试获取。 
     * 
     * @return 返回一个可用的数据库连接对象 
     */ 
 
    public synchronized Connection getConnection() throws SQLException { 
        // 确保连接池己被创建 
        if (connections == null) { 
            return null; // 连接池还没创建，则返回 null 
        } 
        Connection conn = getFreeConnection(); // 获得一个可用的数据库连接 
        // 如果目前没有可以使用的连接，即所有的连接都在使用中 
        while (conn == null) { 
            // 等一会再试 
            // System.out.println("Wait"); 
            wait(250); 
            conn = getFreeConnection(); // 重新再试，直到获得可用的连接，如果 
            // getFreeConnection() 返回的为 null 
            // 则表明创建一批连接后也不可获得可用连接 
        } 
        return conn;// 返回获得的可用的连接 
    } 
 
    /** 
     * 本函数从连接池向量 connections 中返回一个可用的的数据库连接，如果 当前没有可用的数据库连接，本函数则根据 
     * incrementalConnections 设置 的值创建几个数据库连接，并放入连接池中。 如果创建后，所有的连接仍都在使用中，则返回 null 
     * 
     * @return 返回一个可用的数据库连接 
     */ 
    private Connection getFreeConnection() throws SQLException { 
        // 从连接池中获得一个可用的数据库连接 
        Connection conn = findFreeConnection(); 
        if (conn == null) { 
            // 如果目前连接池中没有可用的连接 
            // 创建一些连接 
            createConnections(incrementalConnections); 
            // 重新从池中查找是否有可用连接 
            conn = findFreeConnection(); 
            if (conn == null) { 
                // 如果创建连接后仍获得不到可用的连接，则返回 null 
                return null; 
            } 
        } 
        return conn; 
    } 
 
    /** 
     * 查找连接池中所有的连接，查找一个可用的数据库连接， 如果没有可用的连接，返回 null 
     * 
     * @return 返回一个可用的数据库连接 
     */ 
 
    private Connection findFreeConnection() throws SQLException { 
        Connection conn = null; 
        PooledConnection pConn = null; 
        // 获得连接池向量中所有的对象 
        Enumeration enumerate = connections.elements(); 
        // 遍历所有的对象，看是否有可用的连接 
        while (enumerate.hasMoreElements()) { 
            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement(); 
            if (!pConn.isBusy()) { 
                // 如果此对象不忙，则获得它的数据库连接并把它设为忙 
                conn = pConn.getConnection(); 
                pConn.setBusy(true); 
                // 测试此连接是否可用 
                if (!testConnection(conn)) { 
                    // 如果此连接不可再用了，则创建一个新的连接， 
                    // 并替换此不可用的连接对象，如果创建失败，返回 null 
                    try { 
                        conn = newConnection(); 
                    } catch (SQLException e) { 
                        System.out.println(" 创建数据库连接失败！ " + e.getMessage()); 
                        return null; 
                    } 
                    pConn.setConnection(conn); 
                } 
                break; // 己经找到一个可用的连接，退出 
            } 
        } 
        return conn;// 返回找到到的可用连接 
    } 
 
    /** 
     * 测试一个连接是否可用，如果不可用，关掉它并返回 false 否则可用返回 true 
     * 
     * @param conn 
     *            需要测试的数据库连接 
     * @return 返回 true 表示此连接可用， false 表示不可用 
     */ 
 
    private boolean testConnection(Connection conn) { 
        try { 
            // 判断测试表是否存在 
            if (testTable.equals("")) { 
                // 如果测试表为空，试着使用此连接的 setAutoCommit() 方法 
                // 来判断连接否可用（此方法只在部分数据库可用，如果不可用 , 
                // 抛出异常）。注意：使用测试表的方法更可靠 
                conn.setAutoCommit(true); 
            } else {// 有测试表的时候使用测试表测试 
                // check if this connection is valid 
                Statement stmt = conn.createStatement(); 
                stmt.execute("select count(*) from " + testTable); 
            } 
        } catch (SQLException e) { 
            // 上面抛出异常，此连接己不可用，关闭它，并返回 false; 
            closeConnection(conn); 
            return false; 
        } 
        // 连接可用，返回 true 
        return true; 
    } 
 
    /** 
     * 此函数返回一个数据库连接到连接池中，并把此连接置为空闲。 所有使用连接池获得的数据库连接均应在不使用此连接时返回它。 
     * 
     * @param 需返回到连接池中的连接对象 
     */ 
 
    public void returnConnection(Connection conn) { 
        // 确保连接池存在，如果连接没有创建（不存在），直接返回 
        if (connections == null) { 
            System.out.println(" 连接池不存在，无法返回此连接到连接池中 !"); 
            return; 
        } 
        PooledConnection pConn = null; 
        Enumeration enumerate = connections.elements(); 
        // 遍历连接池中的所有连接，找到这个要返回的连接对象 
        while (enumerate.hasMoreElements()) { 
            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement(); 
            // 先找到连接池中的要返回的连接对象 
            if (conn == pConn.getConnection()) { 
                // 找到了 , 设置此连接为空闲状态 
                pConn.setBusy(false); 
                break; 
            } 
        } 
    } 
 
    /** 
     * 刷新连接池中所有的连接对象 
     * 
     */ 
 
    public synchronized void refreshConnections() throws SQLException { 
        // 确保连接池己创新存在 
        if (connections == null) { 
            System.out.println(" 连接池不存在，无法刷新 !"); 
            return; 
        } 
        PooledConnection pConn = null; 
        Enumeration enumerate = connections.elements(); 
        while (enumerate.hasMoreElements()) { 
            // 获得一个连接对象 
            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement(); 
            // 如果对象忙则等 5 秒 ,5 秒后直接刷新 
            if (pConn.isBusy()) { 
                wait(5000); // 等 5 秒 
            } 
            // 关闭此连接，用一个新的连接代替它。 
            closeConnection(pConn.getConnection()); 
            pConn.setConnection(newConnection()); 
            pConn.setBusy(false); 
        } 
    } 
 
    /** 
     * 关闭连接池中所有的连接，并清空连接池。 
     */ 
 
    public synchronized void closeConnectionPool() throws SQLException { 
        // 确保连接池存在，如果不存在，返回 
        if (connections == null) { 
            System.out.println(" 连接池不存在，无法关闭 !"); 
            return; 
        } 
        PooledConnection pConn = null; 
        Enumeration enumerate = connections.elements(); 
        while (enumerate.hasMoreElements()) { 
            pConn = (PooledConnection) enumerate.nextElement(); 
            // 如果忙，等 5 秒 
            if (pConn.isBusy()) { 
                wait(5000); // 等 5 秒 
            } 
            // 5 秒后直接关闭它 
            closeConnection(pConn.getConnection()); 
            // 从连接池向量中删除它 
            connections.removeElement(pConn); 
        } 
        // 置连接池为空 
        connections = null; 
    } 
 
    /** 
     * 关闭一个数据库连接 
     * 
     * @param 需要关闭的数据库连接 
     */ 
 
    private void closeConnection(Connection conn) { 
        try { 
            conn.close(); 
        } catch (SQLException e) { 
            System.out.println(" 关闭数据库连接出错： " + e.getMessage()); 
        } 
    } 
    /** 
     * 使程序等待给定的毫秒数 
     * 
     * @param 给定的毫秒数 
     */ 
 
    private void wait(int mSeconds) { 
        try { 
            Thread.sleep(mSeconds); 
        } catch (InterruptedException e) { 
        } 
    } 
    /** 
     * 
     * 内部使用的用于保存连接池中连接对象的类 此类中有两个成员，一个是数据库的连接，另一个是指示此连接是否 正在使用的标志。 
     */ 
 
    class PooledConnection { 
        Connection connection = null;// 数据库连接 
        boolean busy = false; // 此连接是否正在使用的标志，默认没有正在使用 
 
        // 构造函数，根据一个 Connection 构告一个 PooledConnection 对象 
        public PooledConnection(Connection connection) { 
            this.connection = connection; 
        } 
 
        // 返回此对象中的连接 
        public Connection getConnection() { 
            return connection; 
        } 
 
        // 设置此对象的，连接 
        public void setConnection(Connection connection) { 
            this.connection = connection; 
        } 
 
        // 获得对象连接是否忙 
        public boolean isBusy() { 
            return busy; 
        } 
 
        // 设置对象的连接正在忙 
        public void setBusy(boolean busy) { 
            this.busy = busy; 
        } 
    } 
 
}

/*连接池工具类，返回唯一的一个数据库连接池对象,单例模式*/ 
public class ConnectionPoolUtils { 
    private ConnectionPoolUtils() {}; //私有静态方法 
    private static ConnectionPool poolInstance = null; 
    public static ConnectionPool GetPoolInstance() { 
        if(poolInstance == null) { 
            poolInstance = new ConnectionPool( 
                "com.mysql.jdbc.Driver", 
                "jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8", 
                "root", "123456"); 
            try { 
                poolInstance.createPool(); 
            } catch (Exception e) { 
                // TODO Auto-generated catch block 
                e.printStackTrace(); 
            } 
        } 
        return poolInstance; 
    } 
}

import java.sql.Connection; 
import java.sql.DriverManager; 
import java.sql.ResultSet; 
import java.sql.SQLException; 
import java.sql.Statement; 
 
 
public class ConnectionTest { 
 
    /** 
     * @param args 
     * @throws Exception 
     */ 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
        try { 
            /*使用连接池创建100个连接的时间*/ 
            /*// 创建数据库连接库对象 
            ConnectionPool connPool = new ConnectionPool("com.mysql.jdbc.Driver","jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root", "123456"); 
            // 新建数据库连接库 
            connPool.createPool();*/ 
 
            ConnectionPool  connPool=ConnectionPoolUtils.GetPoolInstance();//单例模式创建连接池对象 
            // SQL测试语句 
            String sql = "Select * from pet"; 
            // 设定程序运行起始时间 
            long start = System.currentTimeMillis(); 
            // 循环测试100次数据库连接 
            for (int i = 0; i < 100; i++) { 
                Connection conn = connPool.getConnection(); // 从连接库中获取一个可用的连接 
                Statement stmt = conn.createStatement(); 
                ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql); 
                while (rs.next()) { 
                    String name = rs.getString("name"); 
                    //  System.out.println("查询结果" + name); 
                } 
                rs.close(); 
                stmt.close(); 
                connPool.returnConnection(conn);// 连接使用完后释放连接到连接池 
            } 
            System.out.println("经过100次的循环调用，使用连接池花费的时间:"+ (System.currentTimeMillis() - start) + "ms"); 
            // connPool.refreshConnections();//刷新数据库连接池中所有连接，即不管连接是否正在运行，都把所有连接都释放并放回到连接池。注意：这个耗时比较大。 
            connPool.closeConnectionPool();// 关闭数据库连接池。注意：这个耗时比较大。 
            // 设定程序运行起始时间 
            start = System.currentTimeMillis(); 
 
            /*不使用连接池创建100个连接的时间*/ 
            // 导入驱动 
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); 
            for (int i = 0; i < 100; i++) { 
                // 创建连接 
                Connection conn = DriverManager.getConnection( 
                    "jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root", "123456"); 
                Statement stmt = conn.createStatement(); 
                ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql); 
                while (rs.next()) { 
                } 
                rs.close(); 
                stmt.close(); 
                conn.close();// 关闭连接 
            } 
            System.out.println("经过100次的循环调用，不使用连接池花费的时间:" 
            + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms"); 
        } catch (SQLException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } catch (ClassNotFoundException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
}