本文主要介绍基于MySQL、使用C++语言实现数据库连接池的方法。

1. 准备依赖的文件

我们利用 MySQL 提供的“mysql-connector-c++”以及 boost 编写数据库连接池。

1.1 mysql-connector-c++安装

“mysql-connector-c++”可以从 MySQL 的官网上下载，如下图：

说明：

上图中的链接为（https://dev.mysql.com/downloads/connector/cpp/），此链接后续可能会改变；
需要根据实际情况（如 OS 及其版本）选择对应的发行版；

在上述页面中下载下来的文件，直接包含了“mysql-connector”的头文件和共享库，如下：

注意：“mysql-connector”提供的头文件“mysql_connection.h”放在了“jdbc”目录下（如上图），本文虽然使用的是C++语言，但是也需要连接该头文件。

1.2 boost安装

使用 yum 直接安装，如下：

yum install boost-devel.x86_64

2. 示例代码

数据库连接池头文件（connection_pool.h），代码如下：

#ifndef __CONNECTION_POOL_H__
#define __CONNECTION_POOL_H__#include <mysql_connection.h>
#include <mysql_driver.h>
#include <cppconn/exception.h>
#include <cppconn/driver.h>
#include <cppconn/connection.h>
#include <cppconn/resultset.h>
#include <cppconn/prepared_statement.h>
#include <cppconn/statement.h>
#include <pthread.h>
#include <list>
#include <string>using namespace std;
using namespace sql;class ConnPool
{
public:~ConnPool();// 获取数据库连接Connection* GetConnection();// 将数据库连接放回到连接池的容器中void ReleaseConnection(Connection *conn);// 获取数据库连接池对象static ConnPool* GetInstance();private:// 当前已建立的数据库连接数量int curSize;// 连接池定义的最大数据库连接数int maxSize;string username;string password;string url;// 连接池容器list<Connection*> connList;// 线程锁pthread_mutex_t lock;static ConnPool* connPool;Driver* driver;// 创建一个连接Connection* CreateConnection();// 初始化数据库连接池void InitConnection(int iInitialSize);// 销毁数据库连接对象void DestoryConnection(Connection *conn);// 销毁数据库连接池void DestoryConnPool();// 构造方法ConnPool(string url, string user,string password, int maxSize);
};#endif/*_CONNECTION_POOL_H */

数据库连接池实现文件（connection_pool.cpp），代码如下：

#include <stdexcept>
#include <exception>
#include <stdio.h>
#include "connection_pool.h"using namespace std;
using namespace sql;ConnPool* ConnPool::connPool = NULL;// 获取连接池对象，单例模式
ConnPool* ConnPool::GetInstance()
{if (connPool == NULL){connPool = new ConnPool("tcp://192.168.213.130:3306", "root", "", 20);}return connPool;
}// 数据库连接池的构造函数
ConnPool::ConnPool(string url, string userName, string password, int maxSize)
{this->maxSize = maxSize;this->curSize = 0;this->username = userName;this->password = password;this->url = url;try{this->driver = sql::mysql::get_driver_instance();}catch (sql::SQLException& e){perror("get driver error.\n");}catch (std::runtime_error& e){perror("[ConnPool] run time error.\n");}// 在初始化连接池时，建立一定数量的数据库连接this->InitConnection(maxSize/2);
}// 初始化数据库连接池，创建最大连接数一半的连接数量
void ConnPool::InitConnection(int iInitialSize)
{Connection* conn;pthread_mutex_lock(&lock);for (int i = 0; i < iInitialSize; i++){conn = this->CreateConnection();if (conn){connList.push_back(conn);++(this->curSize);}else{perror("Init connection error.");}}pthread_mutex_unlock(&lock);
}// 创建并返回一个连接
Connection* ConnPool::CreateConnection()
{Connection* conn;try{// 建立连接conn = driver->connect(this->url, this->username, this->password);return conn;}catch (sql::SQLException& e){perror("create connection error.");return NULL;}catch (std::runtime_error& e){perror("[CreateConnection] run time error.");return NULL;}
}// 从连接池中获得一个连接
Connection* ConnPool::GetConnection()
{Connection* con;pthread_mutex_lock(&lock);// 连接池容器中还有连接if (connList.size() > 0){// 获取第一个连接con = connList.front();// 移除第一个连接connList.pop_front();// 判断获取到的连接的可用性// 如果连接已经被关闭，删除后重新建立一个if (con->isClosed()){delete con;con = this->CreateConnection();// 如果连接为空，说明创建连接出错if (con == NULL){// 从容器中去掉这个空连接--curSize;}}pthread_mutex_unlock(&lock);return con;}// 连接池容器中没有连接else{// 当前已创建的连接数小于最大连接数，则创建新的连接if (curSize < maxSize){con = this->CreateConnection();if (con){++curSize;pthread_mutex_unlock(&lock);return con;}else{pthread_mutex_unlock(&lock);return NULL;}}// 当前建立的连接数已经达到最大连接数else{perror("[GetConnection] connections reach the max number.");pthread_mutex_unlock(&lock);return NULL;}}
}// 释放数据库连接，将该连接放回到连接池中
void ConnPool::ReleaseConnection(sql::Connection* conn)
{if (conn){pthread_mutex_lock(&lock);connList.push_back(conn);pthread_mutex_unlock(&lock);}
}// 数据库连接池的析构函数
ConnPool::~ConnPool()
{this->DestoryConnPool();
}// 销毁连接池，需要先销毁连接池的中连接
void ConnPool::DestoryConnPool()
{list<Connection*>::iterator itCon;pthread_mutex_lock(&lock);for (itCon = connList.begin(); itCon != connList.end(); ++itCon){// 销毁连接池中的连接this->DestoryConnection(*itCon);}curSize = 0;// 清空连接池中的连接connList.clear();pthread_mutex_unlock(&lock);
}// 销毁数据库连接
void ConnPool::DestoryConnection(Connection* conn)
{if (conn){try{// 关闭连接conn->close();}catch(sql::SQLException& e){perror(e.what());}catch(std::exception& e){perror(e.what());}// 删除连接delete conn;}
}

数据库连接池测试代码（test_dbpool.cpp）：

#include "connection_pool.h"//初始化连接池
ConnPool *connpool = ConnPool::GetInstance();int main(int argc, char* argv[])
{Connection *con;Statement *state;ResultSet *result;// 从连接池中获取连接con = connpool->GetConnection();for (int i = 0; i < 100; i++){state = con->createStatement();state->execute("use testdb");// 查询数据库result = state->executeQuery("select * from roles");// 打印数据库查询结果cout << "================================" << endl;while (result->next()){int nRoleId = result->getInt("role_id");string strOccupation = result->getString("occupation");string strCamp = result->getString("camp");cout << nRoleId << " , " << strOccupation << " , " << strCamp << endl;}cout << "i is: " << i << endl;cout << "================================" << endl;}delete result;delete state;connpool->ReleaseConnection(con);return 0;
}

编译上述文件，生成数据库连接池测试程序，如下：

g++ -o test_dbpool test_dbpool.cpp connection_pool.cpp -I /opt/liitdar/mysql-connector-c++-8.0.11-linux-el7-x86-64bit/include/jdbc/ -L /opt/liitdar/mysql-connector-c++-8.0.11-linux-el7-x86-64bit/lib64/ -lmysqlcppconn

执行上面生成的测试程序，命令如下：

./test_dbpool

程序执行（部分）结果如下：

上述结果表明我们编写的数据库连接池正常运行了。

3. 总结

这里对数据库连接池的实现代码进行简单地总结。

3.1 存放空闲连接的容器

数据库连接池头文件（connection_pool.h）中定义了一个list容器 connList ，使用 connList 存放空闲的连接。

3.2 线程锁

在对 connList 内的连接进行操作的时候，需要通过加锁来保证程序的安全性，所以头文件中定义了一个线程锁 lock ，通过使用 lock 保证同一时间只能有一个线程对容器 connList 进行操作。

3.3 单例模式

由于连接池类 ConnPool 要统一管理系统中的所有连接，所以在整个系统中只需要维护一个连接池对象。如果系统中定义了多个连接池对象，那么每一个对象都可以建立 maxSize 个连接，在这种情况下使用连接池没有任何意义（与不使用连接池效果一样），也破环了通过连接池统一管理系统中连接的初衷，所以数据库连接池需要使用单例模式编写连接池类：单例模式确保一个类只有一个实例，该类自己进行实例化，并且向整个系统提供这个实例。

在头文件 connection_pool.h 中，我们定义了一个静态的连接池对象 connPool ，连接池类 ConnPool 提供一个静态的公共方法 GetInstance() ，外部程序通过调用这个方法来获得连接池对象。由于把连接池类 ConnPool 的构造函数定义为私有的，所以外部的应用程序不能够通过 new 的方式来实例化连接池类，只能通过 GetInstance() 方法获得连接池对象。在 GetInstance() 方法中，需要判断连接池类中定义的连接池对象 connPool 是否为“NULL”，若为“NULL”则调用私有构造函数实例化 connPool ；若不为“NULL”，则直接返回 connPool ，这样就实现了连接池类的单例模式，从而保证了系统运行过程中只建立一个连接池类的实例对象。

3.4 连接池的初始化

在实例化连接池类的对象 connPool 时，要对连接池做一些初始化操作，即建立一定数量的数据库连接。本文的程序通过 void InitConnection(int iInitialSize) 方法对连接池进行初始化，创建 iInitialSize 个连接，并且将这些连接放到连接池中的容器 connList 中，每新建一个连接，当前已建立的连接数 curSize 就加1。

3.5 从连接池中获取连接

当程序进行访问数据库时，需要从连接池中获取一个连接，本文是通过 GetConnection() 方法实现的，大致步骤如下：

1. 首先判断容器中是否还有空闲连接，如果有，则取出容器中的第一个连接，并且将该连接从容器中移除；

1.1 判断上一步中获得的连接是否已经关闭，如果已关闭，则回收该连接的内存空间，并且重新创建一个连接，然后判断新创建的连接是否为空，如果为空，则需要将已经建立连接的数量减1，去掉这个空连接（也可以说是前面已经关闭的连接）。

2. 如果容器中已经没有空闲连接了，则要判断当前的 curSize 值是否已经达到规定的最大连接数 maxSize ；

2.1 如果小于 maxSize ，就建立一个新的连接，同时 ++curSize

2.2 如果不小于 maxSize ，则等待其他数据库访问请求释放数据库连接。

3.6 将连接放回到连接池中

连接使用完后，需要将该连接放回连接池中，本文通过 void ReleaseConnection(Connection *conn) 方法实现。该方法的具体实现就是将传进来的数据库连接（重新）添加到连接池的容器 connList 中。

3.7 销毁连接池

当程序需要销毁数据库连接池（回收连接池的内存空间）时，需要先关闭、销毁连接池中的连接（回收连接池中所有连接的内存空间），然后再释放连接池对象的内存空间（即容器的 clear 操作）。

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