系统设计

数据库连接池技术的设计思想非常简单，先将数据库连接作为对象存储在一个Vector对象中，Vector 类可以实现可增长的对象“数组”。Vector 的大小可以根据需要增大或缩小，以适应创建 Vector 后进行添加或移除项的操作。这里主要包含使用的连接（nowConnections）和未使用的连接（freeConnections）两个Vector类创建的对象，创建Vector对象的方法如下：

public DBConnectionPool(Vectorconnections)
{
freeConnections = new Vector();
nowConnections = new Vector();
}

当外部程序向数据库申请建立连接后，系统会调用nowConnections.add( )方法，此时已用连接计数器加1，相应的，调用freeConnections.remove( )方法，此时空闲连接计数器减1，对于这样的引用计数法将会在后面的章节中具体描述。这样，不同的数据库访问请求就可以共享这些连接，并通过复用这些已经建立的数据库连接，克服传统开发模式对数据库操作的缺点。另外，采用超时判断（timeout）机制，等待应用程序对连接的释放或者调用Connection.close（）方法主动释放连接，能极大地节省系统资源和用户等待时间。而实现连接池时，当应用程序调用Connection.close( )试图去关闭数据库连接时，这时需要有一个通告给连接池实现模块，通告对当前的数据库物理连接（DBConnectionPool 对象）进行重用。为了使连接池实现模块能得到这种“通告”，连接池实现模块必须实现ConnectionEventListener接口，而且同时需要注册成为DBConnectionPool对象的监听者。连接池实现模块接受到此通告后，不是真正意义上的物理关闭，而是将DBConnectionPool对象返回到池中进行重用。从上面的介绍，可以看出连接池技术的关键就是其自身的管理机制，结合连接池工作的基本原理，通过下图展现出一个连接池系统的总体设计框架。

1.1 连接池中的关键类设计
一个连接池应用的设计，需要几个关键部分作为支撑，其中最为重要的是DBConnectionPool类和DBConnectionManager类，他们对连接的建立、管理、释放起决定性作用。大体作用列举如下：

1、一个DBConnectionPool类，该类负责从连接池获取(或创建)连接、将连接返回给连接池、空闲连接的超时等待、系统关闭时释放所有资源并关闭所有连接。

2、一个DataSourceProviderServlet类，该类负责通过上下文环境读取配置文件后装载和注册JDBC驱动、数据库名等。

3、一个DBConnectionManager类，该类负责按预先指定的最大连接池数连初始化连接池、创建DBConnectionPool对象provider、当所有的连接客户退出后，关闭全部连接。

4、DBconfig.properties属性文件，该文件中包含了数据库驱动（DriverName）、数据库URL、数据库表空间名（User）、表空间密码（Password）、连接池最大连接数（maxConnections）。

5、即为应用程序对连接池中的连接的调用和释放，应用程序退出后连接池的关闭。

将以上5个部分串连起来，即是本连接池的简单设计流程。首先应用程序向连接池申请连接，就需要通过DBConnectionPool类、DBConnectionManager类对连接池初始化，并且还需要DataSourceProviderServlet类的帮助读取DBconfig.properties文件中的属性，加载和注册JDBC驱动、数据库名等，连接池才能初始化成功。之后通过DBConnectionPool类监视、管理应用程序调用、释放的数据库连接，并通过该类的cp对象将连接使用情况反映在页面上。连接池管理程序得到某个连接，而其他线程就不会得到这个数据库连接了，此线程使用结束后，该线程将连接交还给连接池管理程序，以分配给其他等待连接的请求线程。这里连接池充分利用Java的线程同步机理，使当前服务线程处于等待状态，直至有空闲的连接出现。最后当应用程序退出时，通过DBConnectionManager类负责连接池的关闭。

1.2 连接池中的管理机制
应用程序开发中“三分技术、七分管理”的思想在连接池的配置中同样得以体现，如何从连接池中取得连接，何时释放连接、如何释放连接等问题还需要为连接池配置更为复杂的管理机制，连接池流程的管理如下图所示，这些属性定义了连接池与其中每个连接的有效状态值。连接池的自我管理，实际上就是通过定时的对每个连接的状态、连接的数量进行判断而进行相应操作。

系统实现

1.1 连接池的建立
应用程序中建立的连接池其实是一个静态的。所谓静态连接池是指连接池中的连接在系统初始化时就已分配好，且不能随意关闭连接。Java中提供了很多容器类可以方便的构建连接池，如：Vector、Stack、Servlet、Bean等，通过读取连接属性文件DBconfig.properties与数据库实例建立连接。(该属性文件中包含了连接数据库的URL、数据库驱动、数据库表空间、数据库表空间密码、连接池最大连接数)在系统初始化时，根据相应的配置创建连接并放置在连接池中，这些对象作为系统可分配的自由连接，以后所使用的连接都是从连接池中获得，这样就避免了随意建立连接，关闭连接所带来的资源浪费。

连接池初始化如下：

publicDBConnectionPool(Vector connections)
{
FreeConnections = new Vector();
nowConnections = new Vector();
freeConnections = connections;
maxConnections =freeConnections.size();
}
本连接池的建立使用输入流，通过上下文环境，读取配置文件（Dbconfig.Prooperties）里预先设置的参数，部分代码如下：
public voidcontextInitialized(ServletContextEvent event)
{
Properties ps = new Properties();
Vector connections = new Vector();
ServletContext context =event.getServletContext();
try
{
//使用输入流，读取配置文件里的各种参数
InputStreaminput = getClass().getResourceAsStream("/DBconfig.properties");
ps.load(input);
input.close();
url = (String)ps.get(“url”);
user = (String)ps.get(“user”);
passWord = (String)ps.get(“passWord”);
DriverName = (String)ps.get(“DriverName”);
maxConnections=Integer.parseInt(((String)ps.get(“maxConnections”)).trim(), 10);
System.out.println(user);
//循环加入取得的连接到Vector中
for (int i = 0; i <maxConnections; i++)
{
//调用下面的方法，取得数据库连接，并放入到Vector中
connections.add(getConnection(url,user,passWord,DriverName));
}
}
catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
//放到服务器的上下文环境中
context.setAttribute(“CONNECTOR”,new DBConnectionPool(connections));
}

连接池初始化参数通过页面设置写入DBconfig.properties文件中，如下图所示：
1.1 连接池的管理
连接池管理策略是连接池机制的核心。当连接池建立后，如何对连接池中的连接进行管理，解决好连接池内连接的分配和释放，对系统的性能有很大的影响。连接的合理分配、释放可提高连接的复用，降低了系统建立新连接的开销，同时也加速了用户的访问速度。下面介绍连接池中连接的分配、释放策略。

连接池的分配、释放策略对于有效复用连接非常重要。就一般情况而言，当客户释放数据库连接时，先判断该连接的引用次数是否超过了规定值，如果超过就删除该连接，并判断当前连接池内总的连接数是否小于minConn（最小连接数），若小于就将连接池充满；如果没超过就将该连接标记为开放状态，可供再次复用。可以看出正是这套策略保证了数据库连接的有效复用，避免频繁地建立、释放连接所带来的系统资源开销。我们采用的方法是一个很有名的设计模式：Reference Counting（引用记数）。该模式在复用资源方面应用的非常广泛，把该方法运用到对于连接的分配释放上，为每一个数据库连接，保留一个引用记数，用来记录该连接的使用者的个数。具体的实现方法是：

publicsynchronized Connection getConnection(int TimeOut)
{
Connection con = null;
if (freeConnections.size() <= 0)
{
System.out.println(“连接失败，由于数据库连接池中无可用连接！请等待!”);
try {
newDBConnectionManager().closeAll();
}
catch (Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
}
return con;
}
else
{
Connection temp = (Connection)freeConnections.firstElement();
freeConnections.remove(temp);
nowConnections.add(temp);
return temp;
}
}

当应用程序向数据库发起连接请求时，会检查连接池中是否存在空闲的连接。如果存在空闲的连接，连接池则把空闲连接分配给客户，并将该连接做相应处理，即标记为正在使用的连接，并将引用计数加1。如果不存在空闲连接，则检查连接池里的连接数是否已经达到了最大连接数（maxConn），若没有达到就为应用程序创建一个新的连接；若达到了最大连接数，那么就需要等待连接的释放，等待连接的释放时间是由系统中预先定义好的一个超时参数（Timeout）来做判断。如果在超时等待（TimeOut）后仍没有可用的空间连接，程序上便会返回一个null值，同时抛出无空闲连接的异常给用户。

publicvoid TimeOut(int TimeOut, Connection con)
{
try {
Thread t = new Thread();
t.start();
t.run();
t.wait(TimeOut);
closeConnection(con);
t.destroy();
}
catch (Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
已用连接计数器的问题交由JSP页面中的循环来处理，每当应用程序申请一个连接时，计数器便会循环一次，部分实现代码如下：
for(int i = 0; i < cp.getNowConnections().size(); i++)
{
out.println("<fontcolor=blue>连接名称" + (i + 1) + “：”+ cp.getNowConnections().get(i) + “
”);
con =(Connection)cp.getNowConnections().get(0);
}
对于未用连接的处理与已用连接类似，部分实现代码如下：
for(int j = 0; j < cp.getFreeConnections().size(); j++)
{
out.println("<fontcolor=blue>未用连接名称" + (j + 1) + “：”+ cp.getFreeConnections().get(j) + “
”);
}

连接池的调用如下图所示，若连接已分配完毕，系统提示等待连接释放

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