1 概述

应用程序建立与数据库的连接其实是一项开销很大的工作，其中涉及网络连接的建立、会话的建立、数据库端与应用程序的适配等诸多操作。因此，大部分情况下我们会选择将数据库连接进行池化管理。

连接池基本的思想是在系统初始化的时候，将数据库连接作为对象存储在内存中，当用户需要访问数据库时，并非建立一个新的连接，而是从连接池中取出一个已建立的空闲连接对象。使用完毕后，用户也并非将连接关闭，而是将连接放回连接池中，以供下一个请求访问使用。而连接的建立、断开都由连接池自身来管理。

同时，还可以通过设置连接池的参数来控制连接池中的初始连接数、连接的上下限数以及每个连接的最大使用次数、最大空闲时间等等。也可以通过其自身的管理机制来监视数据库连接的数量、使用情况等。此外，大部分数据库连接池还提供了不同SQL Dialect的适配、查询缓存、性能监控、插件扩展等特性，进一步丰富了数据库连接池的功能。

2 整体架构

HikariCP与Druid同属于第二代连接池，但前者代码与结构极其精简。只需要从其核心类HikariPool入手，就可以把整体架构梳理出来。HikariCP启动时首先根据用户配置创建HikariConfig类，然后通过JDBC驱动加载DataSource，加载完成后根据配置初始化连接池，然后创建连接。连接的创建回收都是通过独立的线程池来异步处理的，同时还是用一个定时线程池来处理连接泄漏和数据监控统计的任务。所有的连接以PoolEntry的形式存储在ConcurrentBag中，每个PoolEntry对应一个被HikariCP代理的JDBC连接。

3 连接管理

3.1 申请连接

HikariPool负责对资源连接进行管理，而ConcurrentBag则是作为物理连接的共享资源站，PoolEntry则是对物理连接的一对一封装。PoolEntry通过borrow方法从bag中取出，之后通过PoolEntry.createProxyConnection调用工厂类生成HikariProxyConnection返回。

hikaricp_getconnection

3.2 归还连接

HikariProxyConnection调用close方法时实际上通过代理调用了PooleEntry的recycle方法，之后通过HikariPool调用了ConcurrentBag的requite放回。(poolEntry通过borrow从bag中取出，再通过requite放回。资源成功回收)。

hikaricp_close.png

3.3 创建连接

HikariCP中通过独立的线程池addConnectionExecutor进行新连接的生成，连接生成方法为PoolEntryCreator。物理链接的生成只由PoolBase的newConnection()实现，之后封装成PoolEntry，通过Bag的add方法加入ConcurrentBag。当ConcurrentBag存在等待线程，或者有连接被关闭时，会触发IBagItemListener的addBagItem(wait)方法，调用PoolEntryCreator进行新连接的生成。

hikaricp_createPoolEntry.png

3.4 回收连接

closeConnectionExecutor关闭连接后，会调用fillPool()方法对连接池进行连接填充。同时HikariPool提供evictConnection(Connection)方法对物理连接进行手动关闭。虽然连接池提供了直接回收连接的接口，但对于开发者来说一般不需要显示调用，只有连接本身状态异常或者连接池shutdown的时候才需要回收连接。

hikaricp_evict.png

4 数据结构

4.1 ConcurrentBag

ConcurrentBag内部同时使用了ThreadLocal和CopyOnWriteArrayList来存储元素，其中CopyOnWriteArrayList是线程共享的。ConcurrentBag采用了queue-stealing的机制获取元素：首先尝试从ThreadLocal中获取属于当前线程的元素来避免锁竞争，如果没有可用元素则扫描公共集合、再次从共享的CopyOnWriteArrayList中获取。(ThreadLocal列表中没有被使用的items在借用线程没有属于自己的时候，是可以被“窃取”的)

ThreadLocal和CopyOnWriteArrayList在ConcurrentBag中都是成员变量，线程间不共享，避免了伪共享(false sharing)的发生。

 //负责存放ConcurrentBag中全部用于出借的资源 private final CopyOnWriteArrayList sharedList; //是否使用弱引用的标志位 private final boolean weakThreadLocals; //用于加速线程本地化资源访问 private final ThreadLocal> threadList; //任务窃取时的事件监听器 private final IBagStateListener listener; //等待资源交接的线程计数器 private final AtomicInteger waiters; private volatile boolean closed; //用于存在资源等待线程时的第一手资源交接 private final SynchronousQueue handoffQueue;

ConcurrentBag的添加和删除方法比较简单，直接对sharedList进行添加操作，同时尝试通过handoffQueue交接新添加的Connection；而删除时则先CAS修改Connection的状态，如果操作成功才会移除。

public void add(final T bagEntry){ if (closed) { LOGGER.info("ConcurrentBag has been closed, ignoring add()"); throw new IllegalStateException("ConcurrentBag has been closed, ignoring add()"); } sharedList.add(bagEntry);//新添加的资源优先放入CopyOnWriteArrayList // 自旋等待直到将资源交到某个等待线程后才返回(SynchronousQueue) while (waiters.get() > 0 && !handoffQueue.offer(bagEntry)) { yield(); }}public boolean remove(final T bagEntry){// 如果资源正在使用且无法进行状态切换，则返回失败 if (!bagEntry.compareAndSet(STATE_IN_USE, STATE_REMOVED) && !bagEntry.compareAndSet(STATE_RESERVED, STATE_REMOVED) && !closed) { LOGGER.warn("Attempt to remove an object from the bag that was not borrowed or reserved: {}