MyBatis 內(nèi)置連接池原理詳解！
作者：猿java
這篇文章，我們將深入分析 MyBatis 內(nèi)置的連接池源碼，包括設(shè)計原理、類結(jié)構(gòu)，以及核心方法的實現(xiàn)等。
MyBatis 是一個流行的持久層框架，提供了一個簡單且靈活的方式來訪問數(shù)據(jù)庫，它內(nèi)置了一個連接池來管理數(shù)據(jù)庫連接。這篇文章，我們將深入分析 MyBatis 內(nèi)置的連接池源碼，包括設(shè)計原理、類結(jié)構(gòu)，以及核心方法的實現(xiàn)等。
一、連接池原理
MyBatis 內(nèi)置的連接池采用了傳統(tǒng)的 Java JDBC 連接方式，它負責(zé)管理數(shù)據(jù)庫連接的創(chuàng)建、維護和銷毀。連接池的設(shè)計可以避免每次請求數(shù)據(jù)庫時都重新創(chuàng)建連接，從而提高性能。
- 連接的創(chuàng)建與管理：MyBatis 使用PooledDataSource類來創(chuàng)建和管理數(shù)據(jù)庫連接。該類實現(xiàn)了DataSource接口，并使用標(biāo)準(zhǔn)的 JDBC API 來獲取連接。它會維護一個連接的池，每當(dāng)請求新的連接時，首先會檢查連接池中是否有可用的連接，如果有，則直接返回；如果沒有，則創(chuàng)建新的連接。
- 連接的復(fù)用：通過連接池，MyBatis可以重用已經(jīng)創(chuàng)建的連接。當(dāng)請求完成后，該連接不會被關(guān)閉，而是返回到連接池中，以便后續(xù)請求再次使用。這種方式顯著減少了創(chuàng)建連接的開銷。
- 連接的關(guān)閉與回收：在應(yīng)用程序的生命周期中，連接池還需要定期檢查并關(guān)閉超時未使用的連接，以維護資源的有效性。在 MyBatis中，可通過設(shè)置最大連接數(shù)、最大空閑時間等參數(shù)來控制。
二、核心源碼分析
Mybatis的源碼類整體結(jié)構(gòu)如下圖（本文基于 MyBatis 3.5.7）：
下面，我們具體分析幾個核心的類：
1. PooledDataSource
在 MyBatis 中，PooledDataSource 是其內(nèi)置連接池的實現(xiàn)，負責(zé)管理可重用數(shù)據(jù)庫連接。其核心概念是通過維護一組連接的池，減少頻繁創(chuàng)建和銷毀連接所帶來的性能開銷。
PooledDataSource 類在 MyBatis 的 org.apache.ibatis.datasource 包中實現(xiàn)，與多個其他類一起協(xié)同工作來管理連接。其結(jié)構(gòu)如下：
- PooledDataSource：主要的連接池類，管理連接的創(chuàng)建、分配和回收。
- PooledConnection：對每個 JDBC 連接的包裝類，封裝了 JDBC Connection 對象，管理連接的狀態(tài)。
2.初始化連接池
在構(gòu)造函數(shù)中，PooledDataSource 提供了多種方式來初始化連接池，包括一些基本參數(shù)，如數(shù)據(jù)庫 URL、用戶名和密碼，連接池的大小（默認(rèn)為10）以及最大閑置時間（默認(rèn)為30秒），這些參數(shù)可以通過 MyBatis 配置文件設(shè)置。
3.獲取連接
在 PooledDataSource 類中，定義了兩個關(guān)鍵的方法來獲取數(shù)據(jù)庫連接：
@Override
public Connection getConnection() throws SQLException {
return popConnection(dataSource.getUsername(), dataSource.getPassword()).getProxyConnection();
}
@Override
public Connection getConnection(String username, String password) throws SQLException {
return popConnection(username, password).getProxyConnection();
}這兩個方法內(nèi)部都會調(diào)用popConnection方法，源碼如下：
private PooledConnection popConnection(String username, String password) throws SQLException {
boolean countedWait = false;
PooledConnection conn = null;
long t = System.currentTimeMillis();
int localBadConnectionCount = 0;
while (conn == null) {
synchronized (state) {
if (!state.idleConnections.isEmpty()) {
// Pool has available connection
conn = state.idleConnections.remove(0);
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Checked out connection " + conn.getRealHashCode() + " from pool.");
}
} else {
// Pool does not have available connection
if (state.activeConnections.size() < poolMaximumActiveConnections) {
// Can create new connection
conn = new PooledConnection(dataSource.getConnection(), this);
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Created connection " + conn.getRealHashCode() + ".");
}
} else {
// Cannot create new connection
PooledConnection oldestActiveConnection = state.activeConnections.get(0);
long longestCheckoutTime = oldestActiveConnection.getCheckoutTime();
if (longestCheckoutTime > poolMaximumCheckoutTime) {
// Can claim overdue connection
state.claimedOverdueConnectionCount++;
state.accumulatedCheckoutTimeOfOverdueConnections += longestCheckoutTime;
state.accumulatedCheckoutTime += longestCheckoutTime;
state.activeConnections.remove(oldestActiveConnection);
if (!oldestActiveConnection.getRealConnection().getAutoCommit()) {
try {
oldestActiveConnection.getRealConnection().rollback();
} catch (SQLException e) {
log.debug("Bad connection. Could not roll back");
}
}
conn = new PooledConnection(oldestActiveConnection.getRealConnection(), this);
conn.setCreatedTimestamp(oldestActiveConnection.getCreatedTimestamp());
conn.setLastUsedTimestamp(oldestActiveConnection.getLastUsedTimestamp());
oldestActiveConnection.invalidate();
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Claimed overdue connection " + conn.getRealHashCode() + ".");
}
} else {
// Must wait
try {
if (!countedWait) {
state.hadToWaitCount++;
countedWait = true;
}
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Waiting as long as " + poolTimeToWait + " milliseconds for connection.");
}
long wt = System.currentTimeMillis();
state.wait(poolTimeToWait);
state.accumulatedWaitTime += System.currentTimeMillis() - wt;
} catch (InterruptedException e) {
break;
}
}
}
}
if (conn != null) {
// ping to server and check the connection is valid or not
if (conn.isValid()) {
if (!conn.getRealConnection().getAutoCommit()) {
conn.getRealConnection().rollback();
}
conn.setConnectionTypeCode(assembleConnectionTypeCode(dataSource.getUrl(), username, password));
conn.setCheckoutTimestamp(System.currentTimeMillis());
conn.setLastUsedTimestamp(System.currentTimeMillis());
state.activeConnections.add(conn);
state.requestCount++;
state.accumulatedRequestTime += System.currentTimeMillis() - t;
} else {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("A bad connection (" + conn.getRealHashCode() + ") was returned from the pool, getting another connection.");
}
state.badConnectionCount++;
localBadConnectionCount++;
conn = null;
if (localBadConnectionCount > (poolMaximumIdleConnections + poolMaximumLocalBadConnectionTolerance)) {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("PooledDataSource: Could not get a good connection to the database.");
}
throw new SQLException("PooledDataSource: Could not get a good connection to the database.");
}
}
}
}
}
if (conn == null) {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("PooledDataSource: Unknown severe error condition. The connection pool returned a null connection.");
}
throw new SQLException("PooledDataSource: Unknown severe error condition. The connection pool returned a null connection.");
}
return conn;
}popConnection方法會檢查當(dāng)前池中是否有可用連接：
- 如果連接池中有空閑連接，就從 idleConnections 列表中移除并返回該連接。這里使用 remove(0) 方法獲取并移除列表的第一個元素，確保獲取的是最舊的連接。
- 如果沒有空閑連接，且當(dāng)前活躍連接數(shù)小于最大活躍連接數(shù)，可以創(chuàng)建新的連接。
- 如果已有的活躍連接已達到最大數(shù)量，且沒有空閑連接，方法會檢查最舊的活躍連接的檢出時間。
- 如果超時，則將其聲明為過期連接，并嘗試獲取其持有的資源；否則，當(dāng)前線程必須等待可用連接。
- 如果必須等待連接，方法會調(diào)用 wait()，使當(dāng)前線程掛起，同時記錄等待時間和次數(shù)。
- 在成功獲得連接后，還需檢查其有效性。如果有效，則進行一些準(zhǔn)備工作，如回滾事務(wù)、設(shè)置連接屬性等。
- 若連接無效，則增加壞連接計數(shù)，并嘗試重新獲取連接。
- 如果無法得到有效連接，拋出 SQLException 表示連接池發(fā)生了嚴(yán)重錯誤。
- 如果一切正常則返回連接
總結(jié)：
- popConnection方法負責(zé)從 MyBatis 的連接池中獲取連接，詳細設(shè)計考慮了多個方面，包括：
- 連接的復(fù)用與生命周期管理：通過維護空閑連接和活躍連接，有效控制連接的生命周期，減少開銷。
- 并發(fā)控制：使用 synchronized 確保在多線程環(huán)境下的安全性，避免連接狀態(tài)混亂。
- 連接的有效性檢查：在獲取連接后，確保連接仍是有效的，避免因無效連接導(dǎo)致的錯誤。
- 超時管理與連接等待：通過定義一定的等待策略，避免因連接爭用引發(fā)的資源競爭。
4.關(guān)閉連接
關(guān)閉連接池的核心源碼如下：
當(dāng)需要關(guān)閉連接池時，forceCloseAll 方法會被調(diào)用，它會遍歷連接池中的所有PooledConnection實例并調(diào)用它們的 forceClose 方法，確保所有連接被關(guān)閉并釋放資源。
三、PooledConnection
PooledConnection 類是包裝 JDBC Connection 對象的類，提供了額外的功能和方法。其核心代碼如下：
public PooledConnection(Connection connection, PooledDataSource dataSource) {
this.hashCode = connection.hashCode();
this.realConnection = connection;
this.dataSource = dataSource;
this.createdTimestamp = System.currentTimeMillis();
this.lastUsedTimestamp = System.currentTimeMillis();
this.valid = true;
this.proxyConnection = (Connection) Proxy.newProxyInstance(Connection.class.getClassLoader(), IFACES, this);
}PooledConnection 維護著一個真實的 JDBC 連接實例，以及一個可用狀態(tài)標(biāo)志。可以通過 isAvailable 來判斷連接是否可以使用。
四、連接池的管理邏輯
在 PooledDataSource 的實現(xiàn)中，連接的獲取和歸還之間包含了若干管理邏輯，以確保連接的有效性和可用性：
- 檢查連接可用性：在連接使用之前，會檢查連接狀態(tài)，確保其未被占用。
- 連接超時管理：將連接的最大閑置時間作為管理參數(shù)，如果連接在一定時間內(nèi)未使用，則通過定時任務(wù)回收這些連接。
- 連接數(shù)限制：池中最大連接數(shù)的限制可以防止過多的連接被創(chuàng)建，避免因資源浪費而降低性能。
五、優(yōu)缺點
優(yōu)點：
- 簡單易用：MyBatis 自帶連接池實現(xiàn)簡單，適合快速開發(fā)和少量數(shù)據(jù)庫操作的場景。
- 無外部依賴：作為 MyBatis 的一部分，使用內(nèi)置連接池不需要額外添加依賴。
缺點：
- 功能單一：與其他成熟的連接池相比，MyBatis 自帶連接池的功能較為簡單，缺乏一些高級特性，如連接健康檢查、連接存活時間管理等。
- 性能限制：在高并發(fā)環(huán)境下，MyBatis 內(nèi)置連接池可能遭遇性能瓶頸，易出現(xiàn)連接爭用或等待。
六、總結(jié)
這篇文章，我們詳細地分析了MyBatis內(nèi)置線程池的原理以及核心源碼分析，內(nèi)置的連接池適合于簡單的應(yīng)用場景，隨著項目復(fù)雜度的增加，特別是在高并發(fā)的情況下，使用如 HikariCP、C3P0 等更成熟的連接池實現(xiàn)。
責(zé)任編輯：趙寧寧
來源：
猿java
