一、概念

數(shù)據(jù)庫(kù)連接池（Connection pooling）是程序啟動(dòng)時(shí)建立足夠的數(shù)據(jù)庫(kù)連接，并將這些連接組成一個(gè)連接池，由程序動(dòng)態(tài)地對(duì)池中的連接進(jìn)行申請(qǐng)，使用，釋放。

簡(jiǎn)單的說(shuō)：創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)連接是一個(gè)很耗時(shí)的操作，也容易對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)造成安全隱患。所以，在程序初始化的時(shí)候，集中創(chuàng)建多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，并把他們集中管理，供程序使用，可以保證較快的數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)速度，還更加安全可靠。

二、圖示

不使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池

如果不使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，對(duì)于每一次SQL操作，都要走一遍下面完整的流程：

1.TCP建立連接的三次握手（客戶(hù)端與 MySQL服務(wù)器的連接基于TCP協(xié)議）

2.MySQL認(rèn)證的三次我收

3.真正的SQL執(zhí)行

4.MySQL的關(guān)閉

5.TCP的四次握手關(guān)閉

可以看出來(lái)，為了執(zhí)行一條SQL，需要進(jìn)行大量的初始化與關(guān)閉操作

使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池

如果使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，那么會(huì)事先申請(qǐng)（初始化）好相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)連接，然后在之后的SQL操作中會(huì)復(fù)用這些數(shù)據(jù)庫(kù)連接，操作結(jié)束之后數(shù)據(jù)庫(kù)也不會(huì)斷開(kāi)連接，而是將數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象放回到數(shù)據(jù)庫(kù)連接池中

三、數(shù)據(jù)庫(kù)連接池的好處

資源重用：由于數(shù)據(jù)庫(kù)連接得到重用，避免了頻繁的創(chuàng)建、釋放連接引起的性能開(kāi)銷(xiāo)，在減少系統(tǒng)消耗的基礎(chǔ)上，另一方面也增進(jìn)了系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的平穩(wěn)性（減少內(nèi)存碎片以及數(shù)據(jù)庫(kù)臨時(shí)進(jìn)程/線(xiàn)程的數(shù)量）。

更快的系統(tǒng)響應(yīng)速度：數(shù)據(jù)庫(kù)連接池在初始化過(guò)程中，往往已經(jīng)創(chuàng)建了若干數(shù)據(jù)庫(kù)連接置于池中備用。此時(shí)連接的初始化工作均已完成。對(duì)于業(yè)務(wù)請(qǐng)求處理而言，直接利用現(xiàn)有可用連接，避免了從數(shù)據(jù)庫(kù)連接初始化和釋放過(guò)程的開(kāi)銷(xiāo)，從而縮減了系統(tǒng)整體響應(yīng)時(shí)間。

統(tǒng)一的連接管理，避免數(shù)據(jù)庫(kù)連接泄露：在較為完備的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池實(shí)現(xiàn)中，可根據(jù)預(yù)先的連接占用超時(shí)設(shè)定，強(qiáng)制收回被占用連接。從而避免了常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)連接操作中可能出現(xiàn)的資源泄露。

四、連接池?cái)?shù)量設(shè)置

連接數(shù) = ((核心數(shù) * 2) + 有效磁盤(pán)數(shù))

如果說(shuō)你的服務(wù)器CPU是4核i7的，連接池大小應(yīng)該為((4*2)+1)=9

五、MySQL連接池演示

源碼下載

下載方式：
https://github.com/dongyusheng/csdn-code/tree/master/db_pool（Github中下載）

db_pool目錄下有兩個(gè)目錄，mysql_pool目錄為MySQL連接池代碼，redis_pool為redis連接池代碼

下面介紹mysql_pool

CDBConn解析

class CDBConn {
public:
	// ...
private:
	CDBPool* 	m_pDBPool;	// to get MySQL server information
	MYSQL* 		m_mysql;	// 對(duì)應(yīng)一個(gè)連接
	char		m_escape_string[MAX_ESCAPE_STRING_LEN + 1];
};

概念：代表一個(gè)數(shù)據(jù)連接對(duì)象實(shí)例

相關(guān)成員：

m_pDBPool：該數(shù)據(jù)庫(kù)連接對(duì)象所屬的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池

構(gòu)造函數(shù)：綁定自己所屬于哪個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接池

CDBConn::CDBConn(CDBPool *pPool)
{
	m_pDBPool = pPool;
	m_mysql = NULL;
}

Init()函數(shù)：創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)連接句柄

int CDBConn::Init()
{
	m_mysql = mysql_init(NULL);
	if (!m_mysql)
	{
		log_error("mysql_init failedn");
		return 1;
	}

	my_bool reconnect = true;
	mysql_options(m_mysql, MYSQL_OPT_RECONNECT, &reconnect);	// 配合mysql_ping實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重連
	mysql_options(m_mysql, MYSQL_SET_CHARSET_NAME, "utf8mb4");

	if (!mysql_real_connect(m_mysql, m_pDBPool- >GetDBServerIP(), m_pDBPool- >GetUsername(), m_pDBPool- >GetPasswrod(),
							m_pDBPool- >GetDBName(), m_pDBPool- >GetDBServerPort(), NULL, 0))
	{
		log_error("mysql_real_connect failed: %sn", mysql_error(m_mysql));
		return 2;
	}

	return 0;
}

CDBPool解析

class CDBPool {
public:
	// ...
private:
	string 		m_pool_name;	// 連接池名稱(chēng)
	string 		m_db_server_ip;	// 數(shù)據(jù)庫(kù)ip
	uint16_t	m_db_server_port; // 數(shù)據(jù)庫(kù)端口
	string 		m_username;  	// 用戶(hù)名
	string 		m_password;		// 用戶(hù)密碼
	string 		m_db_name;		// db名稱(chēng)
	int			m_db_cur_conn_cnt;	// 當(dāng)前啟用的連接數(shù)量
	int 		m_db_max_conn_cnt;	// 最大連接數(shù)量
	list< CDBConn* >	m_free_list;	// 空閑的連接
	CThreadNotify	m_free_notify;	// 信號(hào)量
};

概念：代表一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接池

相關(guān)成員：

• m_db_cur_conn_cnt：當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)連接池的連接數(shù)量
• m_db_max_conn_cnt：數(shù)據(jù)庫(kù)連接池支持的最大連接數(shù)量（m_db_cur_conn_cnt<=m_db_max_conn_cnt）
• m_free_list：存放空閑數(shù)據(jù)庫(kù)連接對(duì)象的（可以從這里取出數(shù)據(jù)庫(kù)連接對(duì)象使用）

Init()函數(shù)：常見(jiàn)指定數(shù)量的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例句柄，然后添加到m_free_list中，供后面使用

int CDBPool::Init()
{
	// 創(chuàng)建固定最小的連接數(shù)量
	for (int i = 0; i < m_db_cur_conn_cnt; i++)
	{
		CDBConn *pDBConn = new CDBConn(this);
		int ret = pDBConn- >Init();
		if (ret)
		{
			delete pDBConn;
			return ret;
		}

		m_free_list.push_back(pDBConn);
	}

	// log_error("db pool: %s, size: %dn", m_pool_name.c_str(), (int)m_free_list.size());
	return 0;
}

GetDBConn()函數(shù)：用于從空閑隊(duì)列中返回可以使用的數(shù)據(jù)庫(kù)連接句柄

/*
 *TODO: 增加保護(hù)機(jī)制，把分配的連接加入另一個(gè)隊(duì)列，這樣獲取連接時(shí)，如果沒(méi)有空閑連接，
 *TODO: 檢查已經(jīng)分配的連接多久沒(méi)有返回，如果超過(guò)一定時(shí)間，則自動(dòng)收回連接，放在用戶(hù)忘了調(diào)用釋放連接的接口
 */
CDBConn *CDBPool::GetDBConn()
{
	m_free_notify.Lock();

	while (m_free_list.empty())
	{
		// m_db_cur_conn_cnt是總共多少個(gè)連接，不是指空閑的
		if (m_db_cur_conn_cnt >= m_db_max_conn_cnt)
		{
			m_free_notify.Wait();
		}
		else
		{
			CDBConn *pDBConn = new CDBConn(this);
			int ret = pDBConn- >Init();
			if (ret)
			{
				log_error("Init DBConnecton failednn");
				delete pDBConn;
				m_free_notify.Unlock();
				return NULL;
			}
			else
			{
				m_free_list.push_back(pDBConn);
				m_db_cur_conn_cnt++;
				log("new db connection: %s, conn_cnt: %dn", m_pool_name.c_str(), m_db_cur_conn_cnt);
			}
		}
	}

	CDBConn *pConn = m_free_list.front();	// 獲取連接
	m_free_list.pop_front();	// STL 吐出連接，從空閑隊(duì)列刪除

	m_free_notify.Unlock();

	return pConn;
}

RelDBConn()函數(shù)：程序使用完該數(shù)據(jù)庫(kù)句柄之后，將句柄放回到空閑隊(duì)列中

void CDBPool::RelDBConn(CDBConn *pConn)
{
	m_free_notify.Lock();

	list< CDBConn * >::iterator it = m_free_list.begin();
	for (; it != m_free_list.end(); it++)
	{
		if (*it == pConn)
		{
			break;
		}
	}

	if (it == m_free_list.end())

測(cè)試

測(cè)試之前，將代碼中的數(shù)據(jù)庫(kù)地址、端口、賬號(hào)密碼等改為自己的（代碼中有好幾處）

進(jìn)入MySQL，創(chuàng)建mysql_pool_test數(shù)據(jù)庫(kù)

CREATE DATABASE mysql_pool_test;

進(jìn)入到mysql_pool目錄下，創(chuàng)建一個(gè)build目錄并進(jìn)入：

mkdir build
cd build

然后輸入如下的命令進(jìn)行編譯

cmake ..
make

之后就會(huì)在目錄下生成如下的可執(zhí)行文件

輸入如下兩條命令進(jìn)行測(cè)試：可以看到不使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，整個(gè)操作耗時(shí)4秒左右；使用連接池之后，整個(gè)操作耗時(shí)2秒左右，提升了一倍

# 不使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池
./test_ThreadPool 4 4 0
# 使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池
./test_ThreadPool 4 4 1

六、Redis連接池演示

源碼下載

• 下載方式：https://github.com/dongyusheng/csdn-code/tree/master/db_pool（Github中下載）

下面介紹redis_pool

測(cè)試

進(jìn)入到redis_pool目錄下，創(chuàng)建一個(gè)build目錄并進(jìn)入：

mkdir build
cd build

然后輸入如下的命令進(jìn)行編譯

cmake ..
make

之后就會(huì)在目錄下生成如下的可執(zhí)行文件

輸入如下的命令進(jìn)行測(cè)試：可以看到不使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，整個(gè)操作耗時(shí)182ms；使用連接池之后，整個(gè)操作耗時(shí)21ms，提升了很多

# 不使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池
./test_ThreadPool 4 4 0
# 使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池
./test_ThreadPool 4 4 1

進(jìn)入redis，可以看到我們新建的key：