Tomcat的新一代连接池jdbc-pool及实现分析

前面的文章,我们分析了Tomcat中的dbcp连接池的原理及实现。

数据源连接池的原理及Tomcat中的应用


其实,Tomcat官方还提供了另一种pool的实现,即jdbc-pool。


jdbc-pool的定位,是做为DBCP Pool的替代,或至少是另一个选择

那我们为什么需要一个新的connection pool呢?

Tomcat官方文档是这个介绍的:

  1. DBCP 1.x是单线程的,为了保证线程安全,需要在对象的创建和返回时短时间的锁定整个池。

  2. 随着多线程并发的进行对象的获取和释放,性能反而会下降。在DBCP 2.x解决了这个问题

  3. DBCP 有60多个class, 而tomcat-jdbc-pool核心class只有8个。这样,只需要少量的修改就可以应对后续的需求

  4. Tomcat jdbc pool 的实现支持异步获取Connection, 而不需要增加额外的Thread

  5. 不会产生饥饿死锁。如果一个连接池是空的,并且有线程在等待连接,此时如果有连接返回,连接池会唤醒正确的线程。

此处,还增加了一些超过其它连接池的特性,例如:

  1. 支持高并发和多核心环境

  2. 动态的接口实现

  3. 支持自定义的interceptor,从而支持更多自定义的功能

更多的特性,请参见官方文档。

如何使用

看过我们上一篇文章的朋友,应该都了解DBCP 连接池在Tomcat中如何进行配置。想要从DBCP 切换到jdbc-pool,Tomcat官方也尽可能的提供了方便的方式,所有的属性配置基本都和DBCP一样,意义也一到。 所以,从DBCP到jdbc-pool,只需要配置factory属性,值设置为org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSourceFactory即可。

具体其内在的实现是什么样的呢?我们一起来看一下。

我们的数据仍采用和上一篇文章一样的配置,再增加Resourcefactory属性。

此时,我们会发现,在连接池的初始化时,会有下在的逻辑:

/**     * Initialize the connection pool - called from the constructor     * @param properties PoolProperties - properties used to initialize the pool with     * @throws SQLException if initialization fails     */    protected void init(PoolConfiguration properties) throws SQLException {        poolProperties = properties;         //make sure the pool is properly configured        checkPoolConfiguration(properties);         //make space for 10 extra in case we flow over a bit        busy = new LinkedBlockingQueue<>();        //busy = new FairBlockingQueue<PooledConnection>();        //make space for 10 extra in case we flow over a bit        if (properties.isFairQueue()) {            idle = new FairBlockingQueue<>();            //idle = new MultiLockFairBlockingQueue<PooledConnection>();            //idle = new LinkedTransferQueue<PooledConnection>();            //idle = new ArrayBlockingQueue<PooledConnection>(properties.getMaxActive(),false);        } else {            idle = new LinkedBlockingQueue<>();        }

从代码中我们发现,jdbc-pool使用了两个队列来存储连接,空闲的和忙碌的分别存放于busyidle 这两个LinkedBlockingQueue,当然,空闲队列会根据配置决定是否使用公平队列。

之后,会根据初始设置大小,来初始池中的连接

PooledConnection[] initialPool = new PooledConnection[poolProperties.getInitialSize()];try {    for (int i = 0; i < initialPool.length; i++) {        initialPool[i] = this.borrowConnection(0, null, null); //don't wait, should be no contention    } //for

borrowConnection方法中,对于初始和后续请求连接调用一样,会判断空闲队列的逻辑,以及配置的信息进行连接的创建

PooledConnection con = idle.poll();         while (true) {             if (size.get() < getPoolProperties().getMaxActive()) {                //atomic duplicate check                if (size.addAndGet(1) > getPoolProperties().getMaxActive()) {                    //if we got here, two threads passed through the first if                    size.decrementAndGet();                } else {                    //create a connection, we're below the limit                    return createConnection(now, con, username, password);                }            } //end if

不满足配置的情况下,会从空闲队列获取

           con = idle.poll(timetowait, TimeUnit.MILLISECONDS);

由于空闲队列采用的是公平队列,不会出现饥饿等待的情况。 createConnection,就会在创建连接后直接进入busy队列。在finally块,又通过returnConnection,将连接释放,进入idle队列。

finally {            //return the members as idle to the pool            for (int i = 0; i < initialPool.length; i++) {                if (initialPool[i] != null) {                    try {this.returnConnection(initialPool[i]);}catch(Exception x){/*NOOP*/}                } //end if            } //for

再来看returnConnection方法,核心代码如下:

  protected void returnConnection(PooledConnection con) {    if (busy.remove(con)) { // 重点看这里    if (((idle.size()>=poolProperties.getMaxIdle()) && !poolProperties.isPoolSweeperEnabled())    || (!idle.offer(con))) { //还有这里    }    release(con);  }

以上,是两个池中最核心的方法逻辑,那么,还有一个问题是,在连接的关闭时,池是如何处理来进行连接的复用呢?

通过Connection的close方法调用时,关闭连接时的调用栈如下:

at org.apache.tomcat.dbcp.dbcp2.PoolableConnection.close(PoolableConnection.java:181)  - locked <0xb59> (a org.apache.tomcat.dbcp.dbcp2.PoolableConnection)  at org.apache.tomcat.dbcp.dbcp2.DelegatingConnection.closeInternal(DelegatingConnection.java:234)  at org.apache.tomcat.dbcp.dbcp2.DelegatingConnection.close(DelegatingConnection.java:217)  at org.apache.tomcat.dbcp.dbcp2.PoolingDataSource$PoolGuardConnectionWrapper.close(PoolingDataSource.java:228)

前面介绍jdbc-pool时,曾说过,他支持Interceptor。这里对于close方法的拦截,也是通过定义的Interceptor来实现的。

public class ProxyConnection extends JdbcInterceptor {     protected PooledConnection connection = null;     protected ConnectionPool pool = null;

其对应的iinvoke方法是这样的:

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {            if (compare(CLOSE_VAL,method)) { // 重点看这里,判断如果是close方法,则会调用returnConnection方法            if (connection==null) return null; //noop for already closed.            PooledConnection poolc = this.connection;            this.connection = null;            pool.returnConnection(poolc);            return null;        } else if (compare(TOSTRING_VAL,method)) {            return this.toString();        } else if (compare(GETCONNECTION_VAL,method) && connection!=null) {            return connection.getConnection();        }      }

我们注意,此处使用代理模式,会将各个方法的调用进行拦截,之后判断,如果是普通方法会转给对应的method对象执行,而如果待执行方法是close方法,则该方法不会被执行,而是由Interceptor执行pool的方法,将连接重新放回到池中,以备再次使用。

综上,我们看到,在池中,使用了两个队列,busy 和idle,分别代表忙闲两类连接,在释放连接的时候,即close方法执行的时候,会先把连接从busy队列中移除,同时将该连接再加入到idel队列中。从而实现连接的重复使用。


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