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基于JDBC的数据库连接池技术研究与应用(1)

来源:互联摘选 日期:2005-11-29 13:18

引言

  近年来,随着Internet/Intranet建网技术的飞速发展和在世界范围内的迅速普及,计算机

  应用程序已从传统的桌面应用转到Web应用。基于B/S(Browser/Server)架构的3层开发模式逐渐取代C/S(Client/Server)架构的开发模式,成为开发企业级应用和电子商务普遍采用的技术。在Web应用开发的早期,主要使用的技术是CGI﹑ASP﹑PHP等。之后,Sun公司推出了基于Java语言的Servlet+Jsp+JavaBean技术。相比传统的开发技术,它具有跨平台﹑安全﹑有效﹑可移植等特性,这使其更便于使用和开发。

  Java应用程序访问数据库的基本原理

  在Java语言中,JDBC(Java DataBase Connection)是应用程序与数据库沟通的桥梁,

  即Java语言通过JDBC技术访问数据库。JDBC是一种“开放”的方案,它为数据库应用开发人员﹑数据库前台工具开发人员提供了一种标准的应用程序设计接口,使开发人员可以用纯Java语言编写完整的数据库应用程序。JDBC提供两种API,分别是面向开发人员的API和面向底层的JDBC驱动程序API,底层主要通过直接的JDBC驱动和JDBC-ODBC桥驱动实现与数据库的连接。

  一般来说,Java应用程序访问数据库的过程(如图1所示)是:

  ①装载数据库驱动程序;

  ②通过JDBC建立数据库连接;

  ③访问数据库,执行SQL语句;

  ④断开数据库连接。


图1 Java数据库访问机制   JDBC作为一种数据库访问技术,具有简单易用的优点。但使用这种模式进行Web应用   程序开发,存在很多问题:首先,每一次Web请求都要建立一次数据库连接。建立连接是一个费时的活动,每次都得花费0.05s~1s的时间,而且系统还要分配内存资源。这个时间对于一次或几次数据库操作,或许感觉不出系统有多大的开销。可是对于现在的Web应用,尤其是大型电子商务网站,同时有几百人甚至几千人在线是很正常的事。在这种情况下,频繁的进行数据库连接操作势必占用很多的系统资源,网站的响应速度必定下降,严重的甚至会造成服务器的崩溃。不是危言耸听,这就是制约某些电子商务网站发展的技术瓶颈问题。其次,对于每一次数据库连接,使用完后都得断开。否则,如果程序出现异常而未能关闭,将会导致数据库系统中的内存泄漏,最终将不得不重启数据库。还有,这种开发不能控制被创建的连接对象数,系统资源会被毫无顾及的分配出去,如连接过多,也可能导致内存泄漏,服务器崩溃。     数据库连接池(connection pool)的工作原理   1、基本概念及原理   由上面的分析可以看出,问题的根源就在于对数据库连接资源的低效管理。我们知道,   对于共享资源,有一个很著名的设计模式:资源池(Resource Pool)。该模式正是为了解决资源的频繁分配﹑释放所造成的问题。为解决上述问题,可以采用数据库连接池技术。数据库连接池的基本思想就是为数据库连接建立一个“缓冲池”。预先在缓冲池中放入一定数量的连接,当需要建立数据库连接时,只需从“缓冲池”中取出一个,使用完毕之后再放回去。我们可以通过设定连接池最大连接数来防止系统无尽的与数据库连接。更为重要的是我们可以通过连接池的管理机制监视数据库的连接的数量﹑使用情况,为系统开发﹑测试及性能调整提供依据。连接池的基本工作原理见下图2。
图2 连接池的基本工作原理   2、服务器自带的连接池   JDBC的API中没有提供连接池的方法。一些大型的WEB应用服务器如BEA的WebLogic和IBM的WebSphere等提供了连接池的机制,但是必须有其第三方的专用类方法支持连接池的用法。   连接池关键问题分析   1、并发问题   为了使连接管理服务具有最大的通用性,必须考虑多线程环境,即并发问题。这个问题相对比较好解决,因为Java语言自身提供了对并发管理的支持,使用synchronized关键字即可确保线程是同步的。使用方法为直接在类方法前面加上synchronized关键字,如: public synchronized Connection getConnection()   2、多数据库服务器和多用户   对于大型的企业级应用,常常需要同时连接不同的数据库(如连接Oracle和Sybase)。如何连接不同的数据库呢?我们采用的策略是:设计一个符合单例模式的连接池管理类,在连接池管理类的唯一实例被创建时读取一个资源文件,其中资源文件中存放着多个数据库的url地址(<poolName.url>)﹑用户名(<poolName.user>)﹑密码(<poolName.password>)等信息。如tx.url=172.21.15.123:5000/tx_it,tx.user=yang,tx.password=yang321。根据资源文件提供的信息,创建多个连接池类的实例,每一个实例都是一个特定数据库的连接池。连接池管理类实例为每个连接池实例取一个名字,通过不同的名字来管理不同的连接池。   对于同一个数据库有多个用户使用不同的名称和密码访问的情况,也可以通过资源文件处理,即在资源文件中设置多个具有相同url地址,但具有不同用户名和密码的数据库连接信息。   3、事务处理   我们知道,事务具有原子性,此时要求对数据库的操作符合“ALL-ALL-NOTHING”原则,即对于一组SQL语句要么全做,要么全不做。   在Java语言中,Connection类本身提供了对事务的支持,可以通过设置Connection的AutoCommit属性为false,然后显式的调用commit或rollback方法来实现。但要高效的进行Connection复用,就必须提供相应的事务支持机制。可采用每一个事务独占一个连接来实现,这种方法可以大大降低事务管理的复杂性。  
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