8 MyBatis数据源与连接池#

8.1 MyBatis数据源DataSource分类##

MyBatis数据源实现是在以下四个包中：

MyBatis数据源实现包

MyBatis把数据源DataSource分为三种：

UNPOOLED 不使用连接池的数据源

POOLED 使用连接池的数据源

JNDI 使用JNDI实现的数据源

即：

MyBatis三种数据源

相应地，MyBatis内部分别定义了实现了java.sql.DataSource接口的UnpooledDataSource，PooledDataSource类来表示UNPOOLED、POOLED类型的数据源。 如下图所示：

MyBatis DataSource实现UML图

对于JNDI类型的数据源DataSource，则是通过JNDI上下文中取值。

8.2 数据源DataSource的创建过程##

MyBatis数据源DataSource对象的创建发生在MyBatis初始化的过程中。下面让我们一步步地了解MyBatis是如何创建数据源DataSource的。

在mybatis的XML配置文件中，使用<dataSource>元素来配置数据源：

<dataSource>元素配置数据源

1. MyBatis在初始化时，解析此文件，根据的type属性来创建相应类型的的数据源DataSource，即：

type=”POOLED” ：MyBatis会创建PooledDataSource实例

type=”UNPOOLED” ：MyBatis会创建UnpooledDataSource实例

type=”JNDI” ：MyBatis会从JNDI服务上查找DataSource实例，然后返回使用

1. 顺便说一下，MyBatis是通过工厂模式来创建数据源DataSource对象的，MyBatis定义了抽象的工厂接口:org.apache.ibatis.datasource.DataSourceFactory,通过其getDataSource()方法返回数据源DataSource：

public interface DataSourceFactory {       void setProperties(Properties props);        // 生产DataSource        DataSource getDataSource();  }

上述三种不同类型的type，则有对应的以下dataSource工厂：

POOLED PooledDataSourceFactory

UNPOOLED UnpooledDataSourceFactory

JNDI JndiDataSourceFactory

其类图如下所示：

DataSource工厂UML类图

1. MyBatis创建了DataSource实例后，会将其放到Configuration对象内的Environment对象中，供以后使用。

8.3 DataSource什么时候创建Connection对象##

当我们需要创建SqlSession对象并需要执行SQL语句时，这时候MyBatis才会去调用dataSource对象来创建java.sql.Connection对象。也就是说，java.sql.Connection对象的创建一直延迟到执行SQL语句的时候。

比如，我们有如下方法执行一个简单的SQL语句：

String resource = "mybatis-config.xml";  InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);  SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);  SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession();  sqlSession.selectList("SELECT * FROM STUDENTS");

前4句都不会导致java.sql.Connection对象的创建，只有当第5句sqlSession.selectList("SELECT * FROM STUDENTS")，才会触发MyBatis在底层执行下面这个方法来创建java.sql.Connection对象：

protected void openConnection() throws SQLException {      if (log.isDebugEnabled()) {          log.debug("Opening JDBC Connection");      }      connection = dataSource.getConnection();      if (level != null) {          connection.setTransactionIsolation(level.getLevel());      }      setDesiredAutoCommit(autoCommmit);  }  

8.4 不使用连接池的UnpooledDataSource##

当 <dataSource>的type属性被配置成了”UNPOOLED”，MyBatis首先会实例化一个UnpooledDataSourceFactory工厂实例，然后通过.getDataSource()方法返回一个UnpooledDataSource实例对象引用，我们假定为dataSource。

使用UnpooledDataSource的getConnection(),每调用一次就会产生一个新的Connection实例对象。

UnPooledDataSource的getConnection()方法实现如下：

/*  * UnpooledDataSource的getConnection()实现  */  public Connection getConnection() throws SQLException  {      return doGetConnection(username, password);  }    private Connection doGetConnection(String username, String password) throws SQLException  {      //封装username和password成properties      Properties props = new Properties();      if (driverProperties != null)      {          props.putAll(driverProperties);      }      if (username != null)      {          props.setProperty("user", username);      }      if (password != null)      {          props.setProperty("password", password);      }      return doGetConnection(props);  }    /*  *  获取数据连接  */  private Connection doGetConnection(Properties properties) throws SQLException  {      //1.初始化驱动      initializeDriver();      //2.从DriverManager中获取连接，获取新的Connection对象      Connection connection = DriverManager.getConnection(url, properties);      //3.配置connection属性      configureConnection(connection);      return connection;  }

如上代码所示，UnpooledDataSource会做以下事情：

1. 初始化驱动：判断driver驱动是否已经加载到内存中，如果还没有加载，则会动态地加载driver类，并实例化一个Driver对象，使用DriverManager.registerDriver()方法将其注册到内存中，以供后续使用。

2. 创建Connection对象：使用DriverManager.getConnection()方法创建连接。

3. 配置Connection对象：设置是否自动提交autoCommit和隔离级别isolationLevel。

4. 返回Connection对象。

上述的序列图如下所示：

UnPooledDataSource序列图

总结：从上述的代码中可以看到，我们每调用一次getConnection()方法，都会通过DriverManager.getConnection()返回新的java.sql.Connection实例。

8.5 为什么要使用连接池？##

1. 创建一个java.sql.Connection实例对象的代价

首先让我们来看一下创建一个java.sql.Connection对象的资源消耗。我们通过连接Oracle数据库，创建创建Connection对象，来看创建一个Connection对象、执行SQL语句各消耗多长时间。代码如下：

public static void main(String[] args) throws Exception  {        String sql = "select * from hr.employees where employee_id < ? and employee_id >= ?";       PreparedStatement st = null;       ResultSet rs = null;        long beforeTimeOffset = -1L; //创建Connection对象前时间       long afterTimeOffset = -1L; //创建Connection对象后时间       long executeTimeOffset = -1L; //执行Connection对象后时间        Connection con = null;       Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");        beforeTimeOffset = new Date().getTime();       System.out.println("before:\t" + beforeTimeOffset);        con = DriverManager.getConnection("jdbc:oracle:thin:@127.0.0.1:1521:xe", "louluan", "123456");        afterTimeOffset = new Date().getTime();       System.out.println("after:\t\t" + afterTimeOffset);       System.out.println("Create Costs:\t\t" + (afterTimeOffset - beforeTimeOffset) + " ms");        st = con.prepareStatement(sql);       //设置参数       st.setInt(1, 101);       st.setInt(2, 0);       //查询，得出结果集       rs = st.executeQuery();       executeTimeOffset = new Date().getTime();       System.out.println("Exec Costs:\t\t" + (executeTimeOffset - afterTimeOffset) + " ms");  }  

上述程序的执行结果

从此结果可以清楚地看出，创建一个Connection对象，用了250 毫秒；而执行SQL的时间用了170毫秒。

创建一个Connection对象用了250毫秒！这个时间对计算机来说可以说是一个非常奢侈的！

这仅仅是一个Connection对象就有这么大的代价，设想一下另外一种情况：如果我们在Web应用程序中，为用户的每一个请求就操作一次数据库，当有10000个在线用户并发操作的话，对计算机而言，仅仅创建Connection对象不包括做业务的时间就要损耗10000×250ms= 250 0000 ms = 2500 s = 41.6667 min,竟然要41分钟！！！如果对高用户群体使用这样的系统，简直就是开玩笑！

1. 问题分析：

创建一个java.sql.Connection对象的代价是如此巨大，是因为创建一个Connection对象的过程，在底层就相当于和数据库建立的通信连接，在建立通信连接的过程，消耗了这么多的时间，而往往我们建立连接后（即创建Connection对象后），就执行一个简单的SQL语句，然后就要抛弃掉，这是一个非常大的资源浪费！

1. 解决方案：

对于需要频繁地跟数据库交互的应用程序，可以在创建了Connection对象，并操作完数据库后，可以不释放掉资源，而是将它放到内存中，当下次需要操作数据库时，可以直接从内存中取出Connection对象，不需要再创建了，这样就极大地节省了创建Connection对象的资源消耗。由于内存也是有限和宝贵的，这又对我们对内存中的Connection对象怎么有效地维护提出了很高的要求。我们将在内存中存放Connection对象的容器称之为连接池（Connection Pool）。下面让我们来看一下MyBatis的连接池是怎样实现的。

8.6 使用了连接池的PooledDataSource##

同样地，我们也是使用PooledDataSource的getConnection()方法来返回Connection对象。现在让我们看一下它的基本原理：

PooledDataSource将java.sql.Connection对象包裹成PooledConnection对象放到了PoolState类型的容器中维护。 MyBatis将连接池中的PooledConnection分为两种状态：空闲状态（idle）和活动状态(active)，这两种状态的PooledConnection对象分别被存储到PoolState容器内的idleConnections和activeConnections两个List集合中：

idleConnections：空闲(idle)状态PooledConnection对象被放置到此集合中，表示当前闲置的没有被使用的PooledConnection集合，调用PooledDataSource的getConnection()方法时，会优先从此集合中取PooledConnection对象。当用完一个java.sql.Connection对象时，MyBatis会将其包裹成PooledConnection对象放到此集合中。

activeConnections：活动(active)状态的PooledConnection对象被放置到名为activeConnections的ArrayList中，表示当前正在被使用的PooledConnection集合，调用PooledDataSource的getConnection()方法时，会优先从idleConnections集合中取PooledConnection对象,如果没有，则看此集合是否已满，如果未满，PooledDataSource会创建出一个PooledConnection，添加到此集合中，并返回。

PoolState连接池的大致结构如下所示：

PoolState连接池结构图

1. 获取java.sql.Connection对象的过程

下面让我们看一下PooledDataSource 的getConnection()方法获取Connection对象的实现：

public Connection getConnection() throws SQLException {        return popConnection(dataSource.getUsername(), dataSource.getPassword()).getProxyConnection();  }   public Connection getConnection(String username, String password) throws SQLException {        return popConnection(username, password).getProxyConnection();  }

上述的popConnection()方法，会从连接池中返回一个可用的PooledConnection对象，然后再调用getProxyConnection()方法最终返回Conection对象。（至于为什么会有getProxyConnection()，请关注下一节）。

现在让我们看一下popConnection()方法到底做了什么：

1. 先看是否有空闲(idle)状态下的PooledConnection对象，如果有，就直接返回一个可用的PooledConnection对象；否则进行第2步。

2. 查看活动状态的PooledConnection池activeConnections是否已满；如果没有满，则创建一个新的PooledConnection对象，然后放到activeConnections池中，然后返回此PooledConnection对象；否则进行第三步；

3. 看最先进入activeConnections池中的PooledConnection对象是否已经过期：如果已经过期，从activeConnections池中移除此对象，然后创建一个新的PooledConnection对象，添加到activeConnections中，然后将此对象返回；否则进行第4步。

4. 线程等待，循环至第1步

/*    * 传递一个用户名和密码，从连接池中返回可用的PooledConnection    */  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.size() > 0)                {                    // 连接池中有空闲连接，取出第一个                    conn = state.idleConnections.remove(0);                    if (log.isDebugEnabled())                    {                        log.debug("Checked out connection " + conn.getRealHashCode() + " from pool.");                    }                }                else                {                    // 连接池中没有空闲连接，则取当前正在使用的连接数小于最大限定值，                    if (state.activeConnections.size() < poolMaximumActiveConnections)                    {                        // 创建一个新的connection对象                        conn = new PooledConnection(dataSource.getConnection(), this);                        @SuppressWarnings("unused")                        //used in logging, if enabled                        Connection realConn = conn.getRealConnection();                        if (log.isDebugEnabled())                        {                            log.debug("Created connection " + conn.getRealHashCode() + ".");                        }                    }                    else                    {                        // Cannot create new connection 当活动连接池已满，不能创建时，取出活动连接池的第一个，即最先进入连接池的PooledConnection对象                        // 计算它的校验时间，如果校验时间大于连接池规定的最大校验时间，则认为它已经过期了，利用这个PoolConnection内部的realConnection重新生成一个PooledConnection                        //                        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())                            {                                oldestActiveConnection.getRealConnection().rollback();                            }                            conn = new PooledConnection(oldestActiveConnection.getRealConnection(), this);                            oldestActiveConnection.invalidate();                            if (log.isDebugEnabled())                            {                                log.debug("Claimed overdue connection " + conn.getRealHashCode() + ".");                            }                        }                        else                        {                             //如果不能释放，则必须等待有                            // Must wait                            try                            {                                if (!countedWait)                                {                                    state.hadToWaitCount++;                                    countedWait = true;                                }                                if (log.