連接池原來這么簡單（一分鐘系列）

應(yīng)網(wǎng)友要求，寫一寫連接池實現(xiàn)細(xì)節(jié)。

一、如何通過連接訪問下游

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工程架構(gòu)中有很多訪問下游的需求，下游包括但不限于服務(wù)/數(shù)據(jù)庫/緩存，其通訊步驟是為：

（1）與下游建立一個連接

（2）通過這個連接，收發(fā)請求

（3）交互結(jié)束，關(guān)閉連接，釋放資源

這個連接是什么呢，通過連接怎么調(diào)用下游接口？服務(wù)/數(shù)據(jù)庫/緩存，官方會提供不同語言的Driver、Document、DemoCode來教使用方建立連接與調(diào)用接口，以MongoDB的C++官方Driver API為例（偽代碼）：

DBClientConnection* c = new DBClientConnection();
c->connect(“127.0.0.1:8888”);
c->insert(“db.s”, BSON(”shenjian”));
c->close();

這個DBClientConnection就是一個與MongoDB的連接，官方Driver通過它提供了若干API，讓用戶可以對MongoDB進(jìn)行連接，增刪查改，關(guān)閉的操作，從而實現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)邏輯。

二、為什么需要連接池

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當(dāng)并發(fā)量很低的時候，上述偽代碼沒有任何問題，但當(dāng)服務(wù)單機(jī)QPS達(dá)到幾百、幾千的時候，建立連接connect和銷毀連接close就會成為瓶頸，此時該如何優(yōu)化？

結(jié)論也很簡單，服務(wù)啟動的時候，先建立好若干連接Array[DBClientConnection]，當(dāng)有請求過來的時候，從Array中取出一個，執(zhí)行下游操作，執(zhí)行完再放回，從而避免反復(fù)的建立和銷毀連接，以提升性能。

而這個對Array[DBClientConnection]進(jìn)行維護(hù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就是連接池。有了連接池之后，數(shù)據(jù)庫操作的偽代碼變?yōu)椋?br />

DBClientConnection* c = ConnectionPool::GetConnection();
c->insert(“db.s”, BSON(”shenjian”));
ConnectionPool::FreeConnection(c);

三、連接池核心接口與實現(xiàn)

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通過上面的討論，可以看到連接池ConnectionPool主要有三個核心接口：

（1）Init：初始化好Array[DBClientConnection]，這個接口只在服務(wù)啟動時調(diào)用一次

（2）GetConnection：請求每次需要訪問數(shù)據(jù)庫時，不是connect一個連接，而是通過連接池的這個接口來拿

（3）FreeConnection：請求每次訪問完數(shù)據(jù)庫時，不是close一個連接，而是把這個連接放回連接池

連接池核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

（1）連接數(shù)組Array DBClientConnection [N]

（2）互斥鎖數(shù)組Array lock[N]

連接池核心接口實現(xiàn)：

Init(){
 for i = 1 to N {
  Array DBClientConnection [i] = new();
  Array DBClientConnection [i]->connect();
  Array lock[i] = 0;
 }
}

說明：把所有連接和互斥鎖初始化 

GetConnection()
 for i = 1 to N {
  if(Array lock[i] == 0){
   Array lock[i] = 1;
   return Array DBClientConnection[i];
   }
 }
}

說明：找一個可用的連接，鎖住，并返回連接
 

FreeConnection(c)
 for i = 1 to N {
 if(Array DBClientConnection [i] == c){
   Array lock[i] = 0;
   }
  }
}

說明：找到連接，把鎖釋放


可以發(fā)現(xiàn)，簡單的連接池管理并不是很復(fù)雜，基本原理即如上所述。

四、未盡事宜

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上述偽代碼忽略了一些細(xì)節(jié)，在實現(xiàn)連接池中是需要考慮的：

（1）如果連接全部被占用，是返回失敗，還是讓上游等待

（2）需要實施連接可用性檢測

（3）為了讓調(diào)用方更友好，可能還需要包裝一層DAO層，讓“連接”這個東西對調(diào)用方都是黑盒的

（4）通過freeArray，connectionMap可以讓取連接和放回連接都達(dá)到O(1)時間復(fù)雜度

（5）可以通過hash實現(xiàn)id串行化

（6）負(fù)載均衡、故障轉(zhuǎn)移、服務(wù)自動擴(kuò)容都可以在這一層實現(xiàn)

希望這一分鐘大家有收獲。