【Java】鏈接池、線程池 各類池【轉+整理】與享元模式。

談談鏈接池、線程池技術原理

參考微信公衆號 2017-12-14 杉楓 

 

這個是原文連接：互聯網開發者Club

 

　　作互聯網研發，最先接觸使用jdbc技術，爲了數據庫鏈接可以複用，會用到c3p0、dbcp等數據庫鏈接池。應該是研發人員最先接觸的數據庫鏈接池，再到httpclient http鏈接池，再到微服務netty鏈接池，redis客戶端鏈接池，以及jdk中線程池技術。

   這麼多數據庫、http、netty鏈接池，jdk線程池，本質上都是鏈接池技術，鏈接池技術核心是鏈接或者說建立的資源複用。

   鏈接池技術核心：經過減小鏈接建立、關閉來提高性能。用於用戶後續使用，好處是後續使用不用在建立鏈接以及線程，由於這些都須要相關不少文件、鏈接資源、操做系統內核資源支持來完成構建，會消耗大量資源，而且建立、關閉會消耗應用程序大量性能。

   網絡鏈接自己會消耗大量內核資源，在linux系統下，網絡鏈接建立自己tcp/ip協議棧在內核裏面，鏈接建立關閉會消耗大量文件句柄（linux中萬物皆文件，一種厲害抽象手段）系統資源。當下更可能是應用tcp技術完成網絡傳輸，反覆打開關閉，須要操做系統維護大量tcp協議棧狀態。

   鏈接池本質上是構建一個容器，容器來存儲建立好的線程、http鏈接、數據庫鏈接、netty鏈接等。對於使用方至關於黑盒，按照接口進行使用就能夠了。各個鏈接池構建、使用管理詳細過程大概分紅如下三部分。

   第一部分：首先初始化鏈接池，根據設置相應參數，鏈接池大小、核心線程數、核心鏈接數等參數，初始化建立數據庫、http、netty鏈接以及jdk線程。

   第二部分：鏈接池使用，前邊初始化好的鏈接池、線程池，直接從鏈接池、線程中取出資源便可進行使用，使用完後要記得交還鏈接池、線程池，經過池容器來對資源進行管理。

   第三部分：對於鏈接池維護，鏈接池、線程池來維護鏈接、線程狀態，不可用鏈接、線程進行銷燬，正在使用鏈接、線程進行狀態標註，鏈接、線程不夠後而且少於設置最大鏈接、線程數，要進行新鏈接、線程建立。

   經過上邊能夠了解到各類鏈接池技術以及線程池原理或者說套路，理解原理才能不被紛繁複雜表象掩蓋。

   下面談談構建本身鏈接池，其實理解了鏈接池、線程原理，可使用ArrayList來構建本身鏈接池、線程池。初始化時建立配置鏈接數、線程，存儲在ArrayList容器中，使用時從ArrayList從取出鏈接、線程進行使用，執行完任務後，提交回ArrayList容器。前提條件是單線程，在多線程狀態下要用線程安全容器。

   前邊根據原理介紹了一個簡單鏈接池、線程池怎樣構建，實際工業級別線程池還要考慮到鏈接狀態，短鏈接重連，線程池維護管理高效，線程池穩定等多個因素。

   須要用到鏈接池而又沒有相關開源產品可用時，java鏈接池可使用common-pool2來構建，好比google開源gRPC技術，自己是高性能跨平臺技術，但目前做爲微服務使用，沒有鏈接池、負載均衡等相應配套，這時能夠根據須要本身基於Java容器構建本身鏈接池。也能夠利用common-pool2構建鏈接池來提高應用性能，以及保持高可用。common-pool2自己不只僅能夠構建鏈接池使用，還能夠用來構建對象池。

   鏈接池還有一個反作用就是實現了高可用，在微服務場景下一個鏈接不可用，那麼再從netty鏈接池中取出一個進行使用，避免了鏈接不可用問題。

   掌握原理從比較全面掌握各類池技術，避免數據庫鏈接池，再到httpclient http鏈接池，再到微服務netty鏈接池，redis客戶端鏈接池，以及jdk中線程池，對象池各類各樣池技術，使咱們眼花繚亂，花費過多時間，掌握原理機制以不變應萬變。

   推廣一下這個方法，其餘技術也是相似，深刻掌握其原理，就能夠明白其餘相似技術類似原理，避免疲於應對各類新技術。但每一種架構設計與實現又與領域有着關係，也不可講原理不顧實際狀況擴展。理論與架構設計、源碼學習相結合纔是最好的，但願有幫助。

 

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 享元模式的主要目的是實現對象的共享，即共享池，當系統中對象多的時候能夠減小內存的開銷，一般與工廠模式一塊兒使用。

FlyWeightFactory負責建立和管理享元單元，當一個客戶端請求時，工廠須要檢查當前對象池中是否有符合條件的對象，若是有，就返回已經存在的對象，若是沒有，則建立一個新對象，FlyWeight是超類。

一提到共享池，咱們很容易聯想到Java裏面的JDBC鏈接池，想一想每一個鏈接的特色，咱們不難總結出：適用於做共享的一些個對象，他們有一些共有的屬性，就拿數據庫鏈接池來講，url、driverClassName、username、password及dbname，這些屬性對於每一個鏈接來講都是同樣的，因此就適合用享元模式來處理，建一個工廠類，將上述相似屬性做爲內部數據，其它的做爲外部數據，在方法調用時，當作參數傳進來，這樣就節省了空間，減小了實例的數量。

看個例子：

 

看下數據庫鏈接池的代碼：

[java] view plaincopy

1. public class ConnectionPool {  
2.       
3.     private Vector<Connection> pool;  
4.       
5.     /*公有屬性*/  
6.     private String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";  
7.     private String username = "root";  
8.     private String password = "root";  
9.     private String driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver";  
10.   
11.     private int poolSize = 100;  
12.     private static ConnectionPool instance = null;  
13.     Connection conn = null;  
14.   
15.     /*構造方法，作一些初始化工做*/  
16.     private ConnectionPool() {  
17.         pool = new Vector<Connection>(poolSize);  
18.   
19.         for (int i = 0; i < poolSize; i++) {  
20.             try {  
21.                 Class.forName(driverClassName);  
22.                 conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);  
23.                 pool.add(conn);  
24.             } catch (ClassNotFoundException e) {  
25.                 e.printStackTrace();  
26.             } catch (SQLException e) {  
27.                 e.printStackTrace();  
28.             }  
29.         }  
30.     }  
31.   
32.     /* 返回鏈接到鏈接池 */  
33.     public synchronized void release() {  
34.         pool.add(conn);  
35.     }  
36.   
37.     /* 返回鏈接池中的一個數據庫鏈接 */  
38.     public synchronized Connection getConnection() {  
39.         if (pool.size() > 0) {  
40.             Connection conn = pool.get(0);  
41.             pool.remove(conn);  
42.             return conn;  
43.         } else {  
44.             return null;  
45.         }  
46.     }  
47. }  

經過鏈接池的管理，實現了數據庫鏈接的共享，不須要每一次都從新建立鏈接，節省了數據庫從新建立的開銷，提高了系統的性能！