鏈接池原來這麼簡單（一分鐘系列）

應網友要求，寫一寫鏈接池實現細節。

1、如何經過鏈接訪問下游

工程架構中有不少訪問下游的需求，下游包括但不限於服務/數據庫/緩存，其通信步驟是爲：
（1）與下游創建一個鏈接
（2）經過這個鏈接，收發請求
（3）交互結束，關閉鏈接，釋放資源

這個鏈接是什麼呢，經過鏈接怎麼調用下游接口？服務/數據庫/緩存，官方會提供不一樣語言的Driver、Document、DemoCode來教使用方創建鏈接與調用接口，以MongoDB的C++官方Driver API爲例（僞代碼）：

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的鏈接，官方Driver經過它提供了若干API，讓用戶能夠對MongoDB進行鏈接，增刪查改，關閉的操做，從而實現不一樣的業務邏輯。

2、爲何須要鏈接池

當併發量很低的時候，上述僞代碼沒有任何問題，但當服務單機QPS達到幾百、幾千的時候，創建鏈接connect和銷燬鏈接close就會成爲瓶頸，此時該如何優化？

結論也很簡單，服務啓動的時候，先創建好若干鏈接Array[DBClientConnection]，當有請求過來的時候，從Array中取出一個，執行下游操做，執行完再放回，從而避免反覆的創建和銷燬鏈接，以提高性能。

而這個對Array[DBClientConnection]進行維護的數據結構，就是鏈接池。有了鏈接池以後，數據庫操做的僞代碼變爲：
DBClientConnection* c = ConnectionPool::GetConnection();
c->insert(「db.s」, BSON(」shenjian」));
ConnectionPool::FreeConnection(c);

3、鏈接池核心接口與實現

經過上面的討論，能夠看到鏈接池ConnectionPool主要有三個核心接口：
（1）Init：初始化好Array[DBClientConnection]，這個接口只在服務啓動時調用一次
（2）GetConnection：請求每次須要訪問數據庫時，不是connect一個鏈接，而是經過鏈接池的這個接口來拿
（3）FreeConnection：請求每次訪問完數據庫時，不是close一個鏈接，而是把這個鏈接放回鏈接池

鏈接池核心數據結構：
（1）鏈接數組Array DBClientConnection [N]
（2）互斥鎖數組Array lock[N]

鏈接池核心接口實現：

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

說明：把全部鏈接和互斥鎖初始化

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

說明：找一個可用的鏈接，鎖住，並返回鏈接

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

說明：找到鏈接，把鎖釋放

能夠發現，簡單的鏈接池管理並非很複雜，基本原理即如上所述。

4、未盡事宜

上述僞代碼忽略了一些細節，在實現鏈接池中是須要考慮的：
（1）若是鏈接所有被佔用，是返回失敗，仍是讓上游等待
（2）須要實施鏈接可用性檢測
（3）爲了讓調用方更友好，可能還須要包裝一層DAO層，讓「鏈接」這個東西對調用方都是黑盒的
（4）經過freeArray，connectionMap可讓取鏈接和放回鏈接都達到O(1)時間複雜度
（5）能夠經過hash實現id串行化
（6）負載均衡、故障轉移、服務自動擴容均可以在這一層實現

但願這一分鐘你們有收穫。==【完】==相關閱讀：「id串行化」究竟是怎麼實現的？消息「時序」與「一致性」爲什麼這麼難？