一、概念

數據庫連接池（Connection pooling）是程序啟動時建立足夠的數據庫連接，并將這些連接組成一個連接池，由程序動態地對池中的連接進行申請，使用，釋放。

簡單的說：創建數據庫連接是一個很耗時的操作，也容易對數據庫造成安全隱患。所以，在程序初始化的時候，集中創建多個數據庫連接，并把他們集中管理，供程序使用，可以保證較快的數據庫讀寫速度，還更加安全可靠。

二、圖示

不使用數據庫連接池

如果不使用數據庫連接池，對于每一次SQL操作，都要走一遍下面完整的流程：

1.TCP建立連接的三次握手（客戶端與 MySQL服務器的連接基于TCP協議）

2.MySQL認證的三次我收

3.真正的SQL執行

4.MySQL的關閉

5.TCP的四次握手關閉

可以看出來，為了執行一條SQL，需要進行大量的初始化與關閉操作

使用數據庫連接池

如果使用數據庫連接池，那么會事先申請（初始化）好相關的數據庫連接，然后在之后的SQL操作中會復用這些數據庫連接，操作結束之后數據庫也不會斷開連接，而是將數據庫對象放回到數據庫連接池中

三、數據庫連接池的好處

資源重用：由于數據庫連接得到重用，避免了頻繁的創建、釋放連接引起的性能開銷，在減少系統消耗的基礎上，另一方面也增進了系統運行環境的平穩性（減少內存碎片以及數據庫臨時進程/線程的數量）。

更快的系統響應速度：數據庫連接池在初始化過程中，往往已經創建了若干數據庫連接置于池中備用。此時連接的初始化工作均已完成。對于業務請求處理而言，直接利用現有可用連接，避免了從數據庫連接初始化和釋放過程的開銷，從而縮減了系統整體響應時間。

統一的連接管理，避免數據庫連接泄露：在較為完備的數據庫連接池實現中，可根據預先的連接占用超時設定，強制收回被占用連接。從而避免了常規數據庫連接操作中可能出現的資源泄露。

四、連接池數量設置

連接數 = ((核心數 * 2) + 有效磁盤數)

如果說你的服務器CPU是4核i7的，連接池大小應該為((4*2)+1)=9

五、MySQL連接池演示

源碼下載

下載方式：
https://github.com/dongyusheng/csdn-code/tree/master/db_pool（Github中下載）

db_pool目錄下有兩個目錄，mysql_pool目錄為MySQL連接池代碼，redis_pool為redis連接池代碼

下面介紹mysql_pool

CDBConn解析

class CDBConn {
public:
	// ...
private:
	CDBPool* 	m_pDBPool;	// to get MySQL server information
	MYSQL* 		m_mysql;	// 對應一個連接
	char		m_escape_string[MAX_ESCAPE_STRING_LEN + 1];
};

概念：代表一個數據連接對象實例

相關成員：

m_pDBPool：該數據庫連接對象所屬的數據庫連接池

構造函數：綁定自己所屬于哪個數據庫連接池

CDBConn::CDBConn(CDBPool *pPool)
{
	m_pDBPool = pPool;
	m_mysql = NULL;
}

Init()函數：創建數據庫連接句柄

int CDBConn::Init()
{
	m_mysql = mysql_init(NULL);
	if (!m_mysql)
	{
		log_error("mysql_init failedn");
		return 1;
	}

	my_bool reconnect = true;
	mysql_options(m_mysql, MYSQL_OPT_RECONNECT, &reconnect);	// 配合mysql_ping實現自動重連
	mysql_options(m_mysql, MYSQL_SET_CHARSET_NAME, "utf8mb4");

	if (!mysql_real_connect(m_mysql, m_pDBPool- >GetDBServerIP(), m_pDBPool- >GetUsername(), m_pDBPool- >GetPasswrod(),
							m_pDBPool- >GetDBName(), m_pDBPool- >GetDBServerPort(), NULL, 0))
	{
		log_error("mysql_real_connect failed: %sn", mysql_error(m_mysql));
		return 2;
	}

	return 0;
}

CDBPool解析

class CDBPool {
public:
	// ...
private:
	string 		m_pool_name;	// 連接池名稱
	string 		m_db_server_ip;	// 數據庫ip
	uint16_t	m_db_server_port; // 數據庫端口
	string 		m_username;  	// 用戶名
	string 		m_password;		// 用戶密碼
	string 		m_db_name;		// db名稱
	int			m_db_cur_conn_cnt;	// 當前啟用的連接數量
	int 		m_db_max_conn_cnt;	// 最大連接數量
	list< CDBConn* >	m_free_list;	// 空閑的連接
	CThreadNotify	m_free_notify;	// 信號量
};

概念：代表一個數據庫連接池

相關成員：

• m_db_cur_conn_cnt：當前數據庫連接池的連接數量
• m_db_max_conn_cnt：數據庫連接池支持的最大連接數量（m_db_cur_conn_cnt<=m_db_max_conn_cnt）
• m_free_list：存放空閑數據庫連接對象的（可以從這里取出數據庫連接對象使用）

Init()函數：常見指定數量的數據庫實例句柄，然后添加到m_free_list中，供后面使用

int CDBPool::Init()
{
	// 創建固定最小的連接數量
	for (int i = 0; i < m_db_cur_conn_cnt; i++)
	{
		CDBConn *pDBConn = new CDBConn(this);
		int ret = pDBConn- >Init();
		if (ret)
		{
			delete pDBConn;
			return ret;
		}

		m_free_list.push_back(pDBConn);
	}

	// log_error("db pool: %s, size: %dn", m_pool_name.c_str(), (int)m_free_list.size());
	return 0;
}

GetDBConn()函數：用于從空閑隊列中返回可以使用的數據庫連接句柄

/*
 *TODO: 增加保護機制，把分配的連接加入另一個隊列，這樣獲取連接時，如果沒有空閑連接，
 *TODO: 檢查已經分配的連接多久沒有返回，如果超過一定時間，則自動收回連接，放在用戶忘了調用釋放連接的接口
 */
CDBConn *CDBPool::GetDBConn()
{
	m_free_notify.Lock();

	while (m_free_list.empty())
	{
		// m_db_cur_conn_cnt是總共多少個連接，不是指空閑的
		if (m_db_cur_conn_cnt >= m_db_max_conn_cnt)
		{
			m_free_notify.Wait();
		}
		else
		{
			CDBConn *pDBConn = new CDBConn(this);
			int ret = pDBConn- >Init();
			if (ret)
			{
				log_error("Init DBConnecton failednn");
				delete pDBConn;
				m_free_notify.Unlock();
				return NULL;
			}
			else
			{
				m_free_list.push_back(pDBConn);
				m_db_cur_conn_cnt++;
				log("new db connection: %s, conn_cnt: %dn", m_pool_name.c_str(), m_db_cur_conn_cnt);
			}
		}
	}

	CDBConn *pConn = m_free_list.front();	// 獲取連接
	m_free_list.pop_front();	// STL 吐出連接，從空閑隊列刪除

	m_free_notify.Unlock();

	return pConn;
}

RelDBConn()函數：程序使用完該數據庫句柄之后，將句柄放回到空閑隊列中

void CDBPool::RelDBConn(CDBConn *pConn)
{
	m_free_notify.Lock();

	list< CDBConn * >::iterator it = m_free_list.begin();
	for (; it != m_free_list.end(); it++)
	{
		if (*it == pConn)
		{
			break;
		}
	}

	if (it == m_free_list.end())

測試

測試之前，將代碼中的數據庫地址、端口、賬號密碼等改為自己的（代碼中有好幾處）

進入MySQL，創建mysql_pool_test數據庫

CREATE DATABASE mysql_pool_test;

進入到mysql_pool目錄下，創建一個build目錄并進入：

mkdir build
cd build

然后輸入如下的命令進行編譯

cmake ..
make

之后就會在目錄下生成如下的可執行文件

輸入如下兩條命令進行測試：可以看到不使用數據庫連接池，整個操作耗時4秒左右；使用連接池之后，整個操作耗時2秒左右，提升了一倍

# 不使用數據庫連接池
./test_ThreadPool 4 4 0
# 使用數據庫連接池
./test_ThreadPool 4 4 1

六、Redis連接池演示

源碼下載

• 下載方式：https://github.com/dongyusheng/csdn-code/tree/master/db_pool（Github中下載）

下面介紹redis_pool

測試

進入到redis_pool目錄下，創建一個build目錄并進入：

mkdir build
cd build

然后輸入如下的命令進行編譯

cmake ..
make

之后就會在目錄下生成如下的可執行文件

輸入如下的命令進行測試：可以看到不使用數據庫連接池，整個操作耗時182ms；使用連接池之后，整個操作耗時21ms，提升了很多

# 不使用數據庫連接池
./test_ThreadPool 4 4 0
# 使用數據庫連接池
./test_ThreadPool 4 4 1

進入redis，可以看到我們新建的key：