数据库连接池技术

介绍一种充分发挥该特色的实用技术，即数据库连
接池。

一、实现连接池的意义

1) 从连接池获取（或创建）可用连接。
2) 把连接返回给连接池。
3) 在系统关闭时释放所有资源，关闭所有连接。

此外， DBConnectionPool类还能够处理无效连接（原来登记为可用的连接，由于某种原因不再可用，如超时，通讯问题）
，并能够限制连接池中的连接总数不超过某个预定值。
管理类DBConnectionManager用于管理多个连接池对象，它提供以下功能：

1) 装载和注册JDBC驱动程序。
2) 根据在属性文件中定义的属性创建连接池对象。
3) 实现连接池名字与其实例之间的映射。
4) 跟踪客户程序对连接池的引用，保证在最后一个客户程序结束时安全地关闭所有连接池。

二、具体实现

DBConnectionManager.java程序清单如下：

    import java.io.*;
    import java.sql.*;
    import java.util.*;
    import java.util.Date;
  
    /**
    * 管理类DBConnectionManager支持对一个或多个由属性文件定义的数据库连接
    * 池的访问.客户程序可以调用getInstance()方法访问本类的唯一实例.
    */
    public class DBConnectionManager {
     static private DBConnectionManager instance; // 唯一实例
     static private int clients;
  
     private Vector drivers = new Vector();
     private PrintWriter log;
     private Hashtable pools = new Hashtable();
  
    /**
    * 返回唯一实例.如果是第一次调用此方法,则创建实例
    *
    * @return DBConnectionManager 唯一实例
    */
    static synchronized public DBConnectionManager getInstance() {
     if (instance == null) {
      instance = new DBConnectionManager();
     }
     clients++;
     return instance;
    }
  
    /**
    * 建构函数私有以防止其它对象创建本类实例
    */
    private DBConnectionManager() {
     init();
    }
  
    /**
    * 将连接对象返回给由名字指定的连接池
    *
    * @param name 在属性文件中定义的连接池名字
    * @param con 连接对象
    */
    public void freeConnection(String name, Connection con) {
     DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
     if (pool != null) {
      pool.freeConnection(con);
     }
    }
  
    /**
    * 获得一个可用的(空闲的)连接.如果没有可用连接,且已有连接数小于最大连接数
    * 限制,则创建并返回新连接
    *
    * @param name 在属性文件中定义的连接池名字
    * @return Connection 可用连接或null
    */
    public Connection getConnection(String name) {
     DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
     if (pool != null) {
      return pool.getConnection();
     }
     return null;
    }
  
    /**
    * 获得一个可用连接.若没有可用连接,且已有连接数小于最大连接数限制,
    * 则创建并返回新连接.否则,在指定的时间内等待其它线程释放连接.
    *
    * @param name 连接池名字
    * @param time 以毫秒计的等待时间
    * @return Connection 可用连接或null
    */
    public Connection getConnection(String name, long time) {
     DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
     if (pool != null) {
      return pool.getConnection(time);
     }
     return null;
    }
  
    /**
    * 关闭所有连接,撤销驱动程序的注册
    */
    public synchronized void release() {
    // 等待直到最后一个客户程序调用
     if (–clients != 0) {
      return;
     }
  
     Enumeration allPools = pools.elements();
     while (allPools.hasMoreElements()) {
      DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) allPools.nextElement();
      pool.release();
    }
     Enumeration allDrivers = drivers.elements();
     while (allDrivers.hasMoreElements()) {
      Driver driver = (Driver) allDrivers.nextElement();
      try {
       DriverManager.deregisterDriver(driver);
       log(“撤销JDBC驱动程序 ” + driver.getClass().getName()+”的注册”);
      }
      catch (SQLException e) {
       log(e, “无法撤销下列JDBC驱动程序的注册: ” + driver.getClass().getName());
      }
     }
    }
  
    /**
    * 根据指定属性创建连接池实例.
    *
    * @param props 连接池属性
    */
    private void createPools(Properties props) {
     Enumeration propNames = props.propertyNames();
     while (propNames.hasMoreElements()) {
      String name = (String) propNames.nextElement();
      if (name.endsWith(“.url”)) {
       String poolName = name.substring(0, name.lastIndexOf(“.”));
       String url = props.getProperty(poolName + “.url”);
       if (url == null) {
        log(“没有为连接池” + poolName + “指定URL”);
        continue;
       }
       String user = props.getProperty(poolName + “.user”);
       String password = props.getProperty(poolName + “.password”);
       String maxconn = props.getProperty(poolName + “.maxconn”, “0”);
      int max;
      try {
       max = Integer.valueOf(maxconn).intValue();
      }
      catch (NumberFormatException e) {
       log(“错误的最大连接数限制: ” + maxconn + ” .连接池: ” + poolName);
       max = 0;
      }
      DBConnectionPool pool =
      new DBConnectionPool(poolName, url, user, password, max);
      pools.put(poolName, pool);
      log(“成功创建连接池” + poolName);
      }
     }
    }
  
    /**
    * 读取属性完成初始化
    */
    private void init() {
     InputStream is = getClass().getResourceAsStream(“/db.properties”);
     Properties dbProps = new Properties();
     try {
      dbProps.load(is);
     }
     catch (Exception e) {
      System.err.println(“不能读取属性文件. ” +
      “请确保db.properties在CLASSPATH指定的路径中”);
      return;
     }
     String logFile = dbProps.getProperty(“logfile”, “DBConnectionManager.log”);
     try {
      log = new PrintWriter(new FileWriter(logFile, true), true);
     }
     catch (IOException e) {
      System.err.println(“无法打开日志文件: ” + logFile);
      log = new PrintWriter(System.err);
     }
    loadDrivers(dbProps);
     createPools(dbProps);
    }
  
    /**
    * 装载和注册所有JDBC驱动程序
    *
    * @param props 属性
    */
    private void loadDrivers(Properties props) {
     String driverClasses = props.getProperty(“drivers”);
     StringTokenizer st = new StringTokenizer(driverClasses);
     while (st.hasMoreElements()) {
      String driverClassName = st.nextToken().trim();
      try {
       Driver driver = (Driver)
       Class.forName(driverClassName).newInstance();
       DriverManager.registerDriver(driver);
       drivers.addElement(driver);
       log(“成功注册JDBC驱动程序” + driverClassName);
      }
      catch (Exception e) {
       log(“无法注册JDBC驱动程序: ” +
       driverClassName + “, 错误: ” + e);
      }
     }
    }
  
    /**
    * 将文本信息写入日志文件
    */
    private void log(String msg) {
     log.println(new Date() + “: ” + msg);
    }
  
    /**
    * 将文本信息与异常写入日志文件
    */
    private void log(Throwable e, String msg) {
     log.println(new Date() + “: ” + msg);
     e.printStackTrace(log);
    }
  
    /**
    * 此内部类定义了一个连接池.它能够根据要求创建新连接,直到预定的最
    * 大连接数为止.在返回连接给客户程序之前,它能够验证连接的有效性.
    */
    class DBConnectionPool {
    private int checkedOut;
    private Vector freeConnections = new Vector();
    private int maxConn;
    private String name;
    private String password;
    private String URL;
    private String user;
  
    /**
    * 创建新的连接池
    *
    * @param name 连接池名字
    * @param URL 数据库的JDBC URL
    * @param user 数据库帐 ,或 null
    * @param password 密码,或 null
    * @param maxConn 此连接池允许建立的最大连接数
    */
    public DBConnectionPool(String name, String URL, String user, String password,
    int maxConn) {
     this.name = name;
     this.URL = URL;
     this.user = user;
     this.password = password;
     this.maxConn = maxConn;
    }
  
    /**
    * 将不再使用的连接返回给连接池
    *
    * @param con 客户程序释放的连接
    */
    public synchronized void freeConnection(Connection con) {
     // 将指定连接加入到向量末尾
     freeConnections.addElement(con);
     checkedOut–;
     notifyAll();
    }
  
    /**
    * 从连接池获得一个可用连接.如没有空闲的连接且当前连接数小于最大连接
    * 数限制,则创建新连接.如原来登记为可用的连接不再有效,则从向量删除之,
    * 然后递归调用自己以尝试新的可用连接.
    */
    public synchronized Connection getConnection() {
     Connection con = null;
     if (freeConnections.size() > 0) {
      // 获取向量中第一个可用连接
      con = (Connection) freeConnections.firstElement();
      freeConnections.removeElementAt(0);
      try {
       if (con.isClosed()) {
        log(“从连接池” + name+”删除一个无效连接”);
        // 递归调用自己,尝试再次获取可用连接
        con = getConnection();
       }
      }
      catch (SQLException e) {
      log(“从连接池” + name+”删除一个无效连接”);
      // 递归调用自己,尝试再次获取可用连接
      con = getConnection();
      }
     }
     else if (maxConn == 0 || checkedOut < maxConn) {
      con = newConnection();
     }
     if (con != null) {
      checkedOut++;
     }
     return con;
    }
  
    /**
    * 从连接池获取可用连接.可以指定客户程序能够等待的最长时间
    * 参见前一个getConnection()方法.
    *
    * @param timeout 以毫秒计的等待时间限制
    */
    public synchronized Connection getConnection(long timeout) {
     long startTime = new Date().getTime();
     Connection con;
     while ((con = getConnection()) == null) {
     try {
      wait(timeout);
     }
     catch (InterruptedException e) {}
      if ((new Date().getTime() – startTime) >= timeout) {
      // wait()返回的原因是超时
      return null;
      }
     }
     return con;
    }
  
    /**
    * 关闭所有连接
    */
    public synchronized void release() {
     Enumeration allConnections = freeConnections.elements();
     while (allConnections.hasMoreElements()) {
      Connection con = (Connection) allConnections.nextElement();
      try {
       con.close();
       log(“关闭连接池” + name+”中的一个连接”);
      }
      catch (SQLException e) {
       log(e, “无法关闭连接池” + name+”中的连接”);
      }
     }
     freeConnections.removeAllElements();
    }
  
    /**
    * 创建新的连接
    */
    private Connection newConnection() {
     Connection con = null;
     try {
      if (user == null) {
       con = DriverManager.getConnection(URL);
      }
      else {
       con = DriverManager.getConnection(URL, user, password);
      }
      log(“连接池” + name+”创建一个新的连接”);
     }
     catch (SQLException e) {
      log(e, “无法创建下列URL的连接: ” + URL);
      return null;
     }
     return con;
     }
    }
    }