Java Servlet作為首選的服務(wù)器端數(shù)據(jù)處理技術(shù)，正在迅速取代CGI腳本。Servlet超越CGI的優(yōu)勢(shì)之一在于，不僅多個(gè)請(qǐng)求可以共享公用資源，而且還可以在不同用戶請(qǐng)求之間保留持續(xù)數(shù)據(jù)。本文介紹一種充分發(fā)揮該特色的實(shí)用技術(shù)，即數(shù)據(jù)庫(kù)連接池。


一、實(shí)現(xiàn)連接池的意義

動(dòng)態(tài)Web站點(diǎn)往往用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的信息生成Web頁(yè)面，每一個(gè)頁(yè)面請(qǐng)求導(dǎo)致一次數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)。連接數(shù)據(jù)庫(kù)不僅要開(kāi)銷(xiāo)一定的通訊和內(nèi)存資源，還必須完成用戶驗(yàn)證、安全上下文配置這類任務(wù)，因而往往成為最為耗時(shí)的操作。當(dāng)然，實(shí)際的連接時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)千變?nèi)f化，但1到2秒延遲并非不常見(jiàn)。如果某個(gè)基于數(shù)據(jù)庫(kù)的Web應(yīng)用只需建立一次初始連
接，不同頁(yè)面請(qǐng)求能夠共享同一連接，就能獲得顯著的性能改善。
Servlet是一個(gè)Java類。Servlet引擎（它可能是Web服務(wù)軟件的一部分，也可能是一個(gè)獨(dú)立的附加模塊）在系統(tǒng)啟動(dòng)或Servlet第一次被請(qǐng)求時(shí)將該類裝入Java虛擬機(jī)并創(chuàng)建它的一個(gè)實(shí)例。不同用戶請(qǐng)求由同一Servlet實(shí)例的多個(gè)獨(dú)立線程處理。那些要
求在不同請(qǐng)求之間持續(xù)有效的數(shù)據(jù)既可以用Servlet的實(shí)例變量來(lái)保存，也可以保存在獨(dú)立的輔助對(duì)象中。
用JDBC訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)首先要?jiǎng)?chuàng)建與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接，獲得一個(gè)連接對(duì)象（Connection），由連接對(duì)象提供執(zhí)行SQL語(yǔ)句的方法。
本文介紹的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池包括一個(gè)管理類DBConnectionManager，負(fù)責(zé)提供與多個(gè)連接池對(duì)象（DBConnectionPool類）之間的接口。每一個(gè)連接池對(duì)象管理一組JDBC連接對(duì)象，每一個(gè)連接對(duì)象可以被任意數(shù)量的Servlet共享。
類DBConnectionPool提供以下功能：

1) 從連接池獲?。ɑ騽?chuàng)建）可用連接。
2) 把連接返回給連接池。
3) 在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)釋放所有資源，關(guān)閉所有連接。

此外， DBConnectionPool類還能夠處理無(wú)效連接（原來(lái)登記為可用的連接，由于某種原因不再可用，如超時(shí)，通訊問(wèn)題）
，并能夠限制連接池中的連接總數(shù)不超過(guò)某個(gè)預(yù)定值。
管理類DBConnectionManager用于管理多個(gè)連接池對(duì)象，它提供以下功能：

1) 裝載和注冊(cè)JDBC驅(qū)動(dòng)程序。
2) 根據(jù)在屬性文件中定義的屬性創(chuàng)建連接池對(duì)象。
3) 實(shí)現(xiàn)連接池名字與其實(shí)例之間的映射。
4) 跟蹤客戶程序?qū)B接池的引用，保證在最后一個(gè)客戶程序結(jié)束時(shí)安全地關(guān)閉所有連接池。

本文余下部分將詳細(xì)說(shuō)明這兩個(gè)類，最后給出一個(gè)示例演示Servlet使用連接池的一般過(guò)程。


二、具體實(shí)現(xiàn)

DBConnectionManager.java程序清單如下：

001 import java.io.*;
002 import java.sql.*;
003 import java.util.*;
004 import java.util.Date;
005
006 /**
007 * 管理類DBConnectionManager支持對(duì)一個(gè)或多個(gè)由屬性文件定義的數(shù)據(jù)庫(kù)連接
008 * 池的訪問(wèn).客戶程序可以調(diào)用getInstance()方法訪問(wèn)本類的唯一實(shí)例.
009 */
010 public class DBConnectionManager {
011 static private DBConnectionManager instance; // 唯一實(shí)例
012 static private int clients;
013
014 private Vector drivers = new Vector();
015 private PrintWriter log;
016 private Hashtable pools = new Hashtable();
017
018 /**
019 * 返回唯一實(shí)例.如果是第一次調(diào)用此方法,則創(chuàng)建實(shí)例
020 *
021 * @return DBConnectionManager 唯一實(shí)例
022 */
023 static synchronized public DBConnectionManager getInstance() {
024 if (instance == null) {
025 instance = new DBConnectionManager();
026 }
027 clients++;
028 return instance;
029 }
030
031 /**
032 * 建構(gòu)函數(shù)私有以防止其它對(duì)象創(chuàng)建本類實(shí)例
033 */
034 private DBConnectionManager() {
035 init();
036 }
037
038 /**
039 * 將連接對(duì)象返回給由名字指定的連接池
040 *
041 * @param name 在屬性文件中定義的連接池名字
042 * @param con 連接對(duì)象
043 */
044 public void freeConnection(String name, Connection con) {
045 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
046 if (pool != null) {
047 pool.freeConnection(con);
048 }
049 }
050
051 /**
052 * 獲得一個(gè)可用的(空閑的)連接.如果沒(méi)有可用連接,且已有連接數(shù)小于最大連接數(shù)
053 * 限制,則創(chuàng)建并返回新連接
054 *
055 * @param name 在屬性文件中定義的連接池名字
056 * @return Connection 可用連接或null
057 */
058 public Connection getConnection(String name) {
059 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
060 if (pool != null) {
061 return pool.getConnection();
062 }
063 return null;
064 }
065
066 /**
067 * 獲得一個(gè)可用連接.若沒(méi)有可用連接,且已有連接數(shù)小于最大連接數(shù)限制,
068 * 則創(chuàng)建并返回新連接.否則,在指定的時(shí)間內(nèi)等待其它線程釋放連接.
069 *
070 * @param name 連接池名字
071 * @param time 以毫秒計(jì)的等待時(shí)間
072 * @return Connection 可用連接或null
073 */
074 public Connection getConnection(String name, long time) {
075 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
076 if (pool != null) {
077 return pool.getConnection(time);
078 }
079 return null;
080 }
081
082 /**
083 * 關(guān)閉所有連接,撤銷(xiāo)驅(qū)動(dòng)程序的注冊(cè)
084 */
085 public synchronized void release() {
086 // 等待直到最后一個(gè)客戶程序調(diào)用
087 if (--clients != 0) {
088 return;
089 }
090
091 Enumeration allPools = pools.elements();
092 while (allPools.hasMoreElements()) {
093 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) allPools.nextElement();
094 pool.release();
095 }
096 Enumeration allDrivers = drivers.elements();
097 while (allDrivers.hasMoreElements()) {
098 Driver driver = (Driver) allDrivers.nextElement();
099 try {
100 DriverManager.deregisterDriver(driver);
101 log("撤銷(xiāo)JDBC驅(qū)動(dòng)程序 " + driver.getClass().getName()+"的注冊(cè)");
102 }
103 catch (SQLException e) {
104 log(e, "無(wú)法撤銷(xiāo)下列JDBC驅(qū)動(dòng)程序的注冊(cè): " + driver.getClass().getName());
105 }
106 }
107 }
108
109 /**
110 * 根據(jù)指定屬性創(chuàng)建連接池實(shí)例.
111 *
112 * @param props 連接池屬性
113 */
114 private void createPools(Properties props) {
115 Enumeration propNames = props.propertyNames();
116 while (propNames.hasMoreElements()) {
117 String name = (String) propNames.nextElement();
118 if (name.endsWith(".url")) {
119 String poolName = name.substring(0, name.lastIndexOf("."));
120 String url = props.getProperty(poolName + ".url");
121 if (url == null) {
122 log("沒(méi)有為連接池" + poolName + "指定URL");
123 continue;
124 }
125 String user = props.getProperty(poolName + ".user");
126 String password = props.getProperty(poolName + ".password");
127 String maxconn = props.getProperty(poolName + ".maxconn", "0");
128 int max;
129 try {
130 max = Integer.valueOf(maxconn).intValue();
131 }
132 catch (NumberFormatException e) {
133 log("錯(cuò)誤的最大連接數(shù)限制: " + maxconn + " .連接池: " + poolName);
134 max = 0;
135 }
136 DBConnectionPool pool =
137 new DBConnectionPool(poolName, url, user, password, max);
138 pools.put(poolName, pool);
139 log("成功創(chuàng)建連接池" + poolName);
140 }
141 }
142 }
143
144 /**
145 * 讀取屬性完成初始化
146 */
147 private void init() {
148 InputStream is = getClass().getResourceAsStream("/db.properties");
149 Properties dbProps = new Properties();
150 try {
151 dbProps.load(is);
152 }
153 catch (Exception e) {
154 System.err.println("不能讀取屬性文件. " +
155 "請(qǐng)確保db.properties在CLASSPATH指定的路徑中");
156 return;
157 }
158 String logFile = dbProps.getProperty("logfile", "DBConnectionManager.log");
159 try {
160 log = new PrintWriter(new FileWriter(logFile, true), true);
161 }
162 catch (IOException e) {
163 System.err.println("無(wú)法打開(kāi)日志文件: " + logFile);
164 log = new PrintWriter(System.err);
165 }
166 loadDrivers(dbProps);
167 createPools(dbProps);
168 }
169
170 /**
171 * 裝載和注冊(cè)所有JDBC驅(qū)動(dòng)程序
172 *
173 * @param props 屬性
174 */
175 private void loadDrivers(Properties props) {
176 String driverClasses = props.getProperty("drivers");
177 StringTokenizer st = new StringTokenizer(driverClasses);
178 while (st.hasMoreElements()) {
179 String driverClassName = st.nextToken().trim();
180 try {
181 Driver driver = (Driver)
182 Class.forName(driverClassName).newInstance();
183 DriverManager.registerDriver(driver);
184 drivers.addElement(driver);
185 log("成功注冊(cè)JDBC驅(qū)動(dòng)程序" + driverClassName);
186 }
187 catch (Exception e) {
188 log("無(wú)法注冊(cè)JDBC驅(qū)動(dòng)程序: " +
189 driverClassName + ", 錯(cuò)誤: " + e);
190 }
191 }
192 }
193
194 /**
195 * 將文本信息寫(xiě)入日志文件
196 */
197 private void log(String msg) {
198 log.println(new Date() + ": " + msg);
199 }
200
201 /**
202 * 將文本信息與異常寫(xiě)入日志文件
203 */
204 private void log(Throwable e, String msg) {
205 log.println(new Date() + ": " + msg);
206 e.printStackTrace(log);
207 }
208
209 /**
210 * 此內(nèi)部類定義了一個(gè)連接池.它能夠根據(jù)要求創(chuàng)建新連接,直到預(yù)定的最
211 * 大連接數(shù)為止.在返回連接給客戶程序之前,它能夠驗(yàn)證連接的有效性.
212 */
213 class DBConnectionPool {
214 private int checkedOut;
215 private Vector freeConnections = new Vector();
216 private int maxConn;
217 private String name;
218 private String password;
219 private String URL;
220 private String user;
221
222 /**
223 * 創(chuàng)建新的連接池
224 *
225 * @param name 連接池名字
226 * @param URL 數(shù)據(jù)庫(kù)的JDBC URL
227 * @param user 數(shù)據(jù)庫(kù)帳號(hào),或 null
228 * @param password 密碼,或 null
229 * @param maxConn 此連接池允許建立的最大連接數(shù)
230 */
231 public DBConnectionPool(String name, String URL, String user, String password,
232 int maxConn) {
233 this.name = name;
234 this.URL = URL;
235 this.user = user;
236 this.password = password;
237 this.maxConn = maxConn;
238 }
239
240 /**
241 * 將不再使用的連接返回給連接池
242 *
243 * @param con 客戶程序釋放的連接
244 */
245 public synchronized void freeConnection(Connection con) {
246 // 將指定連接加入到向量末尾
247 freeConnections.addElement(con);
248 checkedOut--;
249 notifyAll();
250 }
251
252 /**
253 * 從連接池獲得一個(gè)可用連接.如沒(méi)有空閑的連接且當(dāng)前連接數(shù)小于最大連接
254 * 數(shù)限制,則創(chuàng)建新連接.如原來(lái)登記為可用的連接不再有效,則從向量刪除之,
255 * 然后遞歸調(diào)用自己以嘗試新的可用連接.
256 */
257 public synchronized Connection getConnection() {
258 Connection con = null;
259 if (freeConnections.size() > 0) {
260 // 獲取向量中第一個(gè)可用連接
261 con = (Connection) freeConnections.firstElement();
262 freeConnections.removeElementAt(0);
263 try {
264 if (con.isClosed()) {
265 log("從連接池" + name+"刪除一個(gè)無(wú)效連接");
266 // 遞歸調(diào)用自己,嘗試再次獲取可用連接
267 con = getConnection();
268 }
269 }
270 catch (SQLException e) {
271 log("從連接池" + name+"刪除一個(gè)無(wú)效連接");
272 // 遞歸調(diào)用自己,嘗試再次獲取可用連接
273 con = getConnection();
274 }
275 }
276 else if (maxConn == 0 || checkedOut < maxConn) {
277 con = newConnection();
278 }
279 if (con != null) {
280 checkedOut++;
281 }
282 return con;
283 }
284
285 /**
286 * 從連接池獲取可用連接.可以指定客戶程序能夠等待的最長(zhǎng)時(shí)間
287 * 參見(jiàn)前一個(gè)getConnection()方法.
288 *
289 * @param timeout 以毫秒計(jì)的等待時(shí)間限制
290 */
291 public synchronized Connection getConnection(long timeout) {
292 long startTime = new Date().getTime();
293 Connection con;
294 while ((con = getConnection()) == null) {
295 try {
296 wait(timeout);
297 }
298 catch (InterruptedException e) {}
299 if ((new Date().getTime() - startTime) >= timeout) {
300 // wait()返回的原因是超時(shí)
301 return null;
302 }
303 }
304 return con;
305 }
306
307 /**
308 * 關(guān)閉所有連接
309 */
310 public synchronized void release() {
311 Enumeration allConnections = freeConnections.elements();
312 while (allConnections.hasMoreElements()) {
313 Connection con = (Connection) allConnections.nextElement();
314 try {
315 con.close();
316 log("關(guān)閉連接池" + name+"中的一個(gè)連接");
317 }
318 catch (SQLException e) {
319 log(e, "無(wú)法關(guān)閉連接池" + name+"中的連接");
320 }
321 }
322 freeConnections.removeAllElements();
323 }
324
325 /**
326 * 創(chuàng)建新的連接
327 */
328 private Connection newConnection() {
329 Connection con = null;
330 try {
331 if (user == null) {
332 con = DriverManager.getConnection(URL);
333 }
334 else {
335 con = DriverManager.getConnection(URL, user, password);
336 }
337 log("連接池" + name+"創(chuàng)建一個(gè)新的連接");
338 }
339 catch (SQLException e) {
340 log(e, "無(wú)法創(chuàng)建下列URL的連接: " + URL);
341 return null;
342 }
343 return con;
344 }
345 }
346 }