用连接池提高Servlet访问数据库的效率(1)

Java Servlet作为首选的服务器端数据处理技术，正在迅速取代CGI脚本。Servlet超越CGI的优势之一在于，不仅多个请求可以共享公用资源，而且还可以在不同用户请求之间保留持续数据。本文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

动态Web站点往往用数据库存储的信息生成Web页面，每一个页面请求导致一次数据库访问。连接数据库不仅要开销一定的通讯和内存资源，还必须完成用户验证、安全上下文配置这类任务，因而往往成为最为耗时的操作。当然，实际的连接时间开销千变万化，但1到2秒延迟并非不常见。如果某个基于数据库的Web应用只需建立一次初始连
接，不同页面请求能够共享同一连接，就能获得显著的性能改善。
Servlet是一个Java类。Servlet引擎（它可能是Web服务软件的一部分，也可能是一个独立的附加模块）在系统启动或Servlet第一次被请求时将该类装入Java虚拟机并创建它的一个实例。不同用户请求由同一Servlet实例的多个独立线程处理。那些要
求在不同请求之间持续有效的数据既可以用Servlet的实例变量来保存，也可以保存在独立的辅助对象中。
用JDBC访问数据库首先要创建与数据库之间的连接，获得一个连接对象（Connection），由连接对象提供执行SQL语句的方法。
本文介绍的数据库连接池包括一个管理类DBConnectionManager，负责提供与多个连接池对象（DBConnectionPool类）之间的接口。每一个连接池对象管理一组JDBC连接对象，每一个连接对象可以被任意数量的Servlet共享。
类DBConnectionPool提供以下功能：

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。

本文余下部分将详细说明这两个类，最后给出一个示例演示Servlet使用连接池的一般过程。


二、具体实现

DBConnectionManager.java程序清单如下：

001 import java.io.*;
002 import java.sql.*;
003 import java.util.*;
004 import java.util.Date;
005
006 /**
007 * 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
008 * 池的访问.客户程序可以调用getInstance()方法访问本类的唯一实例.
009 */
010 public class DBConnectionManager {
011 static private DBConnectionManager instance; // 唯一实例
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 * 返回唯一实例.如果是第一次调用此方法,则创建实例
020 *
021 * @return DBConnectionManager 唯一实例
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 * 建构函数私有以防止其它对象创建本类实例
033 */
034 private DBConnectionManager() {
035 init();
036 }
037
038 /**
039 * 将连接对象返回给由名字指定的连接池
040 *
041 * @param name 在属性文件中定义的连接池名字
042 * @param con 连接对象
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 * 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
053 * 限制,则创建并返回新连接
054 *
055 * @param name 在属性文件中定义的连接池名字
056 * @return Connection 可用连接或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 * 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,
068 * 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.
069 *
070 * @param name 连接池名字
071 * @param time 以毫秒计的等待时间
072 * @return Connection 可用连接或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 * 关闭所有连接,撤销驱动程序的注册
084 */
085 public synchronized void release() {
086 // 等待直到最后一个客户程序调用
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("撤销JDBC驱动程序 " + driver.getClass().getName()+"的注册");
102 }
103 catch (SQLException e) {
104 log(e, "无法撤销下列JDBC驱动程序的注册: " + driver.getClass().getName());
105 }
106 }
107 }
108
109 /**
110 * 根据指定属性创建连接池实例.
111 *
112 * @param props 连接池属性
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("没有为连接池" + 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("错误的最大连接数限制: " + maxconn + " .连接池: " + poolName);
134 max = 0;
135 }
136 DBConnectionPool pool =
137 new DBConnectionPool(poolName, url, user, password, max);
138 pools.put(poolName, pool);
139 log("成功创建连接池" + poolName);
140 }
141 }
142 }
143
144 /**
145 * 读取属性完成初始化
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("不能读取属性文件. " +
155 "请确保db.properties在CLASSPATH指定的路径中");
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("无法打开日志文件: " + logFile);
164 log = new PrintWriter(System.err);
165 }
166 loadDrivers(dbProps);
167 createPools(dbProps);
168 }
169
170 /**
171 * 装载和注册所有JDBC驱动程序
172 *
173 * @param props 属性
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);