Tomcat 连接池详解

（转）

JDBC 连接池 org.apache.tomcat.jdbc.pool 是Apache-Commons DBCP连接池的一种替换或备选方案。

那究竟为何需要一个新的连接池？

原因如下：

1. Commons DBCP 1.x 是单线程。为了线程安全，在对象分配或对象返回的短期内，Commons 锁定了全部池。但注意这并不适用于 Commons DBCP 2.x。
2. Commons DBCP 1.x 可能会变得很慢。当逻辑 CPU 数目增长，或者试图借出或归还对象的并发线程增加时，性能就会受到影响。高并发系统受到的影响会更为显著。注意这并不适用于 Commons DBCP 2.x。
3. Commons DBCP 拥有 60 多个类。tomcat-jdbc-pool 核心只有 8 个类。因此为了未来需求变更着想，肯定需要更少的改动。我们真正需要的只是连接池本身，其余的只是附属。
4. Commons DBCP 使用静态接口，因此对于指定版本的 JRE，只能采用正确版本的 DBCP，否则就会出现 NoSuchMethodException异常。
5. 当DBCP 可以用其他更简便的实现来替代时，实在不值得重写那 60 个类。
6. Tomcat JDBC 连接池无需为库本身添加额外线程，就能获取异步获取连接。
7. Tomcat JDBC 连接池是 Tomcat 的一个模块，依靠 Tomcat JULI 这个简化了的日志架构。
8. 使用 javax.sql.PooledConnection 接口获取底层连接。
9. 防止饥饿。如果池变空，线程将等待一个连接。当连接返回时，池就将唤醒正确的等待线程。大多数连接池只会一直维持饥饿状态。

Tomcat JDBC 连接池还具有一些其他连接池实现所没有的特点：

1. 支持高并发环境与多核/CPU 系统。
2. 接口的动态实现。支持 java.sql 与 java.sql 接口（只要 JDBC 驱动），甚至在利用低版本的 JDK 来编译时。
3. 验证间隔时间。我们不必每次使用单个连接时都进行验证，可以在借出或归还连接时进行验证，只要不低于我们所设定的间隔时间就行。
4. 只执行一次查询。当与数据库建立起连接时，只执行一次的可配置查询。这项功能对会话设置非常有用，因为你可能会想在连接建立的整个时段内都保持会话。
5. 能够配置自定义拦截器。通过自定义拦截器来增强功能。可以使用拦截器来采集查询统计，缓存会话状态，重新连接之前失败的连接，重新查询，缓存查询结果，等等。由于可以使用大量的选项，所以这种自定义拦截器也是没有限制的，跟 java.sql/javax.sql 接口的 JDK 版本没有任何关系。
6. 高性能。后文将举例展示一些性能差异。
7. 极其简单。它的实现非常简单，代码行数与源文件都非常少，这都有赖于从一开始研发它时，就把简洁当做重中之重。对比一下 c3p0 ，它的源文件超过了 200 个（最近一次统计），而 Tomcat JDBC 核心只有 8 个文件，连接池本身则大约只有这个数目的一半，所以能够轻易地跟踪和修改可能出现的 Bug。
8. 异步连接获取。可将连接请求队列化，系统返回 Future<Connection>。
9. 更好地处理空闲连接。不再简单粗暴地直接把空闲连接关闭，而是仍然把连接保留在池中，通过更为巧妙的算法控制空闲连接池的规模。
10. 可以控制连接应被废弃的时间：当池满了即废弃，或者指定一个池使用容差值，发生超时就进行废弃处理。
11. 通过查询或语句来重置废弃连接计时器。允许一个使用了很长时间的连接不因为超时而被废弃。这一点是通过使用ResetAbandonedTimer 来实现的。
12. 经过指定时间后，关闭连接。与返回池的时间相类似。
13. 当连接要被释放时，获取 JMX 通知并记录所有日志。它类似于 removeAbandonedTimeout，但却不需要采取任何行为，只需要报告信息即可。通过 suspectTimeout 属性来实现。
14. 可以通过 java.sql.Driver、javax.sql.DataSource 或 javax.sql.XADataSource 获取连接。通过 dataSource 与dataSourceJNDI 属性实现这一点。
15. 支持 XA 连接。

使用方法

对于熟悉 Commons DBCP 的人来说，转而使用 Tomcat 连接池是非常简单的事。从其他连接池转换过来也非常容易。

1. 附加功能

除了其他多数连接池能够提供的功能外，Tomcat 连接池还提供了一些附加功能：

• initSQL 当连接创建后，能够执行一个 SQL 语句（只执行一次）。
• validationInterval 恰当地在连接上运行验证，同时又能避免太多频繁地执行验证。
• jdbcInterceptors 灵活并且可插拔的拦截器，能够对池进行各种自定义，执行各种查询，处理结果集。下文将予以详述。
• fairQueue 将 fair 标志设为 true，以达成线程公平性，或使用异步连接获取。

2. Apache Tomcat 容器内部

在Tomcat JDBC 文档中，Tomcat 连接池被配置为一个资源。唯一的区别在于，你必须指定 factory 属性，并将其值设为 org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSourceFactory。

3. 独立性

连接池只有一个从属文件，tomcat-juli.jar。要想在使用 bean 实例化的单一项目中使用池，实例化的 Bean 为org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource。下文讲到将连接池配置为 JNDI 资源时会涉及到同一属性，也是用来将数据源配置成 bean 的。

4. JMX

连接池对象暴露了一个可以被注册的 MBean。为了让连接池对象创建 MBean，jmxEnabled 标志必须设为 true。这并不是说连接池会注册到 MBean 服务器。在像 Tomcat 这样的容器中，Tomcat 本身注册就在 MBean 服务器上注册了 DataSource。org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource 对象会注册实际的连接池 MBean。如果你在容器外运行，可以将 DataSource 注册在任何你指定的对象名下，然后将这种注册传播到底层池。要想这样做，你必须调用mBeanServer.registerMBean(dataSource.getPool().getJmxPool(),objectname)。在调用之前，一定要保证通过调用dataSource.createPool() 创建了池。

属性

为了能够顺畅地在 Commons DBCP 与 Tomcat JDBC 连接池 之间转换，大多数属性名称及其含义都是相同的。

1. JNDI 工厂与类型

属性	描述
factory	必需的属性，其值应为 org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSourceFactory
type	类型应为 javax.sql.DataSource 或 javax.sql.XADataSource。 根据类型，将创建org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource 或org.apache.tomcat.jdbc.pool.XADataSource。

2. 系统属性

系统属性作用于 JVM 范围，影响创建于 JVM 内的所有池。

属性	描述
org.apache.tomcat.jdbc.pool.onlyAttemptCurrentClassLoader	布尔值，默认为 false。控制动态类（如JDBC 驱动、拦截器、验证器）的加载。如果采用默认值，池会首先利用当前类加载器（比如已经加载池类的类加载器）加载类；如果类加载失败，则尝试利用线程上下文加载器加载。取值为true 时，会向后兼容 Apache Tomcat 8.0.8 及更早版本，只会采用当前类加载器。如果未设置，则取默认值。

3. 常用属性

属性	描述
defaultAutoCommit	（布尔值）连接池所创建的连接默认自动提交状态。如果未设置，则默认采用 JDBC 驱动的缺省值（如果未设置，则不会调用setAutoCommit 方法）。
defaultReadOnly	（布尔值）连接池所创建的连接默认只读状态。如果未设置，将不会调用 setReadOnly 方法。（有些驱动并不支持只读模式，比如：informix）
defaultTransactionIsolation	（字符串）连接池所创建的连接的默认事务隔离状态。取值范围为：（参考 javadoc） NONE READ_COMMITTED READ_UNCOMMITTED REPEATABLE_READ SERIALIZABLE 如果未设置该值，则不会调用任何方法，默认为 JDBC 驱动。
defaultCatalog	（字符串）连接池所创建的连接的默认catalog。
driverClassName	（字符串）所要使用的 JDBC 驱动的完全限定的 Java 类名。该驱动必须能从与 tomcat-jdbc.jar 同样的类加载器访问
username	（字符串）传入 JDBC 驱动以便建立连接的连接用户名。注意，DataSource.getConnection(username,password)方法默认不会使用传入该方法内的凭证，但会使用这里的配置信息。可参看 alternateUsernameAllowed 了解更多详情。
password	（字符串）传入 JDBC 驱动以便建立连接的连接密码。注意，DataSource.getConnection(username,password)方法默认不会使用传入该方法内的凭证，但会使用这里的配置信息。可参看 alternateUsernameAllowed 了解更多详情。
maxActive	（整形值）池同时能分配的活跃连接的最大数目。默认为 100。
maxIdle	（整型值）池始终都应保留的连接的最大数目。默认为maxActive:100。会周期性检查空闲连接（如果启用该功能），留滞时间超过 minEvictableIdleTimeMillis 的空闲连接将会被释放。（请参考 testWhileIdle）
minIdle	（整型值）池始终都应保留的连接的最小数目。如果验证查询失败，则连接池会缩减该值。默认值取自 initialSize:10（请参考testWhileIdle）。
initialSize	（整型值）连接器启动时创建的初始连接数。默认为 10。
maxWait	（整型值）在抛出异常之前，连接池等待（没有可用连接时）返回连接的最长时间，以毫秒计。默认为 30000（30 秒）
testOnBorrow	（布尔值）默认值为 false。从池中借出对象之前，是否对其进行验证。如果对象验证失败，将其从池中清除，再接着去借下一个。注意：为了让 true 值生效，validationQuery参数必须为非空字符串。为了实现更高效的验证，可以采用validationInterval。
testOnReturn	（布尔值）默认值为 false。将对象返回池之前，是否对齐进行验证。注意：为了让 true 值生效，validationQuery参数必须为非空字符串。
testWhileIdle	（布尔值）是否通过空闲对象清除者（如果存在的话）验证对象。如果对象验证失败，则将其从池中清除。注意：为了让 true值生效，validationQuery 参数必须为非空字符串。该属性默认值为false，为了运行池的清除/测试线程，必须设置该值。（另请参阅timeBetweenEvictionRunsMillis）
validationQuery	（字符串）在将池中连接返回给调用者之前，用于验证这些连接的 SQL 查询。如果指定该值，则该查询不必返回任何数据，只是不抛出SQLException 异常。默认为 null。实例值为：SELECT 1（MySQL） select 1 from dual（Oracle） SELECT 1（MySQL Server）。
validationQueryTimeout	（整型值）连接验证失败前的超时时间（以秒计）。通过在执行validationQuery 的语句上调用java.sql.Statement.setQueryTimeout(seconds) 来实现。池本身并不会让查询超时，完全是由 JDBC 来强制实现。若该值小于或等于 0，则禁用该功能。默认为 -1。
validatorClassName	（字符串）实现 org.apache.tomcat.jdbc.pool.Validator接口并提供了一个无参（可能是隐式的）构造函数的类名。如果指定该值，将通过该类来创建一个 Validator 实例来验证连接，代替任何验证查询。默认为 null，范例值为：com.mycompany.project.SimpleValidator。
timeBetweenEvictionRunsMillis	（整型值）空闲连接验证/清除线程运行之间的休眠时间（以毫秒计）。不能低于 1 秒。该值决定了我们检查空闲连接、废弃连接的频率，以及验证空闲连接的频率。默认为 5000（5 秒）
numTestsPerEvictionRun	（整型值）Tomcat JDBC 连接池没有用到这个属性。
minEvictableIdleTimeMillis	（整型值）在被确定应被清除之前，对象在池中保持空闲状态的最短时间（以毫秒计）。默认为 60000（60 秒）
accessToUnderlyingConnectionAllowed	（布尔值）没有用到的属性。可以在归入池内的连接上调用unwrap来访问。参阅 javax.sql.DataSource 接口的相关介绍，或者通过反射调用 getConnection，或者将对象映射为javax.sql.PooledConnection。
removeAbandoned	（布尔值）该值为标志（Flag）值，表示如果连接时间超出了removeAbandonedTimeout，则将清除废弃连接。如果该值被设置为true，则如果连接时间大于 removeAbandonedTimeout，该连接会被认为是废弃连接，应予以清除。若应用关闭连接失败时，将该值设为 true 能够恢复该应用的数据库连接。另请参阅logAbandoned。默认值为 false。
removeAbandonedTimeout	（整型值）在废弃连接（仍在使用）可以被清除之前的超时秒数。默认为 60（60 秒）。应把该值设定为应用可能具有的运行时间最长的查询。
logAbandoned	（布尔值）标志能够针对丢弃连接的应用代码，进行堆栈跟踪记录。由于生成堆栈跟踪，对废弃连接的日志记录会增加每一个借取连接的开销。默认为 false
connectionProperties	（字符串）在建立新连接时，发送给 JDBC 驱动的连接属性。字符串格式必须为：[propertyName=property;]*。注意：user 与 password 属性会显式传入，因此这里并不需要包括它们。默认为null。
poolPreparedStatements	（布尔值）未使用的属性
maxOpenPreparedStatements	（整型值）未使用的属性

4. Tomcat JDBC 增强属性

属性	描述
initSQL	字符串值。当连接第一次创建时，运行的自定义查询。默认值为 null。
jdbcInterceptors	字符串。继承自类 org.apache.tomcat.jdbc.pool.JdbcInterceptor的子类类名列表，由分号分隔。关于格式及范例，可参见下文的配置 JDBC 拦截器。 这些拦截器将会插入到 java.sql.Connection 对象的操作队列中。 预定义的拦截器有： org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor ConnectionState——记录自动提交、只读、catalog以及事务隔离级别等状态。 org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor StatementFinalizer——记录打开的语句，并当连接返回池后关闭它们。 有关更多预定义拦截器的详尽描述，可参阅JDBC 拦截器
validationInterval	长整型值。为避免过度验证而设定的频率时间值（以秒计）。最多以这种频率运行验证。如果连接应该进行验证，但却没能在此间隔时间内得到验证，则会重新对其进行验证。默认为30000（30 秒）。
jmxEnabled	布尔值。是否利用 JMX 注册连接池。默认为 true。
fairQueue	布尔值。假如想用真正的 FIFO 方式公平对待 getConnection 调用，则取值为 true。对空闲连接列表将采用org.apache.tomcat.jdbc.pool.FairBlockingQueue 实现。默认值为 true。如果想使用异步连接获取功能，则必须使用该标志。 设置该标志可保证线程能够按照连接抵达顺序来接收连接。 在性能测试时，锁及锁等待的实现方式有很大差异。当 fairQueue=true 时，根据所运行的操作系统，存在一个决策过程。假如系统运行在 Linux 操作系统（属性 os.name = linux）上，为了禁止这个 Linux 专有行为，但仍想使用公平队列，那么只需在连接池类加载之前，将org.apache.tomcat.jdbc.pool.FairBlockingQueue.ignoreOS=true添加到系统属性上。
abandonWhenPercentageFull	整型值。除非使用中连接的数目超过 abandonWhenPercentageFull中定义的百分比，否则不会关闭并报告已废弃的连接（因为超时）。取值范围为 0-100。默认值为 0，意味着只要达到removeAbandonedTimeout，就应关闭连接。
maxAge	长整型值。连接保持时间（以毫秒计）。当连接要返回池中时，连接池会检查是否达到 now - time-when-connected > maxAge 的条件，如果条件达成，则关闭该连接，不再将其返回池中。默认值为 0，意味着连接将保持开放状态，在将连接返回池中时，不会执行任何年龄检查。
useEquals	布尔值。如果想让 ProxyConnection 类使用 String.equals，则将该值设为true；若想在对比方法名称时使用 ==，则应将其设为 false。该属性不能用于任何已添加的拦截器中，因为那些拦截器都是分别配置的。默认值为 true。
suspectTimeout	整型值。超时时间（以秒计）。默认值为 0。 类似于 removeAbandonedTimeout，但不会把连接当做废弃连接从而有可能关闭连接。如果 logAbandoned 设为true，它只会记录下警告。如果该值小于或等于 0，则不会执行任何怀疑式检查。如果超时值大于 0，而连接还没有被废弃，或者废弃检查被禁用时，才会执行怀疑式检查。如果某个连接被怀疑到，则记录下 WARN 信息并发送一个 JMX 通知。
rollbackOnReturn	布尔值。如果 autoCommit==false，那么当连接返回池中时，池会在连接上调用回滚方法，从而终止事务。默认值为 false。
commitOnReturn	布尔值。如果 autoCommit==false，那么当连接返回池中时，池会在连接上调用提交方法，从而完成事务；如果rollbackOnReturn==true，则忽略该属性。默认值为 false。
alternateUsernameAllowed	布尔值。出于性能考虑，JDBC 连接池默认会忽略DataSource.getConnection(username,password)调用中描述的功能，只需将 alternateUsernameAllowed 设为 true。 如果你请求一个连接，凭证为 user 1/password 1，而连接之前使用的是 user 2/password 2 凭证，那么连接将被关闭，重新利用请求的凭证来开启。按照这种方式，池的容量始终以全局级别管理，而不是限于模式（schema）级别。 默认值为 false。 该属性作为一个改进方案，被添加到了 <a rel="nofollow" href="https://bz.apache.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=50025" "="" style="box-sizing: border-box; color: rgb(45, 133, 202); text-decoration: none; ">bug 50025 中。
dataSource	（javax.sql.DataSource）将数据源注入连接池，从而使池利用数据源来获取连接，而不是利用 java.sql.Driver接口来建立连接。它非常适于使用数据源（而非连接字符串）来池化 XA 连接或者已建立的连接时。默认值为 null。
dataSourceJNDI	字符串。在 JNDI 中查找的数据源的 JNDI 名称，随后将用于建立数据库连接。参看 datasource 属性的介绍。默认值为null。
useDisposableConnectionFacade	布尔值。如果希望在连接上放上一个门面对象，从而使连接在关闭后无法重用，则要将值设为 true。这能防止线程继续引用一个已被关闭的连接，并继续在连接上查询。默认值为true。
logValidationErrors	布尔值。设为 true 时，能将验证阶段的错误记录到日志文件中，错误会被记录为 SEVERE。考虑到了向后兼容性，默认值为 false。
propagateInterruptState	布尔值。传播已中断的线程（还没有清除中断状态）的中断状态。考虑到了向后兼容性，默认值为 false。
ignoreExceptionOnPreLoad	布尔值。在初始化池时，是否忽略连接创建错误。取值为 true时表示忽略；设为 false 时，抛出异常，从而宣告池初始化失败。默认值为 false。

高级用法

1. JDBC 拦截器

要想看看拦截器使用方法的具体范例，可以看看 org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor.ConnectionState。这个简单的拦截器缓存了三个属性：autoCommit、readOnly、transactionIsolation，为的是避免系统与数据库之间无用的往返。

当需求增加时，姜维连接池核心增加更多的拦截器。欢迎贡献你的才智！

拦截器当然并不局限于 Java.sql.Connection，当然也可以对方法调用的任何结果进行包装。你可以构建查询性能分析器，以便当查询运行时间超过预期时间时提供 JMX 通知。

2. 配置 JDBC 拦截器

JDBC 拦截器是通过 jdbcInterceptor 属性来配置的。该属性值包含一列由分号分隔的类名。如果这些类名非完全限定，就会在它们的前面加上 org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor. 前缀。

范例：
jdbcInterceptors="org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor.ConnectionState; org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor.StatementFinalizer"
它实际上等同于：
jdbcInterceptors="ConnectionState;StatementFinalizer"

拦截器也同样有属性。拦截器的属性指定在类名后的括号里，如果设置多个属性，则用逗号分隔开。

范例：

jdbcInterceptors="ConnectionState;StatementFinalizer(useEquals=true)"

系统会自动忽略属性名称、属性值以及类名前后多余的空格字符。

org.apache.tomcat.jdbc.pool.JdbcInterceptor

所有拦截器的抽象基类，无法实例化。

属性	描述
useEquals	（布尔值）如果希望 ProxyConnection 类使用 String.equals，则设为 true；当希望在对比方法名时使用 ==，则设为 false。默认为 true。

org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor.ConnectionState

它能为下列属性缓存连接：autoCommit、readOnly、transactionIsolation 及 catalog。这是一种性能增强功能，当利用已设定的值来调用 getter 与 setter 时，它能够避免往返数据库。

org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor.StatementFinalizer

跟踪所有使用 createStatement、prepareStatement 或 prepareCall 的语句，当连接返回池后，关闭这些语句。

属性	描述
trace	（以字符串形式表示的布尔值）对未关闭语句进行跟踪。当启用跟踪且连接被关闭时，如果相关语句没有关闭，则拦截器会记录所有的堆栈跟踪。默认值为 false。

org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor.StatementCache

缓存连接中的 PreparedStatement 或 CallableStatement 实例。

它会针对每个连接对这些语句进行缓存，然后计算池中所有连接的整体缓存数，如果缓存数超过了限制 max，就不再对随后的语句进行缓存，而是直接关闭它们。

属性	描述
prepared	（以字符串形式表示的布尔值）对使用 prepareStatement 调用创建的 PreparedStatement实例进行缓存。默认为 true
callable	（以字符串形式表示的布尔值）对使用 prepareCall 调用创建的 CallableStatement实例进行缓存。默认为 false
max	（以字符串形式表示的整型值）连接池中的缓存语句的数量限制。默认为 50

org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor.StatementDecoratorInterceptor

请参看 Tomcat 文档。

简单的 Java

下面这个简单的范例展示了如何创建并使用数据源：

import java.sql.Connection;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement; import org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource;
import org.apache.tomcat.jdbc.pool.PoolProperties; public class SimplePOJOExample { public static void main(String[] args) throws Exception {
PoolProperties p = new PoolProperties();
p.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/mysql");
p.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
p.setUsername("root");
p.setPassword("password");
p.setJmxEnabled(true);
p.setTestWhileIdle(false);
p.setTestOnBorrow(true);
p.setValidationQuery("SELECT 1");
p.setTestOnReturn(false);
p.setValidationInterval(30000);
p.setTimeBetweenEvictionRunsMillis(30000);
p.setMaxActive(100);
p.setInitialSize(10);
p.setMaxWait(10000);
p.setRemoveAbandonedTimeout(60);
p.setMinEvictableIdleTimeMillis(30000);
p.setMinIdle(10);
p.setLogAbandoned(true);
p.setRemoveAbandoned(true);
p.setJdbcInterceptors(
"org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor.ConnectionState;"+
"org.apache.tomcat.jdbc.pool.interceptor.StatementFinalizer");
DataSource datasource = new DataSource();
datasource.setPoolProperties(p); Connection con = null;
try {
con = datasource.getConnection();
Statement st = con.createStatement();
ResultSet rs = st.executeQuery("select * from user");
int cnt = 1;
while (rs.next()) {
System.out.println((cnt++)+". Host:" +rs.getString("Host")+
" User:"+rs.getString("User")+" Password:"+rs.getString("Password"));
}
rs.close();
st.close();
} finally {
if (con!=null) try {con.close();}catch (Exception ignore) {}
}
} }

作为资源使用