Mybatis源码学习之DataSource（七）_2
接上节数据源，本节我们将继续学习未完成的部分，包括无连接池情况下的分析、为什么使用连接池、及mybatis连接池的具体管理原理
不使用连接池的UnpooledDataSource
当 的type属性为【UNPOOLED】时，MyBatis首先会实例化一个UnpooledDataSourceFactory工厂实例，然后通过getDataSource()方法返回一个UnpooledDataSource实例对象引用。
使用UnpooledDataSource的getConnection(),每调用一次就会产生一个新的Connection实例对象。
首先看一下 UnpooledDataSourceFactory 的实现：
/**
* @author kaifeng
* @author Clinton Begin
*/
public class UnpooledDataSourceFactory implements DataSourceFactory {
private static final String DRIVER_PROPERTY_PREFIX = "driver.";
private static final int DRIVER_PROPERTY_PREFIX_LENGTH = DRIVER_PROPERTY_PREFIX.length();
protected DataSource dataSource;
public UnpooledDataSourceFactory() {
this.dataSource = new UnpooledDataSource();
}
@Override
public void setProperties(Properties properties) {
Properties driverProperties = new Properties();
//创建DataSource相应的MetaObject对象
MetaObject metaDataSource = SystemMetaObject.forObject(dataSource);
//遍历properties集合，该集合中有数据源需要的属性
for (Object key : properties.keySet()) {
String propertyName = (String) key;
//以driver.开头的属性放入driverProperties中
if (propertyName.startsWith(DRIVER_PROPERTY_PREFIX)) {
String value = properties.getProperty(propertyName);
driverProperties.setProperty(propertyName.substring(DRIVER_PROPERTY_PREFIX_LENGTH), value);
} else if (metaDataSource.hasSetter(propertyName)) {
String value = (String) properties.get(propertyName);
//类型转换
Object convertedValue = convertValue(metaDataSource, propertyName, value);
metaDataSource.setValue(propertyName, convertedValue);
} else {
throw new DataSourceException("Unknown DataSource property: " + propertyName);
}
}
if (driverProperties.size() > 0) {
metaDataSource.setValue("driverProperties", driverProperties);
}
}
@Override
public DataSource getDataSource() {
return dataSource;
}
/**
* 类型转换，只支持三种类型转换，分别是Integer、Long、Boolean
*/
private Object convertValue(MetaObject metaDataSource, String propertyName, String value) {
Object convertedValue = value;
Class<?> targetType = metaDataSource.getSetterType(propertyName);
if (targetType == Integer.class || targetType == int.class) {
convertedValue = Integer.valueOf(value);
} else if (targetType == Long.class || targetType == long.class) {
convertedValue = Long.valueOf(value);
} else if (targetType == Boolean.class || targetType == boolean.class) {
convertedValue = Boolean.valueOf(value);
}
return convertedValue;
}
}UnpooledDataSourceFactory实现了DataSourceFactory的方法，这里我们需要注意看它的构造函数，当实例化UnpooledDataSourceFactory对象时，会先执行其构造函数，将dataSource的引用指向了UnpooledDataSource的实例对象。
接着我们看一下UnPooledDataSource的getConnection()方法的实现：
/**
* 获取数据源连接对象
*/
@Override
public Connection getConnection() throws SQLException {
return doGetConnection(username, password);
}
/**
* 获取数据源连接对象
*
* @param username 用户名
* @param password 密码
*/
@Override
public Connection getConnection(String username, String password) throws SQLException {
return doGetConnection(username, password);
}
/**
* 根据指定用户名和密码获取数据源连接对象
*
* @param username 用户名
* @param password 密码
*/
private Connection doGetConnection(String username, String password) throws SQLException {
Properties props = new Properties();
if (driverProperties != null) {
props.putAll(driverProperties);
}
if (username != null) {
props.setProperty("user", username);
}
if (password != null) {
props.setProperty("password", password);
}
return doGetConnection(props);
}
/**
* 根据指定属性获取数据源连接对象
*
* @param properties 配置属性
*/
private Connection doGetConnection(Properties properties) throws SQLException {
//初始化数据源连接驱动
initializeDriver();
//从DriverManager中获取数据库连接
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, properties);
//设置连接对象
configureConnection(connection);
return connection;
}
/**
* 初始化数据源连接驱动
*/
private synchronized void initializeDriver() throws SQLException {
//没有注册的驱动，需要加载到registeredDrivers集合中
if (!registeredDrivers.containsKey(driver)) {
Class<?> driverType;
try {
// 加载数据库连接驱动
if (driverClassLoader != null) {
driverType = Class.forName(driver, true, driverClassLoader);
} else {
driverType = Resources.classForName(driver);
}
// DriverManager requires the driver to be loaded via the system ClassLoader.
// http://www.kfu.com/~nsayer/Java/dyn-jdbc.html
//创建驱动实例
Driver driverInstance = (Driver) driverType.newInstance();
//注册到DriverManager中，用于创建数据库连接,代理模式实例化driver对象
DriverManager.registerDriver(new DriverProxy(driverInstance));
registeredDrivers.put(driver, driverInstance);
} catch (Exception e) {
throw new SQLException("Error setting driver on UnpooledDataSource. Cause: " + e);
}
}
}
如代码所示，UnpooledDataSource会做以下事情：
初始化驱动： 判断driver驱动是否已经加载到内存中，如果还没有加载，则会动态地加载driver类，并实例化一个Driver对象，使用DriverManager.registerDriver()方法将其注册到内存中，以供后续使用。
创建Connection对象： 使用DriverManager.getConnection()方法创建连接。
配置Connection对象： 设置是否自动提交autoCommit和隔离级别isolationLevel。
返回Connection对象。
为什么要使用连接池
由UnpooledDataSource代码可知我们每调用一次getConnection()方法，都会通过DriverManager.getConnection()返回新的java.sql.Connection实例，创建一个Connection对象的过程，在底层就相当于和数据库建立的通信连接，在建立通信连接的过程，每次都会消耗一部分时间，而往往我们建立连接后，就执行一个简单的SQL语句，然后就要抛弃掉，这是一个非常大的资源浪费。
对于需要频繁地跟数据库交互的应用程序，可以在创建了Connection对象，并操作完数据库后，可以不释放掉资源，而是将它放到内存中，当下次需要操作数据库时，可以直接从内存中取出Connection对象，不需要再创建了，这样就极大地节省了创建Connection对象的资源消耗。由于内存也是有限和宝贵的，这就要求我们对内存中的Connection对象怎么有效地管理提出了很高的要求。我们把在内存中存放Connection对象的容器称之为 连接池（Connection Pool）。下面让我们来看一下MyBatis的线程池是怎样实现的。
使用连接池的PooledDataSource
同UnpooledDataSource一样，我们也先看一下PooledDataSource的getConnection()方法的基本原理：
PooledDataSource将java.sql.Connection对象包裹成PooledConnection对象放到了PoolState类型的容器中维护。
MyBatis将连接池中的PooledConnection分为两种状态： 空闲状态（idle）和活动状态(active)，这两种状态的PooledConnection对象分别被存储到PoolState容器内的idleConnections和activeConnections两个List集合中：
idleConnections:空闲(idle)状态PooledConnection对象被放置到此集合中，表示当前闲置的没有被使用的PooledConnection集合，调用PooledDataSource的getConnection()方法时，会优先从此集合中取PooledConnection对象。当用完一个java.sql.Connection对象时，MyBatis会将其包裹成PooledConnection对象放到此集合中。
activeConnections:活动(active)状态的PooledConnection对象被放置到名为activeConnections的ArrayList中，表示当前正在被使用的PooledConnection集合，调用PooledDataSource的getConnection()方法时，会优先从idleConnections集合中取PooledConnection对象,如果没有，则看此集合是否已满，如果未满，PooledDataSource会创建出一个PooledConnection，添加到此集合中，并返回。
以下是PoolState的源码，它用来维护连接池中，空闲连接对象和活动连接对象：
/**
* 维护连接状态
*
* @author Clinton Begin
*/
public class PoolState {
protected PooledDataSource dataSource;
/**
* 空闲连接
*/
protected final List<PooledConnection> idleConnections = new ArrayList<PooledConnection>();
/**
* 活动连接
*/
protected final List<PooledConnection> activeConnections = new ArrayList<PooledConnection>();
/**
* 请求数量
*/
protected long requestCount = 0;
/**
* 请求获得连接所需时间
*/
protected long accumulatedRequestTime = 0;
/**
* 统计连接使用时间
*/
protected long accumulatedCheckoutTime = 0;
/**
* 统计过期回收连接数
*/
protected long claimedOverdueConnectionCount = 0;
/**
* 统计过期连接使用时间
*/
protected long accumulatedCheckoutTimeOfOverdueConnections = 0;
/**
* 统计获取连接需要等待的时间
*/
protected long accumulatedWaitTime = 0;
/**
* 统计获取连接需要等待的次数
*/
protected long hadToWaitCount = 0;
/**
* 统计无效连接个数
*/
protected long badConnectionCount = 0;
public PoolState( PooledDataSource dataSource ) {
this.dataSource = dataSource;
}
public synchronized long getRequestCount() {
return requestCount;
}
public synchronized long getAverageRequestTime() {
return requestCount == 0 ? 0 : accumulatedRequestTime / requestCount;
}
public synchronized long getAverageWaitTime() {
return hadToWaitCount == 0 ? 0 : accumulatedWaitTime / hadToWaitCount;
}
public synchronized long getHadToWaitCount() {
return hadToWaitCount;
}
public synchronized long getBadConnectionCount() {
return badConnectionCount;
}
public synchronized long getClaimedOverdueConnectionCount() {
return claimedOverdueConnectionCount;
}
public synchronized long getAverageOverdueCheckoutTime() {
return claimedOverdueConnectionCount == 0 ? 0 : accumulatedCheckoutTimeOfOverdueConnections / claimedOverdueConnectionCount;
}
public synchronized long getAverageCheckoutTime() {
return requestCount == 0 ? 0 : accumulatedCheckoutTime / requestCount;
}
public synchronized int getIdleConnectionCount() {
return idleConnections.size();
}
public synchronized int getActiveConnectionCount() {
return activeConnections.size();
}
@Override
public synchronized String toString() {
StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append("\n===CONFINGURATION==============================================");
builder.append("\n jdbcDriver ").append(dataSource.getDriver());
builder.append("\n jdbcUrl ").append(dataSource.getUrl());
builder.append("\n jdbcUsername ").append(dataSource.getUsername());
builder.append("\n jdbcPassword ").append((dataSource.getPassword() == null ? "NULL" : "************"));
builder.append("\n poolMaxActiveConnections ").append(dataSource.poolMaximumActiveConnections);
builder.append("\n poolMaxIdleConnections ").append(dataSource.poolMaximumIdleConnections);
builder.append("\n poolMaxCheckoutTime ").append(dataSource.poolMaximumCheckoutTime);
builder.append("\n poolTimeToWait ").append(dataSource.poolTimeToWait);
builder.append("\n poolPingEnabled ").append(dataSource.poolPingEnabled);
builder.append("\n poolPingQuery ").append(dataSource.poolPingQuery);
builder.append("\n poolPingConnectionsNotUsedFor ").append(dataSource.poolPingConnectionsNotUsedFor);
builder.append("\n ---STATUS-----------------------------------------------------");
builder.append("\n activeConnections ").append(getActiveConnectionCount());
builder.append("\n idleConnections ").append(getIdleConnectionCount());
builder.append("\n requestCount ").append(getRequestCount());
builder.append("\n averageRequestTime ").append(getAverageRequestTime());
builder.append("\n averageCheckoutTime ").append(getAverageCheckoutTime());
builder.append("\n claimedOverdue ").append(getClaimedOverdueConnectionCount());
builder.append("\n averageOverdueCheckoutTime ").append(getAverageOverdueCheckoutTime());
builder.append("\n hadToWait ").append(getHadToWaitCount());
builder.append("\n averageWaitTime ").append(getAverageWaitTime());
builder.append("\n badConnectionCount ").append(getBadConnectionCount());
builder.append("\n===============================================================");
return builder.toString();
}
}PooledDataSource中获取java.sql.Connection对象的过程
连接池对象PooledDataSource中的getConnection()方法，该方法最终会调用popConnection方法获取一个Conection对象，下面我们一起看一下popConnection方法具体产生Connection对象的过程。
@Override
public Connection getConnection() throws SQLException {
return popConnection(dataSource.getUsername(), dataSource.getPassword()).getProxyConnection();
}
@Override
public Connection getConnection(String username, String password) throws SQLException {
return popConnection(username, password).getProxyConnection();
}
/**
* 获取连接
*
* @param username 用户名
* @param password 密码
*/
private PooledConnection popConnection(String username, String password) throws SQLException {
//是否需要等待连接标记
boolean countedWait = false;
//返回对象
PooledConnection conn = null;
//方法开始的时间，用来计算请求连接耗费时间的
long t = System.currentTimeMillis();
//坏连接计数
int localBadConnectionCount = 0;
//如果没获取到连接就一直重试，有3种情况会退出循环：
//1、成功获取到连接
//2、调用wait(timeout)的时候抛出InterruptedException异常
//3、获取失效连接的次数已经大于最大空闲连接数+3次，localBadConnectionCount > (poolMaximumIdleConnections + 3)的时候抛出异常
while (conn == null) {
//对PoolState这个对象加锁，这个对象在连接池是唯一的。
synchronized (state) {
//如果空闲连接列表不为空,取出第一个连接
if (!state.idleConnections.isEmpty()) {
// Pool has available connection
conn = state.idleConnections.remove(0);
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Checked out connection " + conn.getRealHashCode() + " from pool.");
}
} else {
// 活动连接数 < 最大活动连接限制的时候直接new一个新连接
if (state.activeConnections.size() < poolMaximumActiveConnections) {
// 创建一个新的连接对象
conn = new PooledConnection(dataSource.getConnection(), this);
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Created connection " + conn.getRealHashCode() + ".");
}
} else {
// 活动连接数 > 最大活动连接限制
PooledConnection oldestActiveConnection = state.activeConnections.get(0);
//获取连接被线程持有的时间
long longestCheckoutTime = oldestActiveConnection.getCheckoutTime();
//判断是否已经执行超时，默认是20秒
if (longestCheckoutTime > poolMaximumCheckoutTime) {
// Can claim overdue connection
state.claimedOverdueConnectionCount++;
state.accumulatedCheckoutTimeOfOverdueConnections += longestCheckoutTime;
state.accumulatedCheckoutTime += longestCheckoutTime;
//从活动连接列表移除
state.activeConnections.remove(oldestActiveConnection);
//如果连接不是自动提交的，调用它的回滚
if (!oldestActiveConnection.getRealConnection().getAutoCommit()) {
try {
oldestActiveConnection.getRealConnection().rollback();
} catch (SQLException e) {
log.debug("Bad connection. Could not roll back");
}
}
//创建新的连接
conn = new PooledConnection(oldestActiveConnection.getRealConnection(), this);
conn.setCreatedTimestamp(oldestActiveConnection.getCreatedTimestamp());
conn.setLastUsedTimestamp(oldestActiveConnection.getLastUsedTimestamp());
//移除旧的连接
oldestActiveConnection.invalidate();
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Claimed overdue connection " + conn.getRealHashCode() + ".");
}
} else {
// Must wait 需要等待的处理
try {
if (!countedWait) {
//累加一次等待计数，判断条件是避免循环等待的时候多次累计
state.hadToWaitCount++;
countedWait = true;
}
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Waiting as long as " + poolTimeToWait + " milliseconds for connection.");
}
long wt = System.currentTimeMillis();
//线程挂起等待被唤醒
state.wait(poolTimeToWait);
state.accumulatedWaitTime += System.currentTimeMillis() - wt;
} catch (InterruptedException e) {
break;
}
}
}
}
//如果连接对象不为null且有效
if (conn != null) {
// ping to server and check the connection is valid or not
if (conn.isValid()) {
if (!conn.getRealConnection().getAutoCommit()) {
conn.getRealConnection().rollback();
}
conn.setConnectionTypeCode(assembleConnectionTypeCode(dataSource.getUrl(), username, password));
//设置连接被获取的时间
conn.setCheckoutTimestamp(System.currentTimeMillis());
//最后更新时间
conn.setLastUsedTimestamp(System.currentTimeMillis());
state.activeConnections.add(conn);
state.requestCount++;
state.accumulatedRequestTime += System.currentTimeMillis() - t;
} else {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("A bad connection (" + conn.getRealHashCode() + ") was returned from the pool, getting another connection.");
}
state.badConnectionCount++;
localBadConnectionCount++;
conn = null;
//获取失效连接超过一定次数，抛出异常
if (localBadConnectionCount > (poolMaximumIdleConnections + poolMaximumLocalBadConnectionTolerance)) {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("PooledDataSource: Could not get a good connection to the database.");
}
throw new SQLException("PooledDataSource: Could not get a good connection to the database.");
}
}
}
}
}
if (conn == null) {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("PooledDataSource: Unknown severe error condition. The connection pool returned a null connection.");
}
throw new SQLException("PooledDataSource: Unknown severe error condition. The connection pool returned a null connection.");
}
return conn;
}
popConnection()方法的大致流程如下：
先看是否有空闲(idle)状态下的PooledConnection对象，如果有，就直接返回一个可用的PooledConnection对象；否则进行第2步。
查看活动状态的PooledConnection池activeConnections是否已满；如果没有满，则创建一个新的PooledConnection对象，然后放到activeConnections池中，然后返回此PooledConnection对象；否则进行第三步；
看最先进入activeConnections池中的PooledConnection对象是否已经过期：如果已经过期，从activeConnections池中移除此对象，然后创建一个新的PooledConnection对象，添加到activeConnections中，然后将此对象返回；否则进行第4步。
线程等待，循环2步
PooledDataSource中归还java.sql.Connection对象的过程
mybatis连接池对象的归还是通过PooledConnection.pushConnection（）方法完成的，这里用到了代理模式，PooledConnection对象内持有一个真正的数据库连接java.sql.Connection实例对象和一个java.sql.Connection的代理：
class PooledConnection implements InvocationHandler {
//......
//所创建它的datasource引用
private PooledDataSource dataSource;
//真正的Connection对象
private Connection realConnection;
//代理自己的代理Connection
private Connection proxyConnection;
//......
}
PooledConenction实现了InvocationHandler接口，proxyConnection对象也是根据它来生成的代理对象：
public PooledConnection(Connection connection, PooledDataSource dataSource) {
this.hashCode = connection.hashCode();
this.realConnection = connection;
this.dataSource = dataSource;
this.createdTimestamp = System.currentTimeMillis();
this.lastUsedTimestamp = System.currentTimeMillis();
this.valid = true;
this.proxyConnection = (Connection) Proxy.newProxyInstance(Connection.class.getClassLoader(), IFACES, this);
}
事实上，我们调用PooledDataSource的getConnection()方法返回的就是这个proxyConnection对象。
当我们调用此proxyConnection对象上的任何方法时，都会调用PooledConnection对象内invoke()方法。
我们看一下PooledConnection类中的invoke()方法：
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
String methodName = method.getName();
//当调用关闭的时候，回收此Connection到PooledDataSource中
if (CLOSE.hashCode() == methodName.hashCode() && CLOSE.equals(methodName)) {
dataSource.pushConnection(this);
return null;
} else {
try {
if (!Object.class.equals(method.getDeclaringClass())) {
checkConnection();
}
return method.invoke(realConnection, args);
} catch (Throwable t) {
throw ExceptionUtil.unwrapThrowable(t);
}
}
}
下面是真正的连接对象归还操作，我们一起看一下，它是怎么归还连接的：
/**
* 归还连接
*/
protected void pushConnection(PooledConnection conn) throws SQLException {
synchronized (state) {
//从活动连接中移除连接对象
state.activeConnections.remove(conn);
//判断连接对象是否可用
if (conn.isValid()) {
//空闲连接没有达到上限并且该连接对象属于当前连接池
if (state.idleConnections.size() < poolMaximumIdleConnections && conn.getConnectionTypeCode() == expectedConnectionTypeCode) {
//累加checkoutTime
state.accumulatedCheckoutTime += conn.getCheckoutTime();
//回滚未提交的事务
if (!conn.getRealConnection().getAutoCommit()) {
conn.getRealConnection().rollback();
}
//创建新的连接对象
PooledConnection newConn = new PooledConnection(conn.getRealConnection(), this);
//添加到空闲连接集合中
state.idleConnections.add(newConn);
//创建时间戳
newConn.setCreatedTimestamp(conn.getCreatedTimestamp());
//最后活动时间戳
newConn.setLastUsedTimestamp(conn.getLastUsedTimestamp());
//将原有连接对象置为无效
conn.invalidate();
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Returned connection " + newConn.getRealHashCode() + " to pool.");
}
//唤醒阻塞的线程
state.notifyAll();
} else {
state.accumulatedCheckoutTime += conn.getCheckoutTime();
if (!conn.getRealConnection().getAutoCommit()) {
conn.getRealConnection().rollback();
}
//关闭真正的数据库连接对象
conn.getRealConnection().close();
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Closed connection " + conn.getRealHashCode() + ".");
}
//将原有连接对象置为无效
conn.invalidate();
}
} else {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("A bad connection (" + conn.getRealHashCode() + ") attempted to return to the pool, discarding connection.");
}
//统计无效连接对象的个数
state.badConnectionCount++;
}
}
}
根据源码可知数据库连接对象归还连接池的流程如下：
至此关于mybatis的连接池的创建，数据库连接对象的创建和归还已经结束了，关于数据源部分下面我们将学习mybatis的事务管理的实现。
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