面试题：Java中常见数据库连接池的工作原理

Question

请简述Java中如HikariCP、C3P0等常见数据库连接池的工作原理，包括连接的创建、管理、分配和回收等方面。

Answer 1

连接创建

1. HikariCP：
   • 启动时，根据配置的初始连接数，通过数据库驱动（如JDBC）创建物理数据库连接。它使用FastList来管理连接，采用预初始化策略，在启动时就创建一定数量的连接，减少首次获取连接的延迟。
   • 例如，配置initialPoolSize = 5，则启动时会立即创建5个数据库连接。
2. C3P0：
   • 同样在初始化时，依据配置参数创建一定数量的初始连接。它通过ComboPooledDataSource类来实现，会根据配置的initialPoolSize属性值创建相应数量的连接。例如设置initialPoolSize = 3，就会创建3个初始连接。

连接管理

1. HikariCP：
   • 使用ConcurrentBag来管理连接，这是一个线程安全的容器。连接池中的连接被封装成PoolEntry对象，ConcurrentBag通过ProducerConsumerQueue和SynchronousQueue等数据结构来管理连接的存储和获取，提高并发性能。
   • 同时，HikariCP通过HouseKeeper线程定期检查连接的健康状态，移除失效连接并创建新连接来补充，以确保连接池中有足够的有效连接。
2. C3P0：
   • 使用PooledConnection对象来管理连接，将物理连接包装在其中。它有一个ConnectionPool来管理所有的PooledConnection，并通过配置参数如maxPoolSize（最大连接数）来限制连接池中的连接总数。同时，C3P0也有一个后台线程定期检查连接的有效性，对无效连接进行处理。

连接分配

1. HikariCP：
   • 当应用程序请求连接时，HikariDataSource.getConnection()方法被调用。它首先尝试从ConcurrentBag中获取一个空闲连接。如果有可用的空闲连接，直接返回；如果没有，则根据配置判断是否允许创建新连接（若当前连接数小于最大连接数maximumPoolSize），若允许则创建新连接返回给应用程序。
2. C3P0：
   • 应用程序调用ComboPooledDataSource.getConnection()获取连接。C3P0会从ConnectionPool中查找空闲的PooledConnection，若找到则返回该连接对应的物理连接给应用程序；若没有空闲连接且当前连接数未达到maxPoolSize，则创建新的连接返回。

连接回收

1. HikariCP：
   • 当应用程序调用Connection.close()方法时，HikariCP并不会真正关闭物理连接，而是将连接标记为空闲，放回ConcurrentBag中供其他请求复用。如果连接长时间未使用（可通过idleTimeout配置），HouseKeeper线程会将其关闭，以避免资源浪费。
2. C3P0：
   • 应用程序调用Connection.close()时，C3P0同样将连接归还给ConnectionPool，标记为空闲状态。C3P0通过配置maxIdleTime（最大空闲时间）来控制连接在空闲状态下的最长时间，超过此时间的连接会被关闭回收。