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连接池概述
我们在进行数据库操作的时候为了提高数据库(关系型数据库)的访问瓶颈,除了在服务器端增加缓存服务器(例如redis)缓存常用的数据之外,还可以增加连接池,来提高数据库服务器的访问效率。
一般来说,对于数据库操作都是在访问数据库的时候创建连接,访问完毕断开连接。但是如果在高并发情况下,有些需要频繁处理的操作就会消耗很多的资源和时间,比如:
- 建立通信连接的TCP三次握手
- 数据库服务器的连接认证
- 数据库服务器关闭连接时的资源回收
- 断开通信连接的TCP四次挥手
如果使用数据库连接池会减少这一部分的性能损耗。
接下来会基于MySql数据库(使用MySQL的API连接MySQL数据库)为大家讲解一下,如何使用C++11的相关新特性来实现一个数据库连接池。
连接池的设计
要设计一个数据库连接池,我们需要实现以下几个功能点:
- 连接池只需要一个实例,所以连接池类应该是一个单例模式的类
- 所有的数据库连接应该维护到一个安全的队列中
- 使用队列的目的是方便连接的添加和删除
- 所谓的安全指的是线程安全,也就是说需要使用互斥锁来保护队列数据的读写。
- 在需要的时候可以从连接池中得到一个或多个可用的数据库连接
- 如果有可用连接,直接取出
- 如果没有可用连接,阻塞等待一定时长然后再重试
- 如果队列中没有多余的可用连接,需要动态的创建新连接
- 如果队列中空闲的连接太多,需要动态的销毁一部分
- 数据库操作完毕,需要将连接归还到连接池中
细节分析
- 数据库连接的存储:可用使用STL中的队列queue
- 连接池连接的动态创建:这部分工作需要交给一个单独的线程来处理
- 连接池连接的动态销毁:这部分工作需要交给一个单独的线程来处理
- 数据库连接的添加和归还:这是一个典型的生产者和消费者模型
消费者:需要访问数据库的线程,数据库连接被取出(消费)
生产者:专门负责创建数据库连接的线程
处理生产者和消费者模型需要使用条件变量阻塞线程 - 连接池的默认连接数量:连接池中提供的可用连接的最小数量
如果不够就动态创建
如果太多就动态销毁
6.连接池的最大连接数量:能够创建的最大有效数据库连接上限 - 最大空闲时间:创建出的数据库连接在指定时间长度内一直未被使用,此时就需要销毁该连接。
- 连接超时:消费者线程无法获取到可用连接是,阻塞等待的时间长度