P3-1 数据库连接池HikariCP的(二)

内容简介：HikariCP源码解析

相关链接：P3-1 数据库连接池HikariCP（一）

背景：springboot2.4+HikariCP 3.4.5

二、源码分析

咱们书接上回，继续探寻HikariCP的奥秘，首先看下HikariCP的获取连接时序图

上回我们分析了HikariDataSource的getConnection()方法，而这个方法的实现细节都是在HikariPool的getConnection()方法中，接下来就要看看HikariPool的getConnection()方法

1-HikariPool的getConnection方法

我们一点点看

（1）申请令牌

suspendResumeLock.acquire();其作用是当连接池挂起的时候, 控制用户不能获取连接。

比如我们通过JMX修改在运行中的HikariPool的参数时，就需要挂起连接池，将原来所有的连接都从连接池中驱逐出去，再恢复连接池，这时候的连接池才会使用新的配置创建新的连接。

suspendResumeLock类是用Semaphore实现的。Semaphore是java.util.concurrent.包下的 并发工具类，它用给线程发放令牌的方式，控制线程的并发数量。HikariCP 在这里初始化了 1万个令牌，挂起连接池，其实就是调用了Semaphore一次获取 1 万个令牌，这样其他线程就没有令牌可以拿了，只能等待，直到用户恢复线程池，释放这 1 万个令牌到桶里。需要注意的是，要使用挂起连接池的功能，必须配置isAllowPoolSuspension=true，否则使用挂起功能会报错。

（2）获取连接

调用ConcurrentBag的borrow方法借用一个PoolEntry对象,对于连接池而言实际就是从连接池中获取一个连接，connectionBag是 HikariCP中实际保存数据库连接的容器，里面是一个CopyOnWriteArrayList

核心步骤只有两步，

borrow() 的主要逻辑是：

查看线程本地存储 threadList 中是否有空闲连接，如果有，则返回一个空闲的连接；

如果线程本地存储中无空闲连接，则从共享队列 sharedList 中获取；

如果共享队列中也没有空闲的连接，则请求线程需要等待。

（3）获取连接后判断条件

如果connectionBag给我们返回了一个连接，那么需要判断两个条件：

1-该连接是否被软驱逐（标记状态）了，poolEntry.isMarkedEvicted()

2-计算连接到现在多长时间没有被使用过了（界限默认是500ms）且该连接是否已经不可用了!isConnectionAlive(poolEntry.connection)

这么做的原因是HikariCP的连接不是实时从连接池里剔除的，只是给连接上打个标记而已，都是在获取连接的时候检查是否可用，如果不可用的时候才直接从连接池里删除。

这里涉及到一个知识点，连接跟数据库通信有两种方式：

JDBC4 以下版本的驱动，使用用户配置的connectionTestQuery中的 sql 来检查。 connectionTestQuery是获取连接的时候，用于检查连接是否可用的一个 sql，大家可能用过，常见的是配置一个select 1。

JDBC4 以上，如果不配置connectionTestQuery， 默认使用 ping 命令检查。

如果使用的是 JDBC4 以上的驱动，建议大家不用配置connectionTestQuery，因为 ping 命令的方式比执行一个 sql 要高效很多。

Case1:若连接不用，则关闭连接

首先会把这个连接对象从ConnectionBag里移除，然后把实际的物理连接交给一个线程池去异步执行，这个线程池就是closeConnectionExecutor，然后异步任务内开始实际的关连接操作，因为主动关闭了一个连接相当于少了一个连接，所以还会触发一次扩充连接池操作。

Case2:若连接可用，

1-上报监控平台，
metricsTracker.recordBorrowStats，记录连接的借用

2-创建代理连接，
poolEntry.createProxyConnection，动态生成代理connection对象。

这里有个疑问就是从连接池获取的连接都是java.sql.Connection类型的对象，但是这里为什么要建立动态代理呢？原因是如果直接返回底层的数据库连接给用户使用，那么，如果用户自己关闭了这个底层数据库连接，那么这个连接在连接池里就不可用了，其他线程也使用不了了，这样就失去了连接池的意义了。所以就设计了一个createProxyConnection方法来创建了一个连接的代理ProxyConnection，将这个代理返回给用户使用。ProxyConnection继承了java.sql.Connection，覆盖了一些方法，比如关闭连接，如果用户调用了关闭连接操作，不是真正的关闭底层连接，而是将连接还回到连接池。

2-泄露检测的定时任务

在createProxyConnection方法中，参数leakTask.schedule(poolEntry)，leakTask的类型是ProxyLeakTaskFactory，其用于泄露检测

（4）连接超时

此处的connectionTimeout就是我们在yaml文件中配置的参数，他是在初始化连接池的时候就获取到值了，默认是30s

我们看到（2）和（3）都是在不超时的dowhile循环中执行，一旦超时，会有两个步骤：一是向监控平台上报获取连接超时；二是构造一个异常信息，然后抛出去。

（5）释放锁

我们在最初申请了令牌，最后就需要释放锁，为了防止任何异常打断代码执行，所以释放锁的代码一定要放在 finally 中，保证最后一定会把锁释放掉。

至此，整个获取连接的逻辑就介绍完了。

2-HikariPool的初始化

其中，主要包含两部分，

一是调用HikariPool对象的父类对象PoolBase的构造器（读取HikariConfig配置信息配置PoolBase的属性和调用PoolBase的构造器的initializeDataSource方法）

二是配置一堆线程池信息

我们一点点看

1-初始化父类PoolBase

super(config)作用是初始化父类PoolBase中的数据库配置，通过HikariConfig逐层初始化相关的配置。PoolBase是一个更接近底层的一个连接池抽象类。它里面定义了一些数据库连接相关的配置，比如：是否自动提交事务，是否使用 JDBC4等。以及初始化 JDBC 的dataSource，验证连接是否存活，重置连接默认配置等等。

2-初始化ConcurrentBag

ConcurrentBag就是并发包，本质就是连接池的主体，它的内部是一个CopyOnWriteArrayList，用于保存连接。存储连接的封装对象PoolEntry，另外做了并发控制来解决连接池的并发问题。

3-初始化suspendResumeLock

就是创建连接池挂起的锁，这个地方在上一篇文章中有所介绍，此处不再赘述

4-初始化
houseKeepingExecutorService

这是一个定时线程池，默认只有一个线程，它的作用比较多：用于执行检测连接泄露、关闭生存时间到期的连接、回收空闲连接、检测时间回拨。

5-快速检测失败

在初始化 HikariCP 的时候，建立一个连接，然后立即关闭，如果有报错建立不了，就关闭整个连接池，抛错

6-监控设置

上篇文章我们已经知道获取连接的时候，会向监控平台上报自己的状态，这里就是初始化监控平台的相关配置

8-注册MBean

这里是注册 JMX 相关的 MBean，只有配置了数据库的isRegisterMbeans配置项，HikariCP 才会注册MBean，我们才能使用 JMX 在运行期间修改连接池的配置。如果不配置isRegisterMbeans，那么使用 JMX 修改配置会报错。

9-初始化线程池

closeConnectionExecutor ：用于执行关闭底层连接的线程池，只有一个线程，线程任务队列最大是连接池最大连接数，超出队列的任务，会不断重试添加。

addConnectionExecutor：用于执行添加新连接的线程池，只有一个线程，线程任务队列最大是连接池最大连接数，超出队列的任务，直接抛弃。

10-启动连接管理任务

这里向
houseKeepingExecutorService线程池里提交了一个任务：每隔 30 秒，就执行一次HouseKeeper任务。这个任务的功能主要是：检测时间回拨，调整连接池里的连接。什么是时间回拨？比如服务器的系统时间不准，后来用户修改了服务器的系统时间，因为 HikariCP 是对时间敏感的框架，它靠定时任务来管理连接，如果系统时间变了，那么定时任务就不准确了。

11-创建连接泄露检测任务的父任务

用户获取到每个连接的时候，都会为该连接创建一个连接泄露检测的定时任务，在指定的时间内，抛出连接泄露警告。

在创建连接泄露检测任务的时候，会使用一个父任务的参数，从这个父任务中拿连接泄露的最大时间和用于执行任务的线程池，然后使用这两个参数创建任务。这个父任务，就是在这里创建的，创建的时候就是传了这两个参数：连接泄露的最大时间和用于执行任务的线程池。

以上就是对HikariPool初始化的介绍。

3-HikariCP的指标监控

HikariCP提供了一些监控指标，他的监控指标都是基于MicroMeter提供出来的，然后支持Prometheus和Dropwizard。本次我们将讨论一下HikariCp的监控指标有哪些，对于参数的监控我们以后会专门写篇文章进行介绍，此处就不先介绍了。

至此我们对于HikariCP的原理有了初步的了解，还有很多地方是值得慢慢思考设计者的设计思想的，静下心来慢慢看源码，你就会慢慢发现设计者思想的伟大之处，还是要慢慢学习。

参考文档：

https://github.com/brettwooldridge/HikariCP （官方文档）

https://www.jianshu.com/nb/46657191

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