Java Servlet作为首选的服务器端数据处理技术，正在迅速取代CGI脚本。Servlet超越CGI的优势之一在于，不仅多个请求可以共享公用资源，而且还可以在不同用户请求之间保留持续数据。本文介绍一种充分发挥该特色的实用技术，即数据库连接池。
　　
　　
　　 一、实现连接池的意义
　　
　　 动态Web站点往往用数据库存储的信息生成Web页面，每一个页面请求导致一次数据库访问。连接数据库不仅要开销一定的通讯和内存资源，还必须完成用户验证、安全上下文配置这类任务，因而往往成为最为耗时的操作。当然，实际的连接时间开销千变万化，但1到2秒延迟并非不常见。如果某个基于数据库的Web应用只需建立一次初始连
　　 接，不同页面请求能够共享同一连接，就能获得显著的性能改善。
　　 Servlet是一个Java类。Servlet引擎（它可能是Web服务软件的一部分，也可能是一个独立的附加模块）在系统启动或Servlet第一次被请求时将该类装入Java虚拟机并创建它的一个实例。不同用户请求由同一Servlet实例的多个独立线程处理。那些要
　　 求在不同请求之间持续有效的数据既可以用Servlet的实例变量来保存，也可以保存在独立的辅助对象中。
　　 用JDBC访问数据库首先要创建与数据库之间的连接，获得一个连接对象（Connection），由连接对象提供执行SQL语句的方法。
　　 本文介绍的数据库连接池包括一个管理类DBConnectionManager，负责提供与多个连接池对象（DBConnectionPool类）之间的接口。每一个连接池对象管理一组JDBC连接对象，每一个连接对象可以被任意数量的Servlet共享。
　　 类DBConnectionPool提供以下功能：
　　
　　 1) 从连接池获取（或创建）可用连接。
　　 2) 把连接返回给连接池。
　　 3) 在系统关闭时释放所有资源，关闭所有连接。
　　
　　 此外， DBConnectionPool类还能够处理无效连接（原来登记为可用的连接，由于某种原因不再可用，如超时，通讯问题）
　　 ，并能够限制连接池中的连接总数不超过某个预定值。
　　 管理类DBConnectionManager用于管理多个连接池对象，它提供以下功能：
　　
　　 1) 装载和注册JDBC驱动程序。
　　 2) 根据在属性文件中定义的属性创建连接池对象。
　　 3) 实现连接池名字与其实例之间的映射。
　　 4) 跟踪客户程序对连接池的引用，保证在最后一个客户程序结束时安全地关闭所有连接池。
　　
　　 本文余下部分将详细说明这两个类，最后给出一个示例演示Servlet使用连接池的一般过程。
　　
　　
　　 二、具体实现
　　
　　 DBConnectionManager.java程序清单如下：
　　
　　 001 import java.io.*;
　　 002 import java.sql.*;
　　 003 import java.util.*;
　　 004 import java.util.Date;
　　 005
　　 006 /**
　　 007 * 管理类DBConnectionManager支持对一个或多个由属性文件定义的数据库连接
　　 008 * 池的访问.客户程序可以调用getInstance()方法访问本类的唯一实例.
　　 009 */
　　 010 public class DBConnectionManager {
　　 011 static private DBConnectionManager instance; // 唯一实例
　　 012 static private int clients;
　　 013
　　 014 private Vector drivers = new Vector();
　　 015 private PrintWriter log;
　　 016 private Hashtable pools = new Hashtable();
　　 017
　　 018 /**
　　 019 * 返回唯一实例.如果是第一次调用此方法,则创建实例
　　 020 *
　　 021 * @return DBConnectionManager 唯一实例
　　 022 */
　　 023 static synchronized public DBConnectionManager getInstance() {
　　 024 if (instance == null) {
　　 025 instance = new DBConnectionManager();
　　 026 }
　　 027 clients++;
　　 028 return instance;
　　 029 }
　　 030
　　 031 /**
　　 032 * 建构函数私有以防止其它对象创建本类实例
　　 033 */
　　 034 private DBConnectionManager() {
　　 035 init();
　　 036 }
　　 037
　　 038 /**
　　 039 * 将连接对象返回给由名字指定的连接池
　　 040 *
　　 041 * @param name 在属性文件中定义的连接池名字
　　 042 * @param con 连接对象
　　 043 */
　　 044 public void freeConnection(String name, Connection con) {
　　 045 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
　　 046 if (pool != null) {
　　 047 pool.freeConnection(con);
　　 048 }
　　 049 }
　　 050
　　 051 /**
　　 052 * 获得一个可用的(空闲的)连接.如果没有可用连接,且已有连接数小于最大连接数
　　 053 * 限制,则创建并返回新连接
　　 054 *
　　 055 * @param name 在属性文件中定义的连接池名字
　　 056 * @return Connection 可用连接或null
　　 057 */
　　 058 public Connection getConnection(String name) {
　　 059 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
　　 060 if (pool != null) {
　　 061 return pool.getConnection();
　　 062 }
　　 063 return null;
　　 064 }
　　 065
　　 066 /**
　　 067 * 获得一个可用连接.若没有可用连接,且已有连接数小于最大连接数限制,
　　 068 * 则创建并返回新连接.否则,在指定的时间内等待其它线程释放连接.
　　 069 *
　　 070 * @param name 连接池名字
　　 071 * @param time 以毫秒计的等待时间
　　 072 * @return Connection 可用连接或null
　　 073 */
　　 074 public Connection getConnection(String name, long time) {
　　 075 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
　　 076 if (pool != null) {
　　 077 return pool.getConnection(time);
　　 078 }
　　 079 return null;
　　 080 }
　　 081
　　 082 /**
　　 083 * 关闭所有连接,撤销驱动程序的注册
　　 084 */
　　 085 public synchronized void release() {
　　 086 // 等待直到最后一个客户程序调用
　　 087 if (--clients != 0) {
　　 088 return;
　　 089 }
　　 090
　　 091 Enumeration allPools = pools.elements();
　　 092 while (allPools.hasMoreElements()) {
　　 093 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) allPools.nextElement();
　　 094 pool.release();
　　 095 }
　　 096 Enumeration allDrivers = drivers.elements();
　　 097 while (allDrivers.hasMoreElements()) {
　　 098 Driver driver = (Driver) allDrivers.nextElement();
　　 099 try {
　　 100 DriverManager.deregisterDriver(driver);
　　 101 log("撤销JDBC驱动程序 " + driver.getClass().getName()+"的注册");
　　 102 }
　　 103 catch (SQLException e) {
　　 104 log(e, "无法撤销下列JDBC驱动程序的注册: " + driver.getClass().getName());
　　 105 }
　　 106 }
　　 107 }
　　 108
　　 109 /**
　　 110 * 根据指定属性创建连接池实例.
　　 111 *
　　 112 * @param props 连接池属性
　　 113 */
　　 114 private void createPools(Properties props) {
　　 115 Enumeration propNames = props.propertyNames();
　　 116 while (propNames.hasMoreElements()) {
　　 117 String name = (String) propNames.nextElement();
　　 118 if (name.endsWith(".url")) {
　　 119 String poolName = name.substring(0, name.lastIndexOf("."));
　　 120 String url = props.getProperty(poolName + ".url");
　　 121 if (url == null) {
　　 122 log("没有为连接池" + poolName + "指定URL");
　　 123 continue;
　　 124 }
　　 125 String user = props.getProperty(poolName + ".user");
　　 126 String password = props.getProperty(poolName + ".password");
　　 127 String maxconn = props.getProperty(poolName + ".maxconn", "0");
　　 128 int max;
　　 129 try {
　　 130 max = Integer.valueOf(maxconn).intValue();
　　 131 }
　　 132 catch (NumberFormatException e) {
　　 133 log("错误的最大连接数限制: " + maxconn + " .连接池: " + poolName);
　　 134 max = 0;
　　 135 }
　　 136 DBConnectionPool pool =
　　 137 new DBConnectionPool(poolName, url, user, password, max);
　　 138 pools.put(poolName, pool);
　　 139 log("成功创建连接池" + poolName);
　　 140 }
　　 141 }
　　 142 }
　　 143
　　 144 /**
　　 145 * 读取属性完成初始化
　　 146 */
　　 147 private void init() {
　　 148 InputStream is = getClass().getResourceAsStream("/db.properties");
　　 149 Properties dbProps = new Properties();
　　 150 try {
　　 151 dbProps.load(is);
　　 152 }
　　 153 catch (Exception e) {
　　 154 System.err.println("不能读取属性文件. " +
　　 155 "请确保db.properties在CLASSPATH指定的路径中");
　　 156 return;
　　 157 }
　　 158 String logFile = dbProps.getProperty("logfile", "DBConnectionManager.log");
　　 159 try {
　　 160 log = new PrintWriter(new FileWriter(logFile, true), true);
　　 161 }
　　 162 catch (IOException e) {
　　 163 System.err.println("无法打开日志文件: " + logFile);
　　 164 log = new PrintWriter(System.err);
　　 165 }
　　 166 loadDrivers(dbProps);
　　 167 createPools(dbProps);
　　 168 }
　　 169
　　 170 /**
　　 171 * 装载和注册所有JDBC驱动程序
　　 172 *
　　 173 * @param props 属性
　　 174 */
　　 175 private void loadDrivers(Properties props) {
　　 176 String driverClasses = props.getProperty("drivers");
　　 177 StringTokenizer st = new StringTokenizer(driverClasses);
　　 178 while (st.hasMoreElements()) {
　　 179 String driverClassName = st.nextToken().trim();
　　 180 try {
　　 181 Driver driver = (Driver)
　　 182 Class.forName(driverClassName).newInstance();
　　 183 DriverManager.registerDriver(driver);
　　 184 drivers.addElement(driver);
　　 185 log("成功注册JDBC驱动程序" + driverClassName);
　　 186 }
　　 187 catch (Exception e) {
　　 188 log("无法注册JDBC驱动程序: " +
　　 189 driverClassName + ", 错误: " + e);
　　 190 }
　　 191 }
　　 192 }
　　 193
　　 194 /**
　　 195 * 将文本信息写入日志文件
　　 196 */
　　 197 private void log(String msg) {
　　 198 log.println(new Date() + ": " + msg);
　　 199 }
　　 200
　　 201 /**
　　 202 * 将文本信息与异常写入日志文件
　　 203 */
　　 204 private void log(Throwable e, String msg) {
　　 205 log.println(new Date() + ": " + msg);
　　 206 e.printStackTrace(log);
　　 207 }
　　 208
　　 209 /**
　　 210 * 此内部类定义了一个连接池.它能够根据要求创建新连接,直到预定的最
　　 211 * 大连接数为止.在返回连接给客户程序之前,它能够验证连接的有效性.
　　 212 */
　　 213 class DBConnectionPool {
　　 214 private int checkedOut;
　　 215 private Vector freeConnections = new Vector();
　　 216 private int maxConn;
　　 217 private String name;
　　 218 private String password;
　　 219 private String URL;
　　 220 private String user;
　　 221
　　 222 /**
　　 223 * 创建新的连接池
　　 224 *
　　 225 * @param name 连接池名字
　　 226 * @param URL 数据库的JDBC URL
　　 227 * @param user 数据库帐号,或 null
　　 228 * @param password 密码,或 null
　　 229 * @param maxConn 此连接池允许建立的最大连接数
　　 230 */
　　 231 public DBConnectionPool(String name, String URL, String user, String password,
　　 232 int maxConn) {
　　 233 this.name = name;
　　 234 this.URL = URL;
　　 235 this.user = user;
　　 236 this.password = password;
　　 237 this.maxConn = maxConn;
　　 238 }
　　 239
　　 240 /**
　　 241 * 将不再使用的连接返回给连接池
　　 242 *
　　 243 * @param con 客户程序释放的连接
　　 244 */
　　 245 public synchronized void freeConnection(Connection con) {
　　 246 // 将指定连接加入到向量末尾
　　 247 freeConnections.addElement(con);
　　 248 checkedOut--;
　　 249 notifyAll();
　　 250 }
　　 251
　　 252 /**
　　 253 * 从连接池获得一个可用连接.如没有空闲的连接且当前连接数小于最大连接
　　 254 * 数限制,则创建新连接.如原来登记为可用的连接不再有效,则从向量删除之,
　　 255 * 然后递归调用自己以尝试新的可用连接.
　　 256 */
　　 257 public synchronized Connection getConnection() {
　　 258 Connection con = null;
　　 259 if (freeConnections.size() > 0) {
　　 260 // 获取向量中第一个可用连接
　　 261 con = (Connection) freeConnections.firstElement();
　　 262 freeConnections.removeElementAt(0);
　　 263 try {
　　 264 if (con.isClosed()) {
　　 265 log("从连接池" + name+"删除一个无效连接");
　　 266 // 递归调用自己,尝试再次获取可用连接
　　 267 con = getConnection();
　　 268 }
　　 269 }
　　 270 catch (SQLException e) {
　　 271 log("从连接池" + name+"删除一个无效连接");
　　 272 // 递归调用自己,尝试再次获取可用连接
　　 273 con = getConnection();
　　 274 }
　　 275 }
　　 276 else if (maxConn == 0 || checkedOut < maxConn) {
　　 277 con = newConnection();
　　 278 }
　　 279 if (con != null) {
　　 280 checkedOut++;
　　 281 }
　　 282 return con;
　　 283 }
　　 284
　　 285 /**
　　 286 * 从连接池获取可用连接.可以指定客户程序能够等待的最长时间
　　 287 * 参见前一个getConnection()方法.
　　 288 *
　　 289 * @param timeout 以毫秒计的等待时间限制
　　 290 */
　　 291 public synchronized Connection getConnection(long timeout) {
　　 292 long startTime = new Date().getTime();
　　 293 Connection con;
　　 294 while ((con = getConnection()) == null) {
　　 295 try {
　　 296 wait(timeout);
　　 297 }
　　 298 catch (InterruptedException e) {}
　　 299 if ((new Date().getTime() - startTime) >= timeout) {
　　 300 // wait()返回的原因是超时
　　 301 return null;
　　 302 }
　　 303 }
　　 304 return con;
　　 305 }
　　 306
　　 307 /**
　　 308 * 关闭所有连接
　　 309 */
　　 310 public synchronized void release() {
　　 311 Enumeration allConnections = freeConnections.elements();
　　 312 while (allConnections.hasMoreElements()) {
　　 313 Connection con = (Connection) allConnections.nextElement();
　　 314 try {
　　 315 con.close();
　　 316 log("关闭连接池" + name+"中的一个连接");
　　 317 }
　　 318 catch (SQLException e) {
　　 319 log(e, "无法关闭连接池" + name+"中的连接");
　　 320 }
　　 321 }
　　 322 freeConnections.removeAllElements();
　　 323 }
　　 324
　　 325 /**
　　 326 * 创建新的连接
　　 327 */
　　 328 private Connection newConnection() {
　　 329 Connection con = null;
　　 330 try {
　　 331 if (user == null) {
　　 332 con = DriverManager.getConnection(URL);
　　 333 }
　　 334 else {
　　 335 con = DriverManager.getConnection(URL, user, password);
　　 336 }
　　 337 log("连接池" + name+"创建一个新的连接");
　　 338 }
　　 339 catch (SQLException e) {
　　 340 log(e, "无法创建下列URL的连接: " + URL);
　　 341 return null;
　　 342 }
　　 343 return con;
　　 344 }
　　 345 }
　　 346 }