04-SpringBoot工程下如何实现对HikariCP连接池的整合？

池化思想分析

池化思想是我们项目开发过程中的一种非常重要的思想，如整数池，字符串池，对象池、连接池、线程池等都是池化思想的一种应用，都是通过复用对象，以减少因创建和释放对象所带来的资源消耗，进而来提升系统性能。例如Integer对象的内部池应用，代码如下：

package com.cy.java.pool;
public class TestInteger01 {
    public static void main(String[] args) {
        Integer n1=100;//Integer.valueOf(100) 编译时优化
        Integer n2=100;
        Integer n3=200;
        Integer n4=200;//池中没有则new Integer(200)
        System.out.println(n1==n2);//true
        System.out.println(n3==n4);//false 
    }
    
}

数据库连接池简介

背景分析

目开发过程中应用程序与数据库交互时，“获得连接”或“释放连接”是非常消耗系统资源的两个过程，频繁地进行数据库连接的建立和关闭会极大影响系统的性能，若多线程并发量很大，这样耗时的数据库连接就可能让系统变得卡顿。因为TCP连接的创建开支十分昂贵，并且数据库所能承载的TCP并发连接数也有限制，针对这种场景，数据库连接池应运而生。如下图所示：

思考:假如现在是让你去设计一个连接池,你会从什么角度进行设计?
第一:物理存储结构(基于什么结构去存储数据)
第二:基于什么算法从池中取连接?
第三:基于什么算法从池中移除连接?
第四:当池中没有连接时,基于什么方式处理连接请求?
第五:池是可以共享,我们需要考虑池在访问的时并发安全?

连接池原理分析

在系统初始化的时候，在内存中开辟一片空间，将一定数量的数据库连接作为对象存储在对象池里，并对外提供数据库连接的获取和归还方法。用户访问数据库时，并不是建立一个新的连接，而是从数据库连接池中取出一个已有的空闲连接对象；使用完毕归还后的连接也不会马上关闭，而是由数据库连接池统一管理回收，为下一次借用做好准备。如果由于高并发请求导致数据库连接池中的连接被借用完毕，其他线程就会等待，直到有连接被归还。整个过程中，连接并不会关闭，而是源源不断地循环使用，有借有还。数据库连接池还可以通过设置其参数来控制连接池中的初始连接数、连接的上下限数，以及每个连接的最大使用次数、最大空闲时间等，也可以通过其自身的管理机制来监视数据库连接的数量、使用情况等。

Java中的连接池

Java官方，为了在应用程序中更好的应用连接池技术，定义了一套数据源规范，例如javax.sql.DataSource接口，基于这个接口，很多团队或个人创建了不同的连接池对象。然后我们的应用程序中通过耦合与DataSource接口，便可以方便的切换不同厂商的连接池。Java项目中通过连接池获取连接的一个基本过程，如下图所示：

在上图中，用户通过DataSource对象的getConnection()方法，获取一个连接。假如池中有连接，则直接将连接返回给用户。假如池中没有连接，则会调用Dirver（驱动，由数据库厂商进行实现）对象的connect方法从数据库获取，拿到连接以后，可以将连接在池中放一份，然后将连接返回给调用方。连接需求方再次需要连接时，可以从池中获取，用完以后再还给池对象。

数据库连接池在Java数据库相关中间件产品群中，应该算是底层最基础的一类产品，作为企业应用开发必不可少的组件，无数天才们为我们贡献了一个又一个的优秀产品，它们有的随时代发展，功成身退，有的则还在不断迭代，老而弥坚，更有新生代产品，或性能无敌，或功能全面。目前市场上常见的连接池有DBCP、C3P0，DRUID,HikariCP等。

SpringBoot工程下HikariCP整合测试

数据初始化

打开mysql控制台,然后按如下步骤执行goods.sql文件。
第一步:登录mysql。

mysql –uroot –proot

第二步:设置控制台编码方式。

set names utf8;

第三步:执行goods.sql文件（切记不要打开文件复制到mysql客户端运行）。

source d:/goods.sql

其中goods.sql文件内容如下：

drop database if exists dbgoods;
create database dbgoods default character set utf8;
use dbgoods;
create table tb_goods(
     id bigint primary key auto_increment,
     name varchar(100) not null,
     remark text,
     createdTime datetime not null
)engine=InnoDB;
insert into tb_goods values (null,'java','very good',now());
insert into tb_goods values (null,'mysql','RDBMS',now());
insert into tb_goods values (null,'Oracle','RDBMS',now());
insert into tb_goods values (null,'java','very good',now());
insert into tb_goods values (null,'mysql','RDBMS',now());
insert into tb_goods values (null,'Oracle','RDBMS',now());
insert into tb_goods values (null,'java','very good',now());

创建项目Module并添加相关依赖

第一步:基于IDEA创建项目Module,如图所示:

第二步:添加依赖
1) mysql数据库驱动依赖。

<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

2) spring对象jdbc支持（此时会默认帮我们下载HiKariCP连接池）。

<dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId>
</dependency>

配置HikariCP连接池

打开application.properties配置文件，添加如下内容（必写）。

spring.datasource.url=jdbc:mysql:///dbgoods?serverTimezone=GMT%2B8&characterEncoding=utf8
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root

hikariCP 其它额外配置(可选)，代码如下（具体配置不清晰的可自行百度）：

spring.datasource.type=com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
spring.datasource.hikari.minimum-idle=5
spring.datasource.hikari.maximum-pool-size=15
spring.datasource.hikari.auto-commit=true
spring.datasource.hikari.idle-timeout=30000
spring.datasource.hikari.pool-name=DatebookHikariCP
spring.datasource.hikari.max-lifetime=1800000
spring.datasource.hikari.connection-timeout=30000
spring.datasource.hikari.connection-test-query=SELECT 1

HikariCP 连接池测试

单元测试API设计及应用分析,如图所示:

在项目中添加单元测试类及测试方法,代码如下：

package com.cy.pj.common.datasource;
import java.sql.SQLException;
import javax.sql.DataSource;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
public class DataSourceTests {
    @Autowired
    private DataSource dataSource;
    @Test
    public void testConnection() throws Exception{
        System.out.println(dataSource.getConnection());
    }
}

在当前测试类中我们需要：

掌握单元测试类、测试方法编写规范。理解DataSource的设计规范及规范的实现。分析在测试类中dataSource属性指向的对象是谁？分析在测试类中DataSource的实现类对象由谁创建和管理？思考基于DataSource接口获取连接的基本过程是怎样的？

测试BUG分析

数据库不存在，如图所示：

类编译错误，DataSource为javax.sql包中的类型，如图所示：

连接错误：数据库连接不上，如图所示：

基于HikariCP实现JDBC操作(练习)

业务分析

基于HikariCP，借助JDBC技术访问商品库中的数据。

API架构设计

基于业务，进行API设计，如图所示：

业务时序图分析

基于业务需求,进行商品查询过程的的时序图设计,如图所示:

业务代码设计及实现

第一步：定义GoodsDao接口，例如：

package com.cy.pj.goods.dao;
import java.util.List;
import java.util.Map;
/**
 * 商品模块数据访问层接口
 */
public interface GoodsDao {
    /**
 * 查询所有商品信息,将每一行记录存储到一个map对象,然后将多个存储到list集合.
 */ List<Map<String,Object>> findGoods();
}

第二步：创建GoodsDao接口实现类，代码如下：

package com.cy.pj.goods.dao;
/**
 * 此对象为一个商品数据层访问对象,现在要求在此类中定义一个方法,这个方法基于JDBC从从数据库获取商品信息,并将其封装到map集合,要求一个行记录一个map对象(key为表中字段名,值为字段名对应的值),多个map存储到list集合. @Repository此注解通常用于描述数据层实现类对象,本质上就是一个特殊的@Component, 都是要交给spring框架管理的一个Bean对象
 */
@Repository
public class DefaultGoodsDao implements  GoodsDao{
       @Autowired
       private DataSource dataSource;//hikariCP
       /**查询商品信息,一行记录映射为内存中的一个map对象*/
       public List<Map<String,Object>> findGoods(){
           Connection conn=null;//java.sql.*
           Statement stmt=null;
           ResultSet rs=null;
           String sql="select * from tb_goods";
           //1.获取连接(从连接池获取)
           try {
               conn=dataSource.getConnection();
               //2.创建statement对象
               stmt=conn.createStatement();
               //3.发送sql
               rs=stmt.executeQuery(sql);
               //4.处理结果
               List<Map<String,Object>> list=new ArrayList<>();
               while(rs.next()){//循环一次取一行,一行记录映射为一个map对象
                  list.add( rowMap(rs));//将存储了一行记录的map对象再存储到list集合
               }
               return list;
           }catch (SQLException e){
               e.printStackTrace();
               throw new RuntimeException(e);//转换为非检查异常(编译时不检测的异常)
           }finally{
               //5. 释放资源
               close(rs,stmt,conn);
           }
       }

定义行映射方法

 private Map<String,Object> rowMap(ResultSet rs)throws SQLException{
           Map<String,Object> rowMap=new HashMap<>();
           //方法1映射
           //rowMap.put("id",rs.getInt("id"));
           //rowMap.put("name",rs.getString("name"));
           //rowMap.put("remark",rs.getString("remark"));
           //rowMap.put("createdTime",rs.getTimestamp("createdTime"));
           //方法2映射
           ResultSetMetaData rsmd=rs.getMetaData();//获取元数据(包括表中的字段名)
           int columnCount=rsmd.getColumnCount();//获取列的数量
           for(int i=0;i<columnCount;i++){
               rowMap.put(rsmd.getColumnLabel(i+1),rs.getObject(rsmd.getColumnLabel(i+1)));
               //getColumnLabel(i+1);获取表中字段名或字段名对应的别名
           }
           return rowMap;
       }

定义释放资源的方法

 private void close(ResultSet rs,Statement stmt,Connection conn){
           if(rs!=null)try{rs.close();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}
           if(stmt!=null)try{stmt.close();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}
           //这里的连接是返回到了池中
           if(conn!=null)try{conn.close();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}
       }
}

测试代码的编写及运行

定义单元测试类,并对其查询过程进行单元测试,例如:

package com.cy.pj.goods.dao;

@SpringBootTest
public class GoodsDaoTests {

      @Autowired
      private GoodsDao goodsDao;

      @Test
      void testFindGoods(){
          List<Map<String,Object>> list= goodsDao.findGoods();
          for(Map<String,Object> map:list){
              System.out.println(map);
          }
      }

}