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数据库连接池的实现方法（MySQL+C++）

时间：2022-03-23 05:17:43

本文主要介绍基于MySQL、使用C++语言实现数据库连接池的方法。

1. 准备依赖的文件

我们利用 MySQL 提供的“mysql-connector-c++”以及 boost 编写数据库连接池。

1.1 mysql-connector-c++安装

“mysql-connector-c++”可以从 MySQL 的官网上下载，如下图：

说明：

上图中的链接为（/downloads/connector/cpp/），此链接后续可能会改变；需要根据实际情况（如 OS 及其版本）选择对应的发行版；

在上述页面中下载下来的文件，直接包含了“mysql-connector”的头文件和共享库，如下：

注意：“mysql-connector”提供的头文件“mysql_connection.h”放在了“jdbc”目录下（如上图），本文虽然使用的是C++语言，但是也需要连接该头文件。

1.2 boost安装

使用 yum 直接安装，如下：

yum install boost-devel.x86_64

2. 示例代码

数据库连接池头文件（connection_pool.h），代码如下：

#ifndef __CONNECTION_POOL_H__#define __CONNECTION_POOL_H__#include <mysql_connection.h>#include <mysql_driver.h>#include <cppconn/exception.h>#include <cppconn/driver.h>#include <cppconn/connection.h>#include <cppconn/resultset.h>#include <cppconn/prepared_statement.h>#include <cppconn/statement.h>#include <pthread.h>#include <list>#include <string>using namespace std;using namespace sql;class ConnPool{public:~ConnPool();// 获取数据库连接Connection* GetConnection();// 将数据库连接放回到连接池的容器中void ReleaseConnection(Connection *conn);// 获取数据库连接池对象static ConnPool* GetInstance();private:// 当前已建立的数据库连接数量int curSize;// 连接池定义的最大数据库连接数int maxSize;string username;string password;string url;// 连接池容器list<Connection*> connList;// 线程锁pthread_mutex_t lock;static ConnPool* connPool;Driver* driver;// 创建一个连接Connection* CreateConnection();// 初始化数据库连接池void InitConnection(int iInitialSize);// 销毁数据库连接对象void DestoryConnection(Connection *conn);// 销毁数据库连接池void DestoryConnPool();// 构造方法ConnPool(string url, string user,string password, int maxSize);};#endif/*_CONNECTION_POOL_H */

数据库连接池实现文件（connection_pool.cpp），代码如下：

#include <stdexcept>#include <exception>#include <stdio.h>#include "connection_pool.h"using namespace std;using namespace sql;ConnPool* ConnPool::connPool = NULL;// 获取连接池对象，单例模式ConnPool* ConnPool::GetInstance(){if (connPool == NULL){connPool = new ConnPool("tcp://192.168.213.130:3306", "root", "", 20);}return connPool;}// 数据库连接池的构造函数ConnPool::ConnPool(string url, string userName, string password, int maxSize){this->maxSize = maxSize;this->curSize = 0;this->username = userName;this->password = password;this->url = url;try{this->driver = sql::mysql::get_driver_instance();}catch (sql::SQLException& e){perror("get driver error.\n");}catch (std::runtime_error& e){perror("[ConnPool] run time error.\n");}// 在初始化连接池时，建立一定数量的数据库连接this->InitConnection(maxSize/2);}// 初始化数据库连接池，创建最大连接数一半的连接数量void ConnPool::InitConnection(int iInitialSize){Connection* conn;pthread_mutex_lock(&lock);for (int i = 0; i < iInitialSize; i++){conn = this->CreateConnection();if (conn){connList.push_back(conn);++(this->curSize);}else{perror("Init connection error.");}}pthread_mutex_unlock(&lock);}// 创建并返回一个连接Connection* ConnPool::CreateConnection(){Connection* conn;try{// 建立连接conn = driver->connect(this->url, this->username, this->password);return conn;}catch (sql::SQLException& e){perror("create connection error.");return NULL;}catch (std::runtime_error& e){perror("[CreateConnection] run time error.");return NULL;}}// 从连接池中获得一个连接Connection* ConnPool::GetConnection(){Connection* con;pthread_mutex_lock(&lock);// 连接池容器中还有连接if (connList.size() > 0){// 获取第一个连接con = connList.front();// 移除第一个连接connList.pop_front();// 判断获取到的连接的可用性// 如果连接已经被关闭，删除后重新建立一个if (con->isClosed()){delete con;con = this->CreateConnection();// 如果连接为空，说明创建连接出错if (con == NULL){// 从容器中去掉这个空连接--curSize;}}pthread_mutex_unlock(&lock);return con;}// 连接池容器中没有连接else{// 当前已创建的连接数小于最大连接数，则创建新的连接if (curSize < maxSize){con = this->CreateConnection();if (con){++curSize;pthread_mutex_unlock(&lock);return con;}else{pthread_mutex_unlock(&lock);return NULL;}}// 当前建立的连接数已经达到最大连接数else{perror("[GetConnection] connections reach the max number.");pthread_mutex_unlock(&lock);return NULL;}}}// 释放数据库连接，将该连接放回到连接池中void ConnPool::ReleaseConnection(sql::Connection* conn){if (conn){pthread_mutex_lock(&lock);connList.push_back(conn);pthread_mutex_unlock(&lock);}}// 数据库连接池的析构函数ConnPool::~ConnPool(){this->DestoryConnPool();}// 销毁连接池，需要先销毁连接池的中连接void ConnPool::DestoryConnPool(){list<Connection*>::iterator itCon;pthread_mutex_lock(&lock);for (itCon = connList.begin(); itCon != connList.end(); ++itCon){// 销毁连接池中的连接this->DestoryConnection(*itCon);}curSize = 0;// 清空连接池中的连接connList.clear();pthread_mutex_unlock(&lock);}// 销毁数据库连接void ConnPool::DestoryConnection(Connection* conn){if (conn){try{// 关闭连接conn->close();}catch(sql::SQLException& e){perror(e.what());}catch(std::exception& e){perror(e.what());}// 删除连接delete conn;}}

数据库连接池测试代码（test_dbpool.cpp）：

#include "connection_pool.h"//初始化连接池ConnPool *connpool = ConnPool::GetInstance();int main(int argc, char* argv[]){Connection *con;Statement *state;ResultSet *result;// 从连接池中获取连接con = connpool->GetConnection();for (int i = 0; i < 100; i++){state = con->createStatement();state->execute("use testdb");// 查询数据库result = state->executeQuery("select * from roles");// 打印数据库查询结果cout << "================================" << endl;while (result->next()){int nRoleId = result->getInt("role_id");string strOccupation = result->getString("occupation");string strCamp = result->getString("camp");cout << nRoleId << " , " << strOccupation << " , " << strCamp << endl;}cout << "i is: " << i << endl;cout << "================================" << endl;}delete result;delete state;connpool->ReleaseConnection(con);return 0;}

编译上述文件，生成数据库连接池测试程序，如下：

g++ -o test_dbpool test_dbpool.cpp connection_pool.cpp -I /opt/liitdar/mysql-connector-c++-8.0.11-linux-el7-x86-64bit/include/jdbc/ -L /opt/liitdar/mysql-connector-c++-8.0.11-linux-el7-x86-64bit/lib64/ -lmysqlcppconn

执行上面生成的测试程序，命令如下：

./test_dbpool

程序执行（部分）结果如下：

上述结果表明我们编写的数据库连接池正常运行了。

3. 总结

这里对数据库连接池的实现代码进行简单地总结。

3.1 存放空闲连接的容器

数据库连接池头文件（connection_pool.h）中定义了一个list容器 connList，使用 connList 存放空闲的连接。

3.2 线程锁

在对 connList 内的连接进行操作的时候，需要通过加锁来保证程序的安全性，所以头文件中定义了一个线程锁 lock ，通过使用 lock 保证同一时间只能有一个线程对容器 connList进行操作。

3.3 单例模式

由于连接池类 ConnPool 要统一管理系统中的所有连接，所以在整个系统中只需要维护一个连接池对象。如果系统中定义了多个连接池对象，那么每一个对象都可以建立 maxSize 个连接，在这种情况下使用连接池没有任何意义（与不使用连接池效果一样），也破环了通过连接池统一管理系统中连接的初衷，所以数据库连接池需要使用单例模式编写连接池类：单例模式确保一个类只有一个实例，该类自己进行实例化，并且向整个系统提供这个实例。

在头文件 connection_pool.h 中，我们定义了一个静态的连接池对象 connPool ，连接池类 ConnPool 提供一个静态的公共方法 GetInstance()，外部程序通过调用这个方法来获得连接池对象。由于把连接池类ConnPool的构造函数定义为私有的，所以外部的应用程序不能够通过 new 的方式来实例化连接池类，只能通过 GetInstance() 方法获得连接池对象。在 GetInstance() 方法中，需要判断连接池类中定义的连接池对象 connPool 是否为“NULL”，若为“NULL”则调用私有构造函数实例化 connPool ；若不为“NULL”，则直接返回 connPool ，这样就实现了连接池类的单例模式，从而保证了系统运行过程中只建立一个连接池类的实例对象。

3.4 连接池的初始化

在实例化连接池类的对象 connPool 时，要对连接池做一些初始化操作，即建立一定数量的数据库连接。本文的程序通过 void InitConnection(int iInitialSize) 方法对连接池进行初始化，创建 iInitialSize 个连接，并且将这些连接放到连接池中的容器 connList 中，每新建一个连接，当前已建立的连接数 curSize 就加1。