【TinyWebServer】11数据库连接池
基础知识
什么是数据库连接池？
池是一组资源的集合，这组资源在服务器启动之初就被完全创建好并初始化。通俗来说，池是资源的容器，本质上是对资源的复用。
顾名思义，连接池中的资源为一组数据库连接，由程序动态地对池中的连接进行使用，释放。
当系统开始处理客户请求的时候，如果它需要相关的资源，可以直接从池中获取，无需动态分配；当服务器处理完一个客户连接后,可以把相关的资源放回池中，无需执行系统调用释放资源。
数据库访问的一般流程是什么？
当系统需要访问数据库时，先系统创建数据库连接，完成数据库操作，然后系统断开数据库连接。
为什么要创建连接池？
从一般流程中可以看出，若系统需要频繁访问数据库，则需要频繁创建和断开数据库连接，而创建数据库连接是一个很耗时的操作，也容易对数据库造成安全隐患。
在程序初始化的时候，集中创建多个数据库连接，并把他们集中管理，供程序使用，可以保证较快的数据库读写速度，更加安全可靠。
整体概述
池可以看做资源的容器，所以多种实现方法，比如数组、链表、队列等。这里，使用单例模式和链表创建数据库连接池，实现对数据库连接资源的复用。
项目中的数据库模块分为两部分，其一是数据库连接池的定义，其二是利用连接池完成登录和注册的校验功能。具体的，工作线程从数据库连接池取得一个连接，访问数据库中的数据，访问完毕后将连接交还连接池。
本文内容
本篇将介绍数据库连接池的定义，具体的涉及到单例模式创建、连接池代码实现、RAII机制释放数据库连接。
单例模式创建 ，结合代码描述连接池的单例实现。
连接池代码实现 ，结合代码对连接池的外部访问接口进行详解。
RAII机制释放数据库连接 ，描述连接释放的封装逻辑。
单例模式创建
使用局部静态变量懒汉模式创建连接池。
class connection_pool
{
public:
//局部静态变量单例模式
static connection_pool *GetInstance();
private:
connection_pool();
~connection_pool();
}
connection_pool *connection_pool::GetInstance()
{
static connection_pool connPool;
return &connPool;
}
连接池代码实现
连接池的定义中注释比较详细，这里仅对其实现进行解析。
连接池的功能主要有：初始化，获取连接、释放连接，销毁连接池。
初始化
值得注意的是，销毁连接池没有直接被外部调用，而是通过RAII机制来完成自动释放；使用信号量实现多线程争夺连接的同步机制，这里将信号量初始化为数据库的连接总数。
connection_pool::connection_pool()
{
this->CurConn = 0;
this->FreeConn = 0;
}
//RAII机制销毁连接池
connection_pool::~connection_pool()
{
DestroyPool();
}
//构造初始化
void connection_pool::init(string url, string User, string PassWord, string DBName, int Port, unsigned int MaxConn)
{
//初始化数据库信息
this->url = url;
this->Port = Port;
this->User = User;
this->PassWord = PassWord;
this->DatabaseName = DBName;
//创建MaxConn条数据库连接
for (int i = 0; i < MaxConn; i++)
{
MYSQL *con = NULL;
con = mysql_init(con);
if (con == NULL)
{
cout << "Error:" << mysql_error(con);
exit(1);
}
con = mysql_real_connect(con, url.c_str(), User.c_str(), PassWord.c_str(), DBName.c_str(), Port, NULL, 0);
if (con == NULL)
{
cout << "Error: " << mysql_error(con);
exit(1);
}
//更新连接池和空闲连接数量
connList.push_back(con);
++FreeConn;
}
//将信号量初始化为最大连接次数
reserve = sem(FreeConn);
this->MaxConn = FreeConn;
}
获取、释放连接
当线程数量大于数据库连接数量时，使用信号量进行同步，每次取出连接，信号量原子减1，释放连接原子加1，若连接池内没有连接了，则阻塞等待。
另外，由于多线程操作连接池，会造成竞争，这里使用互斥锁完成同步，具体的同步机制均使用lock.h中封装好的类。
//当有请求时，从数据库连接池中返回一个可用连接，更新使用和空闲连接数
MYSQL *connection_pool::GetConnection()
{
MYSQL *con = NULL;
if (0 == connList.size())
return NULL;
//取出连接，信号量原子减1，为0则等待
reserve.wait();
lock.lock();
con = connList.front();
connList.pop_front();
//这里的两个变量，并没有用到，非常鸡肋...
--FreeConn;
++CurConn;
lock.unlock();
return con;
}
//释放当前使用的连接
bool connection_pool::ReleaseConnection(MYSQL *con)
{
if (NULL == con)
return false;
lock.lock();
connList.push_back(con);
++FreeConn;
--CurConn;
lock.unlock();
//释放连接原子加1
reserve.post();
return true;
}
销毁连接池
通过迭代器遍历连接池链表，关闭对应数据库连接，清空链表并重置空闲连接和现有连接数量。
//销毁数据库连接池
void connection_pool::DestroyPool()
{
lock.lock();
if (connList.size() > 0)
{
//通过迭代器遍历，关闭数据库连接
list<MYSQL *>::iterator it;
for (it = connList.begin(); it != connList.end(); ++it)
{
MYSQL *con = *it;
mysql_close(con);
}
CurConn = 0;
FreeConn = 0;
//清空list
connList.clear();
lock.unlock();
}
lock.unlock();
}
RAII机制释放数据库连接
将数据库连接的获取与释放通过RAII机制封装，避免手动释放
定义
这里需要注意的是，在获取连接时，通过有参构造对传入的参数进行修改。其中数据库连接本身是指针类型，所以参数需要通过双指针才能对其进行修改。
class connectionRAII{
public:
//双指针对MYSQL *con修改
connectionRAII(MYSQL **con, connection_pool *connPool);
~connectionRAII();
private:
MYSQL *conRAII;
connection_pool *poolRAII;
};
实现
不直接调用获取和释放连接的接口，将其封装起来，通过RAII机制进行获取和释放。
connectionRAII::connectionRAII(MYSQL **SQL, connection_pool *connPool){
*SQL = connPool->GetConnection();
conRAII = *SQL;
poolRAII = connPool;
}
connectionRAII::~connectionRAII(){
poolRAII->ReleaseConnection(conRAII);
}
转载文章：
