如何利用C++实现mysql数据库的连接池详解

什么是数据库连接池

数据库连接池是一种用来缓存数据库连接的技术，它可以提高数据库的访问效率，避免重复连接数据库导致的资源浪费和性能下降。在高并发的情况下，数据库连接池会发挥更大的优势。

如何利用C++实现mysql数据库的连接池

1. 安装mysql C++ Connector

mysql C++ Connector是用于C++程序连接mysql数据库的库，它可以通过MySQL官网下载并安装。

2. 创建连接池类

我们需要先定义一个连接池类，用于管理和缓存数据库的连接。以下是该类的声明：

class ConnectionPool {
public:
    static ConnectionPool& getConnectionPool();
    MYSQL* getConnection();
    bool releaseConnection(MYSQL* mysql);
private:
    ConnectionPool();
    ~ConnectionPool();
    void init(string url, string User, string Password, string DatabaseName, int port, unsigned int MaxConn);
    void destroyPool();
    int getFreeConn();
    void initConnection(int i);

    unsigned int MaxConn;  // 最大连接数
    unsigned int CurConn;  // 当前已使用的连接数
    unsigned int FreeConn;  // 当前空闲的连接数
    std::string url;  // 数据库主机地址
    std::string Port;  // 数据库端口号
    std::string User;  // 登录数据库用户名
    std::string Password; // 登录数据库密码
    std::string DatabaseName;  // 数据库名
    std::list<MYSQL*> connList;  // 连接池
    std::mutex lock;
};

3. 创建连接池类实例

我们需要在程序启动时创建连接池实例，可以采用设计模式中的单例模式，确保程序中只有一个连接池实例。

以下是创建连接池实例的代码示例：

ConnectionPool& ConnectionPool::getConnectionPool()
{
    static ConnectionPool pool;
    return pool;
}

4. 初始化连接池

在连接池实例创建完成后，需要调用init()方法来初始化连接池，包括连接池容量、数据库连接信息等参数。

以下是初始化连接池的示例代码：

void ConnectionPool::init(string url, string User, string Password, string DatabaseName, int port, unsigned int MaxConn)
{
    this->url = url;
    this->User = User;
    this->Password = Password;
    this->DatabaseName = DatabaseName;
    this->Port = port;
    this->MaxConn = MaxConn;
    this->CurConn = 0;
    this->FreeConn = 0;
    for (unsigned int i = 0; i < MaxConn; i++) {
        MYSQL* mysql = nullptr;
        mysql = new MYSQL;
        if (mysql == nullptr) {
            throw std::logic_error("mysql init error");
        }
        mysql_init(mysql);
        mysql = mysql_real_connect(mysql, url.c_str(), User.c_str(), Password.c_str(), DatabaseName.c_str(), port, nullptr, 0);
        if (mysql == nullptr) {
            std::cerr << "[mysql_real_connect]:" << mysql_error(mysql) << std::endl;
            throw std::logic_error("mysql_real_connect error");
        }
        connList.push_back(mysql);
        ++FreeConn;
    }
    reserve = (std::condition_variable*)malloc(sizeof(std::condition_variable));
    *reserve = std::condition_variable();
}

5. 实现获取连接的方法

连接池的主要功能是缓存和管理数据库连接，因此它需要提供获取连接的方法。获取连接时，如果连接池中存在空闲连接，就从中取出一个；否则就等待直到有线程释放连接。

以下是获取连接的实现代码示例：

MYSQL* ConnectionPool::getConnection()
{
    MYSQL* conn = nullptr;
    std::unique_lock<std::mutex> lockGuard(lock);
    while (FreeConn == 0) {
        reserve->wait(lockGuard);
    }
    conn = connList.front();
    connList.pop_front();
    --FreeConn;
    ++CurConn;
    return conn;
}

6. 实现释放连接的方法

连接池中的连接使用完毕后需要归还到连接池中，这需要实现一个释放连接的方法。释放连接时，将连接加入到空闲连接池中，并通知其他线程有新的空闲连接可用。

以下是释放连接的实现代码示例：

bool ConnectionPool::releaseConnection(MYSQL* mysql)
{
    std::unique_lock<std::mutex> lockGuard(lock);
    connList.push_back(mysql);
    ++FreeConn;
    --CurConn;
    lockGuard.unlock();
    reserve->notify_all();
    return true;
}

示例代码

以下是一个简单的示例代码，用于演示如何使用连接池：

#include <iostream>
#include <thread>
#include "ConnectionPool.h"


void test_conn_pool()
{
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        auto mysql = ConnectionPool::getConnectionPool().getConnection();
        std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " get a connnection from pool, cur conn num: " << ConnectionPool::getConnectionPool().CurConn << std::endl;
        ConnectionPool::getConnectionPool().releaseConnection(mysql);
        std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " release a connnection to pool, cur conn num: " << ConnectionPool::getConnectionPool().CurConn << std::endl;
    }
}

int main()
{
    ConnectionPool::getConnectionPool().init("127.0.0.1", "root", "root", "testdb", 3306, 5);
    std::vector<std::thread> threads;
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        threads.emplace_back(test_conn_pool);
    }
    for (auto& t : threads) {
        t.join();
    }
    return 0;
}

总结

通过以上步骤，我们就可以使用C++语言实现一个简单的mysql数据库连接池，提高数据库连接的访问效率和程序性能。考虑到连接池的并发问题，我们需要使用锁和条件变量对连接池进行多线程控制。同时，在使用数据库连接池时，需要注意及时释放连接，避免资源浪费和程序崩溃的风险。