Spring Boot 2.0 中 HikariCP 数据库连接池原理解析

什么是数据库连接池？

在讲解 HikariCP 数据库连接池原理前，我们先简单介绍一下什么是数据库连接池。在 web 应用程序中，经常需要与数据库进行交互，如果每次请求都新建一个数据库连接，会造成很多不必要的性能损耗，因此我们需要将连接缓存起来，以便下次需要连接时能够快速获取。连接池就像一个集装箱，里面存放着多个数据库连接，程序可以从集装箱中取出连接使用，当不需要连接的时候，将连接放回集装箱中，而不是销毁连接，在下次需要连接时再次使用。

什么是 HikariCP？

HikariCP 是一个高性能的 JDBC 数据库连接池，号称是目前最快最小的连接池之一。它在 Spring Boot 2.0 中被默认采用，用来替代 Spring Boot 1.x 中的 Tomcat 连接池。它通过复用已经创建的连接对象，减少了客户端与服务器端之间大量的无谓通讯，从而提高了数据库连接的效率。

HikariCP 的原理

HikariCP 的主要原理是通过维护一个连接池来复用连接，减少了每次请求都需要建立和销毁连接的开销。连接池中的连接对象是提前创建好的，并且在连接闲置时不会被销毁，而是被放入连接池中，用来处理下一个请求。当有新的请求需要连接时，会从连接池中取出一个可用的连接。当连接池中没有可用连接时，请求会等待直到有可用连接或者超时。连接池中的连接对象有一个最大的存活时间，当连接对象存活时间超过这个时间时，连接对象将会被销毁并从连接池中移除。

HikariCP 还有一些其他特性，例如自适应瑞氧线程池大小、故障自动重试等。这些特性都可以通过 HikariCP 的参数进行配置。

HikariCP 的配置

HikariCP 的配置可以在 application.properties 或者 application.yml 文件中进行配置。以下是一些常用的配置项：

# 数据库连接配置
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=123456
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver

# 连接池配置（以 HikariCP 为例）
spring.datasource.hikari.minimumIdle=5
spring.datasource.hikari.maximumPoolSize=20
spring.datasource.hikari.idleTimeout=60000

在上面的示例中，我们将 spring.datasource.hikari 下的参数设置为连接池的配置信息。其中 minimumIdle 表示连接池中维护的最小空闲连接数量， maximumPoolSize 表示连接池中连接的最大数量， idleTimeout 表示连接的最大空闲时间。当连接数量超过 maximumPoolSize 时，新的请求将会排队等待连接池中释放连接。

示例

下面我们来给出两个简单的示例，演示如何使用 HikariCP 数据库连接池。

示例一：基本使用

在基本使用示例中，我们创建一个数据库表 user，并实现一个包含 100 条记录的用户列表。我们使用 HikariCP 连接池来操作数据库。

@RestController
public class UserController {

    @Autowired
    private JdbcTemplate jdbcTemplate;

    @GetMapping("/users")
    public List<User> getUsers() {
        String sql = "SELECT * FROM user";
        return jdbcTemplate.query(sql, new BeanPropertyRowMapper<>(User.class));
    }

    @PostMapping("/users")
    public int addUser(@RequestBody User user) {
        String sql = "INSERT INTO user(id,username,password,age) VALUES(?,?,?,?)";
        return jdbcTemplate.update(sql, user.getId(), user.getUsername(), user.getPassword(), user.getAge());
    }
}

在上面的示例中，我们使用了 Spring JDBC 模板来操作数据库。其中 @GetMapping("/users") 注解表示对应的 URL 路径为 /users，并且使用 GET 请求方式，@PostMapping("/users") 注解表示对应的 URL 路径为 /users，并且使用 POST 请求方式。

示例二：高级使用

在高级使用示例中，我们将连接池的配置信息从 application.properties 文件中读取，并且采用 Sping Data JPA 进行数据库操作。

首先，我们需要在 pom.xml 文件中添加 Spring Data JPA、HikariCP 和 MySQL 的依赖：

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

<dependency>
    <groupId>com.zaxxer</groupId>
    <artifactId>HikariCP</artifactId>
</dependency>

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

然后，在 application.properties 文件中添加 HikariCP 的配置信息：

spring.datasource.hikari.minimumIdle=5
spring.datasource.hikari.maximumPoolSize=20
spring.datasource.hikari.idleTimeout=60000

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=123456
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver

最后，我们定义一个 UserRepository 接口，继承自 JpaRepository 接口，在该接口中实现对用户表的操作：

@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Integer> {
}

在 UserController 类中，注入 UserRepository 接口，并实现查询和新增用户的方法：

@RestController
public class UserController {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @GetMapping("/users")
    public List<User> getUsers() {
        return userRepository.findAll();
    }

    @PostMapping("/users")
    public User addUser(@RequestBody User user) {
        return userRepository.save(user);
    }
}

在上面的示例中，我们使用了 Spring Data JPA 来实现了对用户表的操作。其中 @Autowired 注解表示自动注入对应类型的 Bean。@GetMapping("/users") 注解表示对应的 URL 路径为 /users，并且使用 GET 请求方式，@PostMapping("/users") 注解表示对应的 URL 路径为 /users，并且使用 POST 请求方式。

以上就是 HikariCP 数据库连接池的原理解析和使用示例。