?服務連接池，數據庫連接池，緩存連接池，連接池是微服務分層架構中不可或缺的一個組件，本篇講講連接池的原理，以及實現細節。

 通常如何通過連接訪問下游？

工程架構中有很多訪問下游的需求，下游包括但不限于服務/數據庫/緩存，其通訊步驟是為：

• 與下游建立一個連接；
• 通過這個連接，收發請求；
• 交互結束，關閉連接，釋放資源；

不管是服務/數據庫/緩存，官方會提供不同語言的Driver、Document、DemoCode來指導使用方建立連接與調用接口。

以MongoDB的C++官方DriverAPI為例：

DBClientConnection* c = new DBClientConnection();
c->connect(“127.0.0.1:8888”);
c->insert(“db.s”, BSON(”shenjian”));
c->close();

畫外音：建立連接、發送請求、關閉連接，都非常清晰。

這個DBClientConnection就是一個與MongoDB的連接，官方Driver通過它提供了若干API，讓用戶可以對MongoDB進行連接，增刪查改，關閉的操作，從而實現不同的業務邏輯。

為什么需要連接池？

當并發量很低的時候，連接可以臨時建立，但當服務吞吐量達到幾百、幾千的時候，建立連接connect和銷毀連接close就會成為瓶頸，此時該如何優化呢？

• 當服務啟動的時候，先建立好若干連接Array[DBClientConnection]；
• 當請求到達的時候，再從Array中取出一個，執行下游操作，執行完放回；

從而避免反復的建立和銷毀連接，以提升性能。

而這個對Array[DBClientConnection]進行維護的數據結構，就是連接池。

有了連接池之后，數據庫操作的偽代碼變為：

DBClientConnection* c = 
    ConnectionPool::GetConnection();
c->insert(“db.s”, BSON(”shenjian”));
ConnectionPool::FreeConnection(c);

畫外音：取出連接、發送請求、放回連接，也非常清晰。

連接池核心原理與實現是怎么樣的呢？

可以看到連接池ConnectionPool主要有三個核心接口：

• Init：初始化Array[DBClientConnection]，這個接口只在服務啟動時調用一次；
• GetConnection：請求每次需要訪問數據庫時，不connect一個新連接，而是通過連接池的這個接口來拿連接；
• FreeConnection：請求每次訪問完數據庫時，不是close一個連接，而是把這個連接放回連接池；

連接池核心數據結構是怎樣的呢？

連接池至少包含兩個核心數據結構：

• 連接數組Array DBClientConnection[N];
• 互斥鎖數組Array lock[N];

連接池核心接口，是如何通過核心數據結構的操縱，實現連接池功能的呢？

Init(){
 for i = 1 to N {
  Array DBClientConnection [i] = new();
  Array DBClientConnection [i]->connect();
  Array lock[i] = 0;
 }
}

畫外音：把所有連接和互斥鎖初始化。

GetConnection()
 for i = 1 to N {
  if(Array lock[i] == 0){
   Array lock[i] = 1;
   return Array DBClientConnection[i];
   }
 }
}

畫外音：找一個可用的連接，鎖住，并返回連接。

FreeConnection(c)
 for i = 1 to N {
 if(Array DBClientConnection [i] == c){
   Array lock[i] = 0;
   }
  }
}

畫外音：找到連接，把鎖釋放。

會發現，連接池管理核心并沒有想象的復雜。

除了核心代碼，連接池還需要考慮哪些因素呢？

• 需要實施連接可用性檢測，如果有連接失效，需要重建連接；
• 通過freeArray，connectionMap等數據結構，可以讓取出連接和放回連接都達到O(1)時間復雜度；
• 可以通過hash取連接，實現id串行化；
• 每條連接被取到的概率必須相同，以實現負載均衡；
• 如果有下游故障，失效連接必須剔除，以實現故障自動轉移；
• 如果有下游新增，需要動態擴充連接池，以實現服務自動發現；

思路比結論更重要，希望大家有收獲。?