数据库连接及线程池
數(shù)據(jù)庫連接及線程池??
2007-09-17 13:51:21|??分類： 編程技術(shù) |??標(biāo)簽： |字號大中小?訂閱
3.1 自己的實踐過程
曾幾何時，記住了一句話：“建立數(shù)據(jù)庫連接是一個代價高昂的過程”，也從那時開始，我在構(gòu)建系統(tǒng)時，一旦建立起了數(shù)據(jù)庫連接，就保存起來，任何要用數(shù)據(jù)庫的地方，都使用這個數(shù)據(jù)庫連接對象進(jìn)行操作。
?????? 這樣的行為，在以前寫的單線程程序中，倒也可以接受，但在這次寫的多線程程序中，就出現(xiàn)問題了。在這次的程序中，最開始設(shè)計時，在工作線程類中，設(shè)置了一個SqlConnection的靜態(tài)成員以接受系統(tǒng)中已經(jīng)建立起的數(shù)據(jù)庫連接對象。大致的代碼如下：
| public class NoPoolThread ??? { ??????? public static System.Data.SqlClient.SqlConnection DatabaseConnection = null;??????? ??????? private System.Threading.Thread WorkThread = null; ??????? private bool Continue = false; ? ??????? public void Start() ??????? { ??????????? if (WorkThread == null) ????????? ??{ ??????????????? ThreadStart workfun = new ThreadStart(DoWork); ??????????????? WorkThread = new Thread(workfun); ??????????????? Continue = true; ? ??????????????? WorkThread.Start(); ??????????? } ??????? } ? ??????? private void DoWork() ??????? { ??? ????????System.Diagnostics.Debug.Assert(DatabaseConnection != null); ?????????? ??????????? while (Continue) ??????????? { ??????????????? //省略了使用數(shù)據(jù)庫連接對象進(jìn)行操作的代碼 ??????????????? Thread.Sleep(300); ??????????? }// end while ??????? } ? ? ??????? public void Stop() ??????? { ??????????? if (WorkThread != null) ??????????? { ??????????????? Continue = false;??????????????? ??????????? } ??????? }??????? ??? } |
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?????? 在主程序中，使用下面的代碼來啟動工作線程
| SqlConnection connection = null; NoPoolThread[] threads = new NoPoolThread[99]; ? private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { connection = new SqlConnection(GetConnectString()); ???? connection.Open(); ? ???? NoPoolThread.DatabaseConnection = connection; ???? for ( int i=0; i<threads.Length; i++) ???? { ???????? threads[i] = new NoPoolThread(); ???????? threads[i].Start(); ???? } } |
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?????? 憑借以往的經(jīng)驗，滿心期望著：NoPoolThread你給我好好干吧，成功就在眼前。殊不知，異常馬上就出現(xiàn)，基本上是說：“已有打開的與此命令相關(guān)聯(lián)的 DataReader，必須首先將它關(guān)閉。ExecuteNonQuery 要求已打開且可用的連接。連接的當(dāng)前狀態(tài)為已關(guān)閉”。
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然后把threads數(shù)組長度改成1，即又恢復(fù)到只有一個線程使用數(shù)據(jù)庫連接對象時，就又恢復(fù)正常。
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?????? 這樣就說明了，在多個線程中使用同一個SqlConnection對象進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作的想法是不現(xiàn)實的也是行不通的。
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?????? 于是，就大著膽子，冒著“巨大的代價”，進(jìn)行修改，在任何使用SqlConnection的地方，都臨時創(chuàng)建的SqlConnection對象一個對象，但是要創(chuàng)建對象，需要連接字符串啊，怎么來呢，不想重新寫一遍，就用現(xiàn)成的、已經(jīng)傳到線程對象里面的哪個數(shù)據(jù)庫連接對象里面的連接字符串吧，于是修改代碼如下：
| private void DoWork() { ???? System.Diagnostics.Debug.Assert(DatabaseConnection != null); SqlConnection connection = new SqlConnection(DatabaseConnection.ConnectionString); ?????????? ???? while (Continue) ???? { ????????? //使用connection對象 ????????? Thread.Sleep(300); ????? }// end while ? ????? connection.Close(); } |
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3.2 SqlConnection的連接
?????? 這樣修改的結(jié)果，每個線程使用自己的SqlConnection對象對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，使各個線程之間互不影響。根據(jù)測試，程序可以順暢運(yùn)行，而且在性能上沒有明顯損失，這多少有些以為，于是繼續(xù)查找資料。由于使用的時SqlConnection對象，所以就以它為線索，首先從MSDN開始，MSDN給出的解釋有如下內(nèi)容：
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?????? 從上面的解釋來看，我修改后的代碼，無意間啟用了數(shù)據(jù)庫連接池——因為除非你在連接字符串里面明確禁用連接池功能，否則默認(rèn)的數(shù)據(jù)庫連接是從連接池中獲得連接的。
??????
3.3 連接池的相關(guān)概念
這里，既然提及了連接池，自己在這方面的認(rèn)識又很模糊，于是就自己給自己了一個學(xué)習(xí)連接池的機(jī)會。
連接池及ADO.NET
連接到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通常由幾個需要很長時間的步驟組成。必須建立物理通道（例如套接字或命名管道），必須與服務(wù)器進(jìn)行初次握手，必須分析連接字符串信息，必須由服務(wù)器對連接進(jìn)行身份驗證，必須運(yùn)行檢查以便在當(dāng)前事務(wù)中登記，等等。——這就是建立數(shù)據(jù)庫連接的代價，但仍然只是定性的描述。
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實際上，大多數(shù)應(yīng)用程序僅使用一個或幾個不同的連接配置。這意味著在執(zhí)行應(yīng)用程序期間，許多相同的連接將反復(fù)地打開和關(guān)閉。為了使打開的連接成本最低，ADO.NET 使用稱為連接池的優(yōu)化方法。
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連接池是一種在打開數(shù)據(jù)存儲區(qū)的連接時提高應(yīng)用程序性能的機(jī)制，可以顯著提高應(yīng)用程序的性能和可縮放性。使用連接池減少新連接需要打開的次數(shù)。
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池進(jìn)程保持物理連接的所有權(quán)。通過為每個給定的連接配置保留一組活動連接來管理連接。只要用戶在連接上調(diào)用 Open，池進(jìn)程就會檢查池中是否有可用的連接。如果某個池連接可用，會將該連接返回給調(diào)用者，而不是打開新連接。應(yīng)用程序在該連接上調(diào)用 Close 時，池進(jìn)程會將連接返回到活動連接池集中，而不是真正關(guān)閉連接。連接返回到池中之后，即可在下一個 Open 調(diào)用中重復(fù)使用。
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只有配置相同的連接可以建立池連接。ADO.NET 同時保留多個池，每個配置一個池。連接由連接字符串以及 Windows 標(biāo)識（在使用集成的安全性時）分為多個池。
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池連接可以大大提高應(yīng)用程序的性能和可縮放性，考慮一個訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫的典型ASP.NET或WebServices應(yīng)用程序。客戶端應(yīng)用程序每次需要查詢數(shù)據(jù)庫時，就會在服務(wù)器端代碼中進(jìn)行往返，以打開SqlConnection來執(zhí)行查詢。在許多此類應(yīng)用程序中，這一代碼以相同憑據(jù)一次又一次地連接到相同數(shù)據(jù)庫。理論上，這意味著客戶端應(yīng)用程序每次需要執(zhí)行查詢時，服務(wù)器端代碼需要執(zhí)行三個操作——登錄到數(shù)據(jù)庫(需要檢查所提供的憑據(jù))、執(zhí)行查詢、然后注銷。連接池可以真正地提高此類應(yīng)用程序的性能——通過將內(nèi)部連接存儲在池中，并在以后進(jìn)行重復(fù)利用，就不再因為登錄數(shù)據(jù)庫以及從中注銷而降低性能。對SqlConnection對象的Open和Close方法的調(diào)用可以短時間內(nèi)返回，從而可以提高代碼的性能和響應(yīng)速度(請參見3.1圖)。
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圖3.1 典型ASP.NET或WebServices應(yīng)用程序中的連接池
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默認(rèn)情況下，ADO.NET 中啟用連接池。除非顯式禁用，否則，連接在應(yīng)用程序中打開和關(guān)閉時，池進(jìn)程將對連接進(jìn)行優(yōu)化。還可以提供幾個連接字符串修飾符來控制連接池的行為。有關(guān)更多信息，請參見MSDN中的“使用連接字符串關(guān)鍵字控制連接池”。
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在調(diào)用SqlConnection對象的Close方法時，SQL Client .NET數(shù)據(jù)提供程序并不實際關(guān)閉內(nèi)部連接。相反，數(shù)據(jù)提供程序?qū)⒃搩?nèi)部連接存儲到一個池中，以便在以后再次使用。甚至在SqlConnection對象被處理之后，該內(nèi)部連接也保留在池中。如果在以后使用相同連接字符串和憑據(jù)調(diào)用SqlConnection對象的Open方法，將會再次使用同一內(nèi)部連接與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信。
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因此，微軟建議在使用完連接時一定要關(guān)閉或斷開連接，以便連接可以返回池。要關(guān)閉連接，可以使用 Connection 對象的 Close 或 Dispose 方法，也可以通過在 C# 的 using 語句中或在 Visual Basic 的 Using 語句中打開所有連接。不是顯式關(guān)閉的連接可能不會添加或返回到池中。例如，如果連接已超出范圍但沒有顯式關(guān)閉，則僅當(dāng)達(dá)到最大池大小而該連接仍然有效時，該連接才會返回到連接池中。不是顯式關(guān)閉的連接可能無法返回池。例如，如果連接已超出范圍但沒有顯式關(guān)閉，則僅當(dāng)達(dá)到最大池大小而該連接仍然有效時，該連接才會返回到連接池中。參見下面的示例。
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另外，如果你希望確認(rèn)是否真正再次利用了同一內(nèi)部連接，可以使用.NET Reflection中的功能以可編程方式訪問私有InnerConnection屬性的內(nèi)容。以下代碼(其需要對System.Reflection命名空間的引用)在Using代碼塊中打開一個SqlConnection，并存儲SqlConnection的InnerConnection屬性的值。通過利用Using代碼塊，在該代碼塊的末尾隱式處理了SqlConnection。此代碼在Using代碼塊中打開另一個SqlConnection，并存儲SqlConnection的InnerConnection屬性的值。最后，此代碼對比InnerConnection屬性的內(nèi)容，確認(rèn)它們實際上為同一對象。
| string strConn = @"Data Source=.\SQLExpress;Integrated Security=True;"; PropertyInfo propInnerConn; propInnerConn = typeof(SqlConnection).GetProperty("InnerConnection", ????????????????????? ??????????BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance); object objInnerConn1, objInnerConn2; using (SqlConnection cn = new SqlConnection(strConn)) { ??? cn.Open(); ??? objInnerConn1 = propInnerConn.GetValue(cn, null); ??? cn.Close(); } ? using (SqlConnection cn = new SqlConnection(strConn)) { ??? cn.Open(); ??? objInnerConn2 = propInnerConn.GetValue(cn, null); ??? cn.Close(); } ? Console.WriteLine(objInnerConn1 == objInnerConn2); ? 兩個SqlConnection對象是在不同的Using代碼塊中創(chuàng)建的，所以其資源將在每個Using代碼塊的末尾被清除。InnerConnection屬性的內(nèi)容及其所封裝的物理連接沒有被處理，而是存儲在池中，以便在以后被再次利用。 ? 注意??? 如果在連接字符串中禁用了連接池(稍后將解釋如何禁用)，將會看到此內(nèi)部連接不能被重復(fù)利用。 |
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連接池的創(chuàng)建和清除
?????? 在初次打數(shù)據(jù)庫開連接時——例如調(diào)用SqlConnection.Open方法時，池進(jìn)程將根據(jù)完全匹配算法創(chuàng)建連接池，該算法將池與連接中的連接字符串關(guān)聯(lián)。每個連接池與不同的連接字符串關(guān)聯(lián)。打開新連接時，如果連接字符串并非與現(xiàn)有池完全匹配，將創(chuàng)建一個新池。按進(jìn)程、按應(yīng)用程序域、按連接字符串以及（在使用集成的安全性時）按 Windows 標(biāo)識來建立池連接。
?????? ADO.NET 2.0 引入了兩種新的方法來清除池：ClearAllPools 和 ClearPool。ClearAllPools 清除給定提供程序的連接池，ClearPool 清除與特定連接關(guān)聯(lián)的連接池。如果在調(diào)用時連接正在使用，將進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)記。連接關(guān)閉時，將被丟棄，而不是返回池中。
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連接的添加和移除
?????? 連接池是為每個唯一的連接字符串創(chuàng)建的。當(dāng)創(chuàng)建一個池后，將創(chuàng)建多個連接對象并將其添加到該池中，以滿足最小池大小的要求。連接根據(jù)需要添加到池中，但是不能超過指定的最大池大小（默認(rèn)值為 100）。連接在關(guān)閉或斷開時釋放回池中。
在請求 SqlConnection 對象時，如果存在可用的連接，將從池中獲取該對象。連接要可用，必須未使用，具有匹配的事務(wù)上下文或未與任何事務(wù)上下文關(guān)聯(lián)，并且具有與服務(wù)器的有效鏈接。
連接池進(jìn)程通過在連接釋放回池中時重新分配連接，來滿足這些連接請求。如果已達(dá)到最大池大小且不存在可用的連接，則該請求將會排隊。然后，池進(jìn)程嘗試重新建立任何連接，直到到達(dá)超時時間（默認(rèn)值為 15 秒）。如果池進(jìn)程在連接超時之前無法滿足請求，將引發(fā)異常。
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?????? 連接池進(jìn)程定期掃描連接池，查找沒有通過 Close 或 Dispose 關(guān)閉的未用連接，并重新建立找到的連接。如果應(yīng)用程序沒有顯式關(guān)閉或斷開其連接，連接池進(jìn)程可能需要很長時間才能重新建立連接，所以，最好確保在連接中顯式調(diào)用 Close 和 Dispose。
如果連接長時間空閑，或池進(jìn)程檢測到與服務(wù)器的連接已斷開，連接池進(jìn)程會將該連接從池中移除。注意，只有在嘗試與服務(wù)器進(jìn)行通信之后才能檢測到斷開的連接。如果發(fā)現(xiàn)某連接不再連接到服務(wù)器，則會將其標(biāo)記為無效。無效連接只有在關(guān)閉或重新建立后，才會從連接池中移除。
如果存在與已消失的服務(wù)器的連接，那么即使連接池管理程序未檢測到已斷開的連接并將其標(biāo)記為無效，仍有可能將此連接從池中取出。這種情況是因為檢查連接是否仍有效的系統(tǒng)開銷將造成與服務(wù)器的另一次往返，從而抵消了池進(jìn)程的優(yōu)勢。發(fā)生此情況時，初次嘗試使用該連接將檢測連接是否曾斷開，并引發(fā)異常。
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上述連接的添加和移除，全都是由后臺運(yùn)行的池進(jìn)程管理的。
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禁用連接池
您可能不希望使用連接池。例如，如果正在使用一個直接與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信的簡單Windows應(yīng)用程序，那么可能希望禁用連接池。在采用這一架構(gòu)時，各個客戶端應(yīng)用程序需要自己的連接。在啟用連接池時，每個應(yīng)用程序的連接被放入池中，如果在清除連接池之前重新打開該連接，將重復(fù)利用放入池中的連接。所以，如果應(yīng)用程序頻繁重復(fù)使用連接，那么在啟用連接池的情況下，對SqlConnection.Open的調(diào)用將會更快速地返回。但是，這種方法將會導(dǎo)致在任意給定時刻存在許多活動的數(shù)據(jù)庫連接。禁用連接池將會降低任意時刻的活動數(shù)據(jù)庫連接數(shù)目，但這樣會強(qiáng)制所有對SqlConnection.Open的調(diào)用都建立一個新的數(shù)據(jù)庫連接。
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如果希望禁用連接池，可以通過向連接字符串中添加Pooling=False，逐個連接地禁用連接池。幸運(yùn)的是，在ADO.NET 2.0中不再需要記憶諸如此類的屬性。如果存在疑問，可以檢查SqlConnectionStringBuilder類的選項。在這個類中可以找到一個Pooling屬性，其取值為Boolean類型。默認(rèn)情況下，此值被設(shè)置為True。將該值設(shè)置為False將會禁止將該連接放入池中。因此，在調(diào)用SqlConnection對象的Close方法時，將會關(guān)閉與數(shù)據(jù)庫的實際連接。
注意??? 在“偶爾進(jìn)行連接”的Windows應(yīng)用程序中，使用連接池可能很有幫助，具體取決于應(yīng)用程序。如果應(yīng)用程序希望定期重新連接到數(shù)據(jù)庫，則可以發(fā)揮連接池的作用，將與數(shù)據(jù)庫的物理連接保持打開狀態(tài)，至少暫時如此。如果在從池中刪除該物理連接之前，應(yīng)用程序嘗試重新連接到該數(shù)據(jù)庫，則連接池邏輯(pooling logic)將會重新使用與該數(shù)據(jù)庫的物理連接。
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查看數(shù)據(jù)庫連接
?????? 在使用了數(shù)據(jù)庫連接池的情況下，那么建立到數(shù)據(jù)庫上的連接到底怎么樣呢，這可以使用Windows的性能查看器來看。在運(yùn)行SqlServer的服務(wù)器上，使用【管理工具】→【性能】就可以調(diào)出性能查看器，然后添加計數(shù)器：1、在性能對象下拉框中選擇：SQLServer：General Statistics，然后選擇User Connections計數(shù)器，這樣就可以看到連接到SQL Server上的數(shù)據(jù)庫連接數(shù)了。
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?????? 為此，做了一個測試函數(shù)，該函數(shù)不斷的建立數(shù)據(jù)庫連接，讀取userinfo表的總函數(shù)，然后返回，代碼如下。
| private int GetNextAge() ??????? { ??????????? string sql = "SELECT? COUNT(username) FROM?? userinfo"; ? ??????????? int nextage = -1; ? ??????????? try ??????????? { ??????????????? SqlConnection connection = new SqlConnection(ConnectString); ??????????????? connection.Open();?????????????????????????????? ? ??????????????? SqlDataAdapter da = new SqlDataAdapter(sql, connection); ??????????????? DataSet ds = new DataSet(); ??????????????? da.Fill(ds); ? ??????????????? if (ds.Tables.Count != 0 && ??????????????????? ds.Tables[0].Rows.Count != 0) ??????????????? { ??????????????????? string nextagevalue = ds.Tables[0].Rows[0][0].ToString(); ??????????????????? nextage = Int32.Parse(nextagevalue); ??????????????? } ???????????? ???//下面一句標(biāo)記為：【關(guān)閉語句】可以注釋掉下面一句觀看情況 ??????????????? connection.Close(); ? ??????????? } ??????????? catch (Exception e) ??????????? { ??????????????? Console.WriteLine(e.Message); ??????????????? Console.WriteLine(e.StackTrace); ??????????? } ? ??????????? return nextage + 1; ??????? } |
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下面是上面代碼的運(yùn)行中對性能計數(shù)器的截圖，同時，也把進(jìn)程的CPU、內(nèi)存占用情況也列了出來。
①及時關(guān)閉連接，不啟用連接池。
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圖3.2：及時關(guān)閉連接，不使用連接池——開始循環(huán)調(diào)用
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圖3.3：及時關(guān)閉連接，不使用連接池——結(jié)束循環(huán)調(diào)用
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② 及時關(guān)閉連接，啟用連接池。
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圖3.4：及時關(guān)閉連接，啟用連接池——開始循環(huán)調(diào)用
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圖3.5：及時關(guān)閉連接，啟用連接池——結(jié)束循環(huán)調(diào)用
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③ 不及時關(guān)閉連接，不啟用連接池。
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圖3.6：不及時關(guān)閉連接，不啟用連接池——開始循環(huán)調(diào)用
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圖3.7：不及時關(guān)閉連接，不啟用連接池——結(jié)束循環(huán)調(diào)用
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④ 不及時關(guān)閉連接，啟用連接池。
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圖3.8：不及時關(guān)閉連接，啟用連接池——開始循環(huán)調(diào)用
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圖3.9：不及時關(guān)閉連接，啟用連接池——結(jié)束循環(huán)調(diào)用
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?????? 從上面的測試可以看出
- 不使用連接池，如果及時關(guān)閉連接，那么數(shù)據(jù)庫連接數(shù)還有可能比使用線程池時低。這是因為，池進(jìn)程可能并沒有真正釋放一些鏈接導(dǎo)致的。
- 使用線程池時，CPU都保持在一個較低的水平。
轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/MakethingsEasy/archive/2012/08/10/2632396.html
總結(jié)
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