基于C++11的数据库连接池实现

学习技巧11：善于利用图书馆和学术数据库 #生活技巧# #学习技巧# #终身学习理念#

0.注意

该篇文章为了让大家尽快看到效果，代码放置比较靠前，看代码前务必看下第4部分的基础知识。

1.数据库连接池

1.1 是什么？

数据库连接池负责分配、管理和释放数据库连接，属于池化机制的一种，类似的还有线程池等。

1.2 为什么用？

各种池化技术的使用原因都是类似的，也就是单独操作比较浪费系统资源，利用池提前准备一些资源，在需要时可以重复使用这些预先准备的资源，从而减少系统开销，实现资源重复利用。对于数据库连接来关闭来说，需要经过四步：
（1）建立通信连接的 TCP 三次握手
（2）数据库服务器的连接认证
（3）数据库服务器关闭连接时的资源回收
（4）断开通信连接的 TCP 四次挥手
而利用数据库连接池则减少了这几步的系统开销，更加的高效。

1.3如何设计？

原理类似于线性池，在数据库连接池中提前创建好多个数据库连接，使用时从数据库连接池中取出，使用完放回数据库连接池。数据库连接池中的数据库连接调度由数据库连接池调度。

2.基于C++11的实现

Talk is cheap. Show me the code.

直接看程序，原理、函数在后面再介绍。

2.1程序

（0）全部代码：
下载之一即可
百度网盘链接：https://pan.baidu.com/s/1wvcLn0CgZxbDpYdapDVUow?pwd=bnd9 提取码：bnd9
阿里云盘连接：https://www.aliyundrive.com/s/Emsy9UJLxiv 提取码: h46t
夸克网盘链接：https://pan.quark.cn/s/58eb69a3f0fb 提取码：iRiw
（1）MysqlConn.h

#pragma once #include <iostream> #include <mysql.h> #include <chrono> using namespace std; using namespace chrono; class MysqlConn { public: // 初始化数据库连接 MysqlConn(); // 释放数据库连接 ~MysqlConn(); // 连接数据库 bool connect(string user, string passwd, string dbName, string ip, unsigned short port = 3306); // 更新数据库: insert, update, delete bool update(string sql); // 查询数据库 bool query(string sql); // 遍历查询得到的结果集 bool next(); // 得到结果集中指定位置的字段值 string value(int index); // 事务操作（提交方式） bool transaction(); // 提交事务 bool commit(); // 事务回滚 bool rollback(); // 刷新起始的空闲时间点 void refreshAliveTime(); // 计算连接存活的总时长 long long getAliveTime(); private: void freeResult();//释放m_result空间 MYSQL* m_conn = nullptr; MYSQL_RES* m_result = nullptr; MYSQL_ROW m_row = nullptr; steady_clock::time_point m_alivetime;//当前时间点 };

(2)MysqlConn.cpp

#include "MysqlConn.h" MysqlConn::MysqlConn() { m_conn = mysql_init(nullptr);//初始化mysql mysql_set_character_set(m_conn, "utf8");//设置编码格式维utf8 } MysqlConn::~MysqlConn() { if (m_conn != nullptr) { mysql_close(m_conn); } freeResult(); } bool MysqlConn::connect(string user, string passwd, string dbName, string ip, unsigned short port) { MYSQL* ptr = mysql_real_connect(m_conn, ip.c_str(), user.c_str(), passwd.c_str(), dbName.c_str(), port, nullptr, 0); return ptr != nullptr; } bool MysqlConn::update(string sql) { if (mysql_query(m_conn, sql.c_str())) { return false; } return true; } bool MysqlConn::query(string sql) { freeResult(); if (mysql_query(m_conn, sql.c_str())) { return false; } m_result = mysql_store_result(m_conn); return true; } bool MysqlConn::next() { if (m_result != nullptr) { m_row = mysql_fetch_row(m_result); //检索结果集的下一行，如果没有要检索的行，mysql_fetch_row()返回NULL if (m_row != nullptr) { return true; } } return false; } string MysqlConn::value(int index) { int rowCount = mysql_num_fields(m_result); if (index >= rowCount || index < 0) { return string(); } char* val = m_row[index]; unsigned long length = mysql_fetch_lengths(m_result)[index];//为了避免下一步在“/0”处被截断 return string(val, length); } bool MysqlConn::transaction() { return mysql_autocommit(m_conn, false);//事务提交方式改为手动提交 } bool MysqlConn::commit() { return mysql_commit(m_conn); } bool MysqlConn::rollback() { return mysql_rollback(m_conn); } void MysqlConn::refreshAliveTime() { m_alivetime = steady_clock::now(); } long long MysqlConn::getAliveTime() { nanoseconds res = steady_clock::now() - m_alivetime; milliseconds millsec = duration_cast<milliseconds>(res); return millsec.count(); } void MysqlConn::freeResult() { if (m_result) { mysql_free_result(m_result); m_result = nullptr; } }

(3)ConnectionPool.h

#pragma once #include <queue> #include <mutex> #include <condition_variable> #include "MysqlConn.h" using namespace std; class ConnectionPool { public: //单例模式 static ConnectionPool* getConnectPool(); ConnectionPool(const ConnectionPool& obj) = delete; ConnectionPool& operator=(const ConnectionPool& obj) = delete; ~ConnectionPool(); shared_ptr<MysqlConn> getConnection();//任务从连接池中获取一个连接 private: ConnectionPool();//单例模式 bool parseJsonFile();//解析Json配置文件 void produceConnection();//生产新的连接 void recycleConnection();//回收多余连接 void addConnection();//添加单个连接 //MysqlConn::connect所需要的参数 string m_ip; string m_user; string m_passwd; string m_dbName; unsigned short m_port; //连接池的参数 int m_minSize;//最小连接数 int m_maxSize;//最大连接数 int m_timeout;//超时等待时间 int m_maxIdleTime;//待回收线程的超时时间 queue<MysqlConn*> m_connectionQ;//任务队列 mutex m_mutexQ;//互斥锁 condition_variable m_cond;//条件变量 };

(4)ConnectionPool.cpp

#include "ConnectionPool.h" #include <json/json.h> #include <fstream> #include <thread> using namespace Json; ConnectionPool* ConnectionPool::getConnectPool() { static ConnectionPool pool; return &pool; } bool ConnectionPool::parseJsonFile() { ifstream ifs("dbconf.json"); Reader rd; Value root; rd.parse(ifs, root); if (root.isObject()) { m_ip = root["ip"].asString(); m_port = root["port"].asInt(); m_user = root["userName"].asString(); m_passwd = root["password"].asString(); m_dbName = root["dbName"].asString(); m_minSize = root["minSize"].asInt(); m_maxSize = root["maxSize"].asInt(); m_maxIdleTime = root["maxIdleTime"].asInt(); m_timeout = root["timeout"].asInt(); return true; } return false; } void ConnectionPool::produceConnection() { while (true) { unique_lock<mutex> locker(m_mutexQ); while (m_connectionQ.size() >= m_minSize) { m_cond.wait(locker); } addConnection(); m_cond.notify_all(); } } void ConnectionPool::recycleConnection() { while (true) { this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(500)); lock_guard<mutex> locker(m_mutexQ); while (m_connectionQ.size() > m_minSize) { MysqlConn* conn = m_connectionQ.front(); if (conn->getAliveTime() >= m_maxIdleTime) { m_connectionQ.pop(); delete conn; } else { break; } } } } void ConnectionPool::addConnection() { MysqlConn* conn = new MysqlConn; conn->connect(m_user, m_passwd, m_dbName, m_ip, m_port); conn->refreshAliveTime(); m_connectionQ.push(conn); } shared_ptr<MysqlConn> ConnectionPool::getConnection() { unique_lock<mutex> locker(m_mutexQ); while (m_connectionQ.empty()) { if (cv_status::timeout == m_cond.wait_for(locker, chrono::milliseconds(m_timeout))) { if (m_connectionQ.empty()) { //return nullptr; continue; } } } shared_ptr<MysqlConn> connptr(m_connectionQ.front(), [this](MysqlConn* conn) { lock_guard<mutex> locker(m_mutexQ); conn->refreshAliveTime(); m_connectionQ.push(conn); });//自定义shared_ptr的析构方法 m_connectionQ.pop(); m_cond.notify_all(); return connptr; } ConnectionPool::~ConnectionPool() { while (!m_connectionQ.empty()) { MysqlConn* conn = m_connectionQ.front(); m_connectionQ.pop(); delete conn; } } ConnectionPool::ConnectionPool() { // 加载配置文件 if (!parseJsonFile()) { return; } for (int i = 0; i < m_minSize; ++i) { addConnection(); } thread producer(&ConnectionPool::produceConnection, this); thread recycler(&ConnectionPool::recycleConnection, this); producer.detach(); recycler.detach(); }

2.2 测试代码main.cpp

#include <iostream> #include <memory> #include "MysqlConn.h" #include "ConnectionPool.h" using namespace std; // 1. 单线程: 使用/不使用连接池 // 2. 多线程: 使用/不使用连接池 void op1(int begin, int end) { for (int i = begin; i < end; ++i) { MysqlConn conn; conn.connect("root", "123159", "testdb", "192.168.237.131"); char sql[1024] = { 0 }; sprintf(sql, "insert into person values(%d, 25, 'man', 'tom')", i); conn.update(sql); } } void op2(ConnectionPool* pool, int begin, int end) { for (int i = begin; i < end; ++i) { shared_ptr<MysqlConn> conn = pool->getConnection(); char sql[1024] = { 0 }; sprintf(sql, "insert into person values(%d, 25, 'man', 'tom')", i); conn->update(sql); } } void test1() { #if 1 // 非连接池, 单线程, 用时: 21037278300 纳秒, 21037 毫秒 steady_clock::time_point begin = steady_clock::now(); op1(0, 5000); steady_clock::time_point end = steady_clock::now(); auto length = end - begin; cout << "非连接池, 单线程, 用时: " << length.count() << " 纳秒, " << length.count() / 1000000 << " 毫秒" << endl; #else // 连接池, 单线程, 用时: 8838406500 纳秒, 8838 毫秒 ConnectionPool* pool = ConnectionPool::getConnectPool(); steady_clock::time_point begin = steady_clock::now(); op2(pool, 0, 5000); steady_clock::time_point end = steady_clock::now(); auto length = end - begin; cout << "连接池, 单线程, 用时: " << length.count() << " 纳秒, " << length.count() / 1000000 << " 毫秒" << endl; #endif } void test2() { #if 0 // 非连接池, 多单线程, 用时: 13277417000 纳秒, 13277 毫秒 MysqlConn conn; conn.connect("root", "root", "testdb", "192.168.237.131"); steady_clock::time_point begin = steady_clock::now(); thread t1(op1, 0, 1000); thread t2(op1, 1000, 2000); thread t3(op1, 2000, 3000); thread t4(op1, 3000, 4000); thread t5(op1, 4000, 5000); t1.join(); t2.join(); t3.join(); t4.join(); t5.join(); steady_clock::time_point end = steady_clock::now(); auto length = end - begin; cout << "非连接池, 多单线程, 用时: " << length.count() << " 纳秒, " << length.count() / 1000000 << " 毫秒" << endl; #else // 连接池, 多单线程, 用时: 3938502100 纳秒, 3938 毫秒 ConnectionPool* pool = ConnectionPool::getConnectPool(); steady_clock::time_point begin = steady_clock::now(); thread t1(op2, pool, 0, 1000); thread t2(op2, pool, 1000, 2000); thread t3(op2, pool, 2000, 3000); thread t4(op2, pool, 3000, 4000); thread t5(op2, pool, 4000, 5000); t1.join(); t2.join(); t3.join(); t4.join(); t5.join(); steady_clock::time_point end = steady_clock::now(); auto length = end - begin; cout << "连接池, 多单线程, 用时: " << length.count() << " 纳秒, " << length.count() / 1000000 << " 毫秒" << endl; #endif } int query() { MysqlConn conn; bool tt = conn.connect("root", "123159", "testdb", "127.0.0.1"); cout << "tt: " << tt << endl; string sql = "insert into person values(7, 25, 'man', 'tom')"; bool flag = conn.update(sql); cout << "flag value: " << flag << endl; sql = "select * from person"; conn.query(sql); while (conn.next()) { cout << conn.value(0) << ", " << conn.value(1) << ", " << conn.value(2) << ", " << conn.value(3) << endl; } return 0; } int main() { test2(); return 0; }

3.配置

需要配置jsoncpp和mysql
（1）配置jasoncpp

(2)配置mysql

4.基础知识

4.1MySQL在C语言中的API

参考：https://www.mysqlzh.com/doc/196/115.html

4.2 jsoncpp的基本知识

(1)基本函数

（2）解析Json格式数据

5.参考

https://www.bilibili.com/video/BV1Fr4y1s7w4
https://subingwen.cn/cpp/dbconnectionPool/

网址：基于C++11的数据库连接池实现 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/1446294

相关内容

数据库 = JDBC,连接池对象
C#的通用DbHelper类使用数据连接池
判断数据库连接状态
数据库和生活有什么连接
数据库连接对象Connection对象的获取及相关知识总结
sparkSQL 连接读取Oracle数据库
pdo连接mysql数据库(简洁明了)
如何设计并实现一个基于Python的校园二手书籍交易系统数据库模型？
Springboot基于springboot的小区旧物交易系统的设计与实现j8o94（程序+源码+数据库+调试部署+开发环境）
物联网实时监测：基于 IoT 传感器的数据采集与分析全流程实现

随便看看