在构建高性能的Java Web应用程序时，有效地管理和复用数据库连接是至关重要的。本文将深入探讨如何利用数据库连接池技术以及Servlet来优化数据库操作，并通过实例代码展示前后端协作的全过程。同时，我们还将分析两者之间的关键区别和适用场景，助您掌握这一核心技术栈在实际项目中的运用。

17.1 引言

数据库连接作为Web应用与数据库交互的关键资源，在频繁的操作中直接创建和销毁连接会导致性能瓶颈和资源浪费。因此，数据库连接池作为一种高效的资源管理策略应运而生，它能够在多线程环境下预先建立并缓存一定数量的数据库连接，按需分配给应用程序使用，从而显著提高系统性能和响应速度。

17.2 数据库连接池原理及实现

我们将以广泛应用的Apache Commons DBCP为例，介绍如何配置和初始化一个数据库连接池。首先，需要在项目的配置文件中设置数据库连接的相关属性，如驱动类名、URL、用户名、密码等。然后，通过DBCP提供的BasicDataSource类获取连接，而不是传统的DriverManager.getConnection()方式。

import org.apache.commons.dbcp2.BasicDataSource;// 初始化连接池
BasicDataSource ds = new BasicDataSource();
ds.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
ds.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb");
ds.setUsername("username");
ds.setPassword("password");// 从连接池获取数据库连接
Connection conn = ds.getConnection();

17.3 Servlet实现数据库操作

在Servlet中，我们可以结合数据库连接池完成对数据库的各种CRUD操作。以下是一个简单的Servlet示例，用于查询数据库中的数据：

@WebServlet("/query")
public class QueryServlet extends HttpServlet {private static final long serialVersionUID = 1L;protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {try (Connection conn = ds.getConnection()) { // 从连接池获取连接Statement stmt = conn.createStatement();ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM users");while (rs.next()) {String username = rs.getString("username");// 将结果输出到页面或处理其他业务逻辑...}rs.close();stmt.close();} catch (SQLException e) {// 处理异常}}
}

17.4 数据库连接池与直连的区别总结

• 直接连接（每次请求创建新连接）：资源消耗大，性能低，易造成数据库连接数超出限制。
• 数据库连接池：预先创建并缓存连接，避免了频繁创建和关闭连接带来的开销，提高了系统并发能力。

17.5 数据库连接池的详细配置与优化

Apache Commons DBCP提供的BasicDataSource类提供了丰富的配置选项以适应不同的应用场景，例如：

1. 最大连接数（maxTotal）：指定连接池中可以同时存在的最大连接数量。设置过大可能导致资源浪费，过小则可能在高并发下导致“无可用连接”异常。

ds.setMaxTotal(50); // 设置最大连接数为50

2. 最小空闲连接数（minIdle）：即使没有活动连接请求，连接池也会确保至少有这么多连接处于空闲状态。

ds.setMinIdle(10); // 设置最小空闲连接数为10

3. 测试连接有效性的SQL语句（validationQuery）：定期检查并验证连接是否仍然有效，防止使用已断开的连接。

ds.setValidationQuery("SELECT 1"); // MySQL中的简单验证查询
ds.setTestWhileIdle(true); // 在空闲时进行测试
ds.setTimeBetweenEvictionRunsMillis(60000); // 每60秒执行一次连接有效性检测

4. 超时参数：
   • maxWaitMillis：当连接池耗尽时，客户端等待获取连接的最大时间。
   • removeAbandonedTimeout：废弃连接的超时时间，超过此时间未被使用的连接将被回收。

ds.setMaxWaitMillis(30000); // 设置等待连接的最大时间为30秒
ds.setRemoveAbandonedOnBorrow(true); // 当借用连接时，发现其已经废弃则移除
ds.setRemoveAbandonedTimeout(600); // 设置废弃连接的时间阈值为60秒

17.6 Servlet结合JDBC操作数据库的进阶实践

为了更好地组织和复用代码，可以创建一个抽象的DAO层，封装数据库操作方法，并在Servlet中调用：

public abstract class AbstractDao {protected Connection getConnection() throws SQLException {return ds.getConnection();}public List<User> getAllUsers() throws SQLException {try (Connection conn = getConnection()) {// 使用PreparedStatement避免SQL注入String sql = "SELECT * FROM users";PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);ResultSet rs = pstmt.executeQuery();List<User> userList = new ArrayList<>();while (rs.next()) {User user = new User(rs.getInt("id"), rs.getString("username"));userList.add(user);}return userList;}}
}@WebServlet("/users")
public class UsersServlet extends HttpServlet {private static final long serialVersionUID = 1L;private AbstractDao userDao = new UserDao();protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {try {List<User> users = userDao.getAllUsers();// 将用户列表转换为JSON格式输出或填充到HTML模板中} catch (SQLException e) {// 处理数据库操作异常}}
}

17.7 Spring框架下的数据库连接池与数据库操作

在Spring Boot项目中，无需手动配置连接池，只需在application.properties中添加相应配置即可自动启用HikariCP、Tomcat JDBC Pool等高性能连接池，并通过JdbcTemplate或ORM框架如Hibernate简化数据库操作。

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

然后，在Service或Repository层中注入JdbcTemplate，利用其提供的便捷方法执行SQL操作。

@Service
public class UserService {@Autowiredprivate JdbcTemplate jdbcTemplate;public List<User> getAllUsers() {String sql = "SELECT * FROM users";return jdbcTemplate.query(sql, (rs, rowNum) -> new User(rs.getInt("id"), rs.getString("username")));}
}

17.8 应用场景总结

数据库连接池广泛应用于高并发、大数据量的Web应用中，包括但不限于电子商务网站、社交平台、企业级管理系统等，尤其在微服务架构下，每个服务内部通常都会维护自己的数据库连接池，以保证服务的稳定性和响应速度。

随着Spring框架的发展，如今更推荐使用Spring Boot的数据源自动配置和JdbcTemplate/Hibernate等ORM工具进行数据库操作，它们不仅封装了连接池的使用，还简化了SQL语句的编写与执行流程，进一步提升了开发效率和代码可读性。