最近在看一些dbcp的相關內容，順便做一下記錄，免得自己給忘記了。

1. 引入dbcp (選擇1.4)

    <dependency>
	<groupId>com.alibaba.external</groupId>
	<artifactId>jakarta.commons.dbcp</artifactId>
	<version>1.4</version>
</dependency>

2. dbcp的基本配置

相關配置說明:

initialSize ：連接池啟動時創建的初始化連接數量（默認值為0）
maxActive ：連接池中可同時連接的最大的連接數（默認值為8，調整為20，高峰單機器在20并發左右，自己根據應用場景定）
maxIdle：連接池中最大的空閑的連接數，超過的空閑連接將被釋放，如果設置為負數表示不限制（默認為8個，maxIdle不能設置太小，因為假如在高負載的情況下，連接的打開時間比關閉的時間快，會引起連接池中idle的個數上升超過maxIdle，而造成頻繁的連接銷毀和創建，類似于jvm參數中的Xmx設置)
minIdle：連接池中最小的空閑的連接數，低于這個數量會被創建新的連接（默認為0，調整為5，該參數越接近maxIdle，性能越好，因為連接的創建和銷毀，都是需要消耗資源的；但是不能太大，因為在機器很空閑的時候，也會創建低于minidle個數的連接，類似于jvm參數中的Xmn設置）
maxWait ?：最大等待時間，當沒有可用連接時，連接池等待連接釋放的最大時間，超過該時間限制會拋出異常，如果設置-1表示無限等待（默認為無限，調整為60000ms，避免因線程池不夠用，而導致請求被無限制掛起）
poolPreparedStatements：開啟池的prepared（默認是false，未調整，經過測試，開啟后的性能沒有關閉的好。）
maxOpenPreparedStatements：開啟池的prepared 后的同時最大連接數（默認無限制，同上，未配置）
minEvictableIdleTimeMillis ?：連接池中連接，在時間段內一直空閑，被逐出連接池的時間
（默認為30分鐘，可以適當做調整，需要和后端服務端的策略配置相關）
removeAbandonedTimeout ?：超過時間限制，回收沒有用(廢棄)的連接（默認為 300秒，調整為180）
removeAbandoned ?：超過removeAbandonedTimeout時間后，是否進行沒用連接（廢棄）的回收（默認為false，調整為true)

removeAbandoned參數解釋：

如果開啟了removeAbandoned，當getNumIdle() < 2) and (getNumActive() > getMaxActive() - 3)時被觸發.
舉例當maxActive=20, 活動連接為18,空閑連接為1時可以觸發"removeAbandoned".但是活動連接只有在沒有被使用的時間超過"removeAbandonedTimeout"時才被回收
logAbandoned：標記當連接被回收時是否打印程序的stack traces日志（默認為false，未調整）

一般會是幾種情況出現需要 removeAbandoned ：　

代碼未在 finally 釋放 connection , 　不過我們都用 sqlmapClientTemplate ，底層都有鏈接釋放的過程
遇到數據庫死鎖。以前遇到過后端存儲過程做了鎖表操作，導致前臺集群中連接池全都被 block 住，后續的業務處理因為拿不到鏈接所有都處理失敗了。

一份優化過的配置：

              <bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource" destroy-method="close"> 
	<property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
	<property name="url" value="xxxx" />
	<property name="username"><value>xxxx</value></property>
        <property name="password"><value>xxxxx</value></property>
        <property name="maxActive"><value>20</value></property>
        <property name="initialSize"><value>1</value></property>
        <property name="maxWait"><value>60000</value></property>
        <property name="maxIdle"><value>20</value></property>
        <property name="minIdle"><value>3</value></property>
        <property name="removeAbandoned"><value>true</value></property>
        <property name="removeAbandonedTimeout"><value>180</value></property>
        <property name="connectionProperties"><value>clientEncoding=GBK</value></property>
</bean>

2. dbcp的鏈接validate配置

dbcp是采用了commons-pool做為其連接池管理，testOnBorrow,testOnReturn, testWhileIdle是pool是提供的幾種校驗機制，通過外部鉤子的方式回調dbcp的相關數據庫鏈接(validationQuery)校驗
dbcp相關外部鉤子類：PoolableConnectionFactory,繼承于common-pool PoolableObjectFactory
dbcp通過GenericObjectPool這一入口，進行連接池的borrow,return處理
testOnBorrow : 顧明思義，就是在進行borrowObject進行處理時，對拿到的connection進行validateObject校驗
testOnReturn : 顧明思義，就是在進行returnObject對返回的connection進行validateObject校驗，個人覺得對數據庫連接池的管理意義不大
testWhileIdle : 關注的重點，GenericObjectPool中針對pool管理，起了一個Evict的TimerTask定時線程進行控制(可通過設置參數timeBetweenEvictionRunsMillis>0),定時對線程池中的鏈接進行validateObject校驗，對無效的鏈接進行關閉后，會調用ensureMinIdle，適當建立鏈接保證最小的minIdle連接數。
timeBetweenEvictionRunsMillis,設置的Evict線程的時間，單位ms，大于0才會開啟evict檢查線程
validateQuery，代表檢查的sql
validateQueryTimeout，代表在執行檢查時，通過statement設置，statement.setQueryTimeout(validationQueryTimeout)
numTestsPerEvictionRun，代表每次檢查鏈接的數量，建議設置和maxActive一樣大，這樣每次可以有效檢查所有的鏈接.

        <property name="testWhileIdle"><value>true</value></property> <!-- 打開檢查,用異步線程evict進行檢查 -->
        <property name="testOnBorrow"><value>false</value></property>
        <property name="testOnReturn"><value>false</value></property>
        <property name="validationQuery"><value>select sysdate from dual</value></property>
        <property name="validationQueryTimeout"><value>1</value></property>
        <property name="timeBetweenEvictionRunsMillis"><value>30000</value></property>
        <property name="numTestsPerEvictionRun"><value>20</value></property>

?相關配置需求：

目前網站的應用大部分的瓶頸還是在I/O這一塊，大部分的I/O還是在數據庫的這一層面上，每一個請求可能會調用10來次SQL查詢，如果不走事務，一個請求會重復獲取鏈接，如果每次獲取鏈接都進行validateObject，性能開銷不是很能接受，可以假定一次SQL操作消毫0.5~1ms(一般走了網絡請求基本就這數)
網站異常數據庫重啟，網絡異常斷開的頻率是非常低的，一般也就在數據庫升級，演習維護時才會進行，而且一般也是選在晚上，訪問量相對比較低的請求，而且一般會有人員值班關注，所以異步的validateObject是可以接受，但一個前提需要確保能保證在一個合理的時間段內，數據庫能完成自動重聯。

從代碼層面簡單介紹下dbcp的validate實現：

1. ?common-pools提供的 PoolableObjectFactory，針對pool池的管理操作接口

    public interface PoolableObjectFactory {

  Object makeObject() throws Exception;

  void destroyObject(Object obj) throws Exception;

  boolean validateObject(Object obj);

  void activateObject(Object obj) throws Exception;

  void passivateObject(Object obj) throws Exception;
}

2. dbcp實現的pool從池管理操作

這里貼了一個相關validate代碼，具體類可見：PoolableConnectionFactory.validateConnection()

    public class PoolableConnectionFactory implements PoolableObjectFactory {

......
public boolean validateObject(Object obj) { //驗證validateObject
        if(obj instanceof Connection) {
            try {
                validateConnection((Connection) obj);
                return true;
            } catch(Exception e) {
                return false;
            }
        } else {
            return false;
        }
    }
public void validateConnection(Connection conn) throws SQLException {
        String query = _validationQuery;
        if(conn.isClosed()) {
            throw new SQLException("validateConnection: connection closed");
        }
        if(null != query) {
            Statement stmt = null;
            ResultSet rset = null;
            try {
                stmt = conn.createStatement();
                if (_validationQueryTimeout > 0) {
                    stmt.setQueryTimeout(_validationQueryTimeout);
                }
                rset = stmt.executeQuery(query);
                if(!rset.next()) {
                    throw new SQLException("validationQuery didn't return a row");
                }
            } finally {
                if (rset != null) {
                    try {
                        rset.close();
                    } catch(Exception t) {
                        // ignored
                    }
                }
                if (stmt != null) {
                    try {
                        stmt.close();
                    } catch(Exception t) {
                        // ignored
                    }
                }
            }
        }
    }

....

}

3. pool池的evict調用代碼：GenericObjectPool (apache commons pool version 1.5.4)

    protected synchronized void startEvictor(long delay) { //啟動Evictor為TimerTask
        if(null != _evictor) {
            EvictionTimer.cancel(_evictor);
            _evictor = null;
        }
        if(delay > 0) {
            _evictor = new Evictor();
            EvictionTimer.schedule(_evictor, delay, delay);
        }
    }

for (int i=0,m=getNumTests();i<m;i++) {
            final ObjectTimestampPair pair;
           .......
            boolean removeObject = false;
            // 空閑鏈接處理
            final long idleTimeMilis = System.currentTimeMillis() - pair.tstamp;
            if ((getMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&
                    (idleTimeMilis > getMinEvictableIdleTimeMillis())) {
                removeObject = true;
            } else if ((getSoftMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&
                    (idleTimeMilis > getSoftMinEvictableIdleTimeMillis()) &&
                    ((getNumIdle() + 1)> getMinIdle())) { 
                removeObject = true;
            }
            //  testWhileIdle sql 檢查處理
            if(getTestWhileIdle() && !removeObject) {
                boolean active = false;
                try {
                    _factory.activateObject(pair.value);
                    active = true;
                } catch(Exception e) {
                    removeObject=true;
                }
                if(active) {
                    if(!_factory.validateObject(pair.value)) { 
                        removeObject=true;
                    } else {
                        try {
                            _factory.passivateObject(pair.value);
                        } catch(Exception e) {
                            removeObject=true;
                        }
                    }
                }
            }
            // 真正關閉
            if (removeObject) {
                try {
                    _factory.destroyObject(pair.value);
                } catch(Exception e) {
                    // ignored
                }
            }
          ........

注意：目前dbcp的pool的實現是使用了公用的apache common pools進行擴展處理，所以和原生的連接池處理，代碼看上去有點別扭，感覺自動重連這塊異常處理不怎么好，我也就只重點關注了這部分代碼而已? ?.

3. dbcp的鏈接自動重鏈相關測試

相關場景：

數據庫意外重啟后，原先的數據庫連接池能自動廢棄老的無用的鏈接，建立新的數據庫鏈接
網絡異常中斷后，原先的建立的tcp鏈接，應該能進行自動切換

測試需求1步驟

建立一testCase代碼
配置mysql數據庫
循環執行在SQL查詢過程
異常重啟mysql數據庫

測試需求2步驟

建立一testCase代碼
配置mysql數據庫
循環執行在SQL查詢過程
通過iptables禁用網絡鏈接

/sbin/iptables -A INPUT -s 10.16.2.69 -j REJECT
/sbin/iptables -A FORWARD -p tcp -s 10.16.2.69 --dport 3306 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j DROP

???? 5. iptables -F 清空規則，恢復鏈接通道。

測試需求問題記錄

分別測試了兩種配置，有validateObject的配置和沒有validateObject的相關配置。

1. 沒有validate配置
問題一：異常重啟mysql數據庫后，居然也可以自動恢復鏈接，sql查詢正常
跟蹤了一下代碼，發現這么一個問題：

在數據庫關閉的時候，client中pool通過borrowObject獲取一個異常鏈接返回給client
client在使用具體的異常鏈接進行sql調用出錯了，拋了異常
在finally，調用connection.close()，本意是應該調用pool通過returnObject返回到的池中，但在跟蹤代碼時，未見調用GenericObjectPool的returnObject
繼續查，發現在dbcp在中PoolingDataSource(實現DataSource接口)調用PoolableConnection(dbcp pool相關的delegate操作)進行相應關閉時，會檢查_conn.isClosed()，針對DataSource如果isClosed返回為true的則不調用returnObject，直接丟棄了鏈接??

解釋：

正因為在獲取異常鏈接后，因為做了_conn.isClosed()判斷，所以異常鏈接并沒有返回到連接池中，所以到數據庫重啟恢復后，每次都是調用pool重新構造一個新的connection，所以后面就正常了
_conn.isClosed()是否保險，從jdk的api描述中： A connection is closed if the method close has been called on it or if certain fatal errors have occurred. 里面提供兩種情況，一種就是被調用了closed方法，另一種就是出現一些異常也說的比較含糊。

問題二：validateObject調用時，dbcp設置的validationQueryTimeout居然沒效果

看了mysql statement代碼實現，找到了答案。?

mysql com.mysql.jdbc.statemen 部分代碼

timeout時間處理：

    timeoutTask = new CancelTask();
//通過TimerTask啟動一定時任務
Connection.getCancelTimer().schedule(timeoutTask,  this.timeoutInMillis);

對應的CancelTask的代碼：?

    class CancelTask extends TimerTask {

		long connectionId = 0;

		CancelTask() throws SQLException {
			connectionId = connection.getIO().getThreadId();
		}

		public void run() {

			Thread cancelThread = new Thread() {

				public void run() {
					Connection cancelConn = null;
					java.sql.Statement cancelStmt = null;

					try {
						cancelConn = connection.duplicate();
						cancelStmt = cancelConn.createStatement();
                                                // 簡單暴力，再發起一條KILL SQL，關閉先前的sql thread id
						cancelStmt.execute("KILL QUERY " + connectionId);
						wasCancelled = true;
					} catch (SQLException sqlEx) {
						throw new RuntimeException(sqlEx.toString());
					} finally {
						if (cancelStmt != null) {
							try {
								cancelStmt.close();
							} catch (SQLException sqlEx) {
								throw new RuntimeException(sqlEx.toString());
							}
						}

						if (cancelConn != null) {
							try {
								cancelConn.close();
							} catch (SQLException sqlEx) {
								throw new RuntimeException(sqlEx.toString());
							}
						}
					}
				}
			};

			cancelThread.start();
		}
	}

原因總結一句話： queryTimeout的實現是通過底層數據庫提供的機制，比如KILL QUERY pid. ?如果此時的網絡不通，出現阻塞現象，對應的kill命令也發不出去，所以timeout設置的超時沒效果。

4.最后

最后還是決定配置testWhileIdle掃描，主要考慮：

pool池中的鏈接如果未被使用，可以通過testWhileIdle進行鏈接檢查，避免在使用時后總要失敗那么一次，可以及時預防
配合連接池的minEvictableIdleTimeMillis(空閑鏈接)，removeAbandoned(未釋放的鏈接)，可以更好的去避免因為一些異常情況引起的問題，防范于未然。比如使用一些分布式數據庫的中間件，會有空閑鏈接關閉的動作，動態伸縮連接池，這時候需要能及時的發現，避免請求失敗。
testOnBorrow個人不太建議使用，存在性能問題，試想一下連接一般會在什么情況出問題，網絡或者服務端異常終端空閑鏈接，網絡中斷你testOnBorrow檢查發現不對再取一個鏈接還是不對，針對空閑鏈接處理異常關閉，可以從好業務端的重試策略進行考慮，同時配置客戶端的空閑鏈接超時時間，maxIdle,minIdle等。

--------------------------------------------

新加的內容：

5.dbcp密碼加密處理

以前使用jboss的jndi數據源的方式，是通過配置oracle-ds.xml，可以設置<security-domain>EncryptDBPassword</security-domain>，引用jboss login-config.xml配置的加密配置。

    <application-policy name="EncryptDBPassword">
        <authentication>
            <login-module code="org.jboss.resource.security.SecureIdentityLoginModule" flag="required">
                <module-option name="username">${username}</module-option>
                <module-option name="password">${password_encrypt}</module-option>
                <module-option name="managedConnectionFactoryName">jboss.jca:service=LocalTxCM,name=${jndiName}</module-option>
            </login-module>
        </authentication>
    </application-policy>

為了能達到同樣的效果，切換為spring dbcp配置時，也有類似密碼加密的功能，運行期進行密碼decode,最后進行數據鏈接。

實現方式很簡單，分析jboss的對應 SecureIdentityLoginModule 的實現，無非就是走了Blowfish加密算法，自己拷貝實現一份。

    private static String encode(String secret) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException,
                                               InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException {
        byte[] kbytes = "jaas is the way".getBytes();
        SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(kbytes, "Blowfish");

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        byte[] encoding = cipher.doFinal(secret.getBytes());
        BigInteger n = new BigInteger(encoding);
        return n.toString(16);
    }

    private static char[] decode(String secret) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException,
                                               InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException {
        byte[] kbytes = "jaas is the way".getBytes();
        SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(kbytes, "Blowfish");

        BigInteger n = new BigInteger(secret, 16);
        byte[] encoding = n.toByteArray();

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        byte[] decode = cipher.doFinal(encoding);
        return new String(decode).toCharArray();
    }

最后的配置替換為：

    <bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource" destroy-method="close"> 
......
        <property name="password"><!-- 注意多了一層轉化，將密碼串調用decode解密為最初的數據庫密碼 -->
			<bean class="com.xxxxx.EncryptDBPasswordFactory">
				<property name="password" value="${xxxx.password.encrypted}" />
			</bean>
		</property>
........
</bean>

--------------------------------------------

新加的內容：

6.數據庫重連機制

常見的問題：

1. 數據庫意外重啟后，原先的數據庫連接池能自動廢棄老的無用的鏈接，建立新的數據庫鏈接

2. 網絡異常中斷后，原先的建立的tcp 鏈接，應該能進行自動切換。比如網站演習中的交換機重啟會導致網絡瞬斷

3. 分布式數據庫中間件，比如amoeba 會定時的將空閑鏈接異常關閉，客戶端會出現半開的空閑鏈接。

大致的解決思路：?

1. sql 心跳檢查

? 主動式 ,即我前面提到的sql validate相關配置

2. 請求探雷

??? 犧牲小我，完成大我的精神。拿鏈接嘗試一下，發現處理失敗丟棄鏈接，探雷的請求總會失敗幾個，就是前面遇到的問題一，dbcp已經支持該功能，不需要額外置。

3. 設置合理的超時時間，

????? 解決半開鏈接. 一般數據庫mysql,oracle都有一定的鏈接空閑斷開的機制，而且當你使用一些分布式中間件(軟件一類的)，空閑鏈接控制會更加嚴格，這時候設置合理的超時時間可以有效避免半開鏈接。

???? 一般超時時間，dbcp主要是minEvictableIdleTimeMillis(空閑鏈接) , removeAbandonedTimeout(鏈接泄漏)。可以見前面的參數解釋。

dbcp基本配置和重連配置

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