1. 概述
连接池（Connection Pooling）是数据访问领域一个广为人知的设计模式，核心目标是降低数据库连接创建与销毁带来的性能开销。
说白了，连接池本质上就是一个数据库连接的缓存机制，通过复用已有连接，避免频繁建立和断开连接，从而显著提升应用性能。
本文会先介绍几个主流的 Java 连接池框架，然后手搓一个简易版连接池，帮助你理解其底层原理。✅
2. 为什么需要连接池？
这个问题看似废话，但你真搞懂了吗？
我们先看一次典型的数据库连接生命周期：
- 通过数据库驱动建立连接
- 打开 TCP 套接字用于读写
- 通过套接字传输数据
- 关闭连接
- 关闭套接字
⚠️ 关键点来了：数据库连接是一个高开销操作，尤其是网络握手、身份认证这些步骤，耗时动辄几十甚至上百毫秒。
如果每次操作都新建连接，那你的应用性能基本就废了——大量时间浪费在“准备阶段”，而不是真正的数据处理。
连接池的出现就是为了解决这个问题：把用过的连接“回收”再利用，避免重复“建-连-断”这一整套流程。简单粗暴，但效果拔群。
3. 主流 JDBC 连接池框架
从实用角度讲，自己造轮子基本没必要——已经有多个成熟、稳定、高性能的连接池框架可供选择。
但从学习角度，了解它们的用法有助于我们后续自己实现。先来看看几个主流选手：
3.1. Apache Commons DBCP
Apache 提供的 DBCP（Database Connection Pool）是老牌连接池，功能完整，适合传统项目。
使用方式也很简单，封装一个数据源类即可：
public class DBCPDataSource {
private static BasicDataSource ds = new BasicDataSource();
static {
ds.setUrl("jdbc:h2:mem:testdb");
ds.setUsername("sa");
ds.setPassword("sa");
ds.setMinIdle(5);
ds.setMaxIdle(10);
ds.setMaxOpenPreparedStatements(100);
}
public static Connection getConnection() throws SQLException {
return ds.getConnection();
}
private DBCPDataSource(){ }
}
获取连接也是一行搞定：
Connection con = DBCPDataSource.getConnection();
✅ 适合学习，但性能不是最强，线上高并发场景建议换更轻量的。
3.2. HikariCP
HikariCP 是目前性能最强、最推荐的连接池，由 Brett Wooldridge 开发，号称“闪电般快速”。
它的设计极为精简，几乎没有额外开销，是 Spring Boot 2+ 的默认连接池。
配置示例：
public class HikariCPDataSource {
private static HikariConfig config = new HikariConfig();
private static HikariDataSource ds;
static {
config.setJdbcUrl("jdbc:h2:mem:testdb");
config.setUsername("sa");
config.setPassword("sa");
config.addDataSourceProperty("cachePrepStmts", "true");
config.addDataSourceProperty("prepStmtCacheSize", "250");
config.addDataSourceProperty("prepStmtCacheSqlLimit", "2048");
ds = new HikariDataSource(config);
}
public static Connection getConnection() throws SQLException {
return ds.getConnection();
}
private HikariCPDataSource(){}
}
获取连接方式一致：
Connection con = HikariCPDataSource.getConnection();
✅ 推荐所有新项目直接用 HikariCP，性能和稳定性都经受过大规模验证。
3.3. C3P0
C3P0 是一个老牌连接池，功能丰富，支持自动重连、连接测试等特性，但性能和配置复杂度不如 HikariCP。
示例代码：
public class C3p0DataSource {
private static ComboPooledDataSource cpds = new ComboPooledDataSource();
static {
try {
cpds.setDriverClass("org.h2.Driver");
cpds.setJdbcUrl("jdbc:h2:mem:testdb");
cpds.setUser("sa");
cpds.setPassword("sa");
} catch (PropertyVetoException e) {
throw new RuntimeException("C3P0 配置失败", e);
}
}
public static Connection getConnection() throws SQLException {
return cpds.getConnection();
}
private C3p0DataSource(){}
}
使用方式相同：
Connection con = C3p0DataSource.getConnection();
⚠️ 老项目可能还在用，新项目不推荐，HikariCP 更优。
4. 手写一个简易连接池
光用现成的不够过瘾？来，我们自己实现一个最简版连接池，理解其核心思想。
4.1. 定义接口
先定义一个 ConnectionPool 接口，明确核心行为：
public interface ConnectionPool {
Connection getConnection();
boolean releaseConnection(Connection connection);
String getUrl();
String getUser();
String getPassword();
}
4.2. 基础实现
实现类 BasicConnectionPool 初始化 10 个连接，放入池中：
public class BasicConnectionPool implements ConnectionPool {
private String url;
private String user;
private String password;
private List<Connection> connectionPool;
private List<Connection> usedConnections = new ArrayList<>();
private static int INITIAL_POOL_SIZE = 10;
public static BasicConnectionPool create(
String url, String user,
String password) throws SQLException {
List<Connection> pool = new ArrayList<>(INITIAL_POOL_SIZE);
for (int i = 0; i < INITIAL_POOL_SIZE; i++) {
pool.add(createConnection(url, user, password));
}
return new BasicConnectionPool(url, user, password, pool);
}
// 构造函数略
@Override
public Connection getConnection() {
Connection connection = connectionPool
.remove(connectionPool.size() - 1);
usedConnections.add(connection);
return connection;
}
@Override
public boolean releaseConnection(Connection connection) {
connectionPool.add(connection);
return usedConnections.remove(connection);
}
private static Connection createConnection(
String url, String user, String password)
throws SQLException {
return DriverManager.getConnection(url, user, password);
}
public int getSize() {
return connectionPool.size() + usedConnections.size();
}
// getter 方法略
}
关键点解析 ✅
- 连接池启动时预创建 10 个连接
getConnection()从池中取出一个连接，移到usedConnections列表releaseConnection()将用完的连接“归还”到池中，不真正关闭- 整个过程不调用
connection.close()，实现复用
⚠️ 注意：这个实现是非线程安全的，仅用于理解原理，生产环境切勿直接使用。
5. 使用示例
测试一下我们的连接池能否正常工作：
@Test
public void whenCalledgetConnection_thenCorrect() {
ConnectionPool connectionPool = BasicConnectionPool
.create("jdbc:h2:mem:testdb", "sa", "sa");
assertTrue(connectionPool.getConnection().isValid(1));
}
跑通就说明基本功能 OK。
6. 可优化方向
虽然简陋，但可以在此基础上扩展更多生产级特性：
6.1. 支持最大连接数
当池中无可用连接且未达上限时，动态扩容：
@Override
public Connection getConnection() throws SQLException {
if (connectionPool.isEmpty()) {
if (usedConnections.size() < MAX_POOL_SIZE) {
connectionPool.add(createConnection(url, user, password));
} else {
throw new RuntimeException("连接池已满，无可用连接！");
}
}
Connection connection = connectionPool.remove(connectionPool.size() - 1);
// 检查连接是否有效，避免返回失效连接
if(!connection.isValid(MAX_TIMEOUT)){
connection = createConnection(url, user, password);
}
usedConnections.add(connection);
return connection;
}
⚠️ 注意：接口需同步修改为抛出 SQLException。
6.2. 添加关闭机制
优雅关闭连接池，释放所有资源：
public void shutdown() throws SQLException {
usedConnections.forEach(this::releaseConnection);
for (Connection c : connectionPool) {
c.close();
}
connectionPool.clear();
}
6.3. 其他生产级特性（可选）
- ✅ 连接存活检测（testOnBorrow / testOnReturn）
- ✅ 预编译语句缓存（PreparedStatement Pooling）
- ✅ 连接泄漏检测
- ✅ 线程安全（使用
synchronized或ConcurrentLinkedQueue） - ✅ JMX 监控支持
但本文为了简洁，这些就不展开了。
7. 总结
- 连接池的核心是复用连接，避免频繁创建销毁
- 生产环境优先使用 HikariCP，性能最优
- DBCP 和 C3P0 可作为备选，但不推荐新项目使用
- 手写连接池有助于理解原理，但别在生产环境“炫技”
- 关键是理解：获取连接 ≠ 新建连接，释放连接 ≠ 关闭连接
所有示例代码已托管至 GitHub：https://github.com/yourname/java-connection-pool-demo