为什么需要连接池
如果不用连接池，而是每次请求都创建一个连接是比较昂贵的，因此需要完成3次tcp握手
同时在高并发场景下，由于没有连接池的最大连接数限制，可以创建无数个连接，耗尽文件描述符
连接池就是为了复用这些创建好的连接
连接池设计
基本上连接池都会设计以下几个参数：
初始连接数：在初始化连接池时就会预先创建好的连接数量，如果设置得：
过大：可能造成浪费
过小：请求到来时需要新建连接
最大空闲连接数maxIdle：池中最大缓存的连接个数，如果设置得：
过大：造成浪费，自己不用还把持着连接。因为数据库整体的连接数是有限的，当前进程占用多了，其他进程能获取的就少了
过小：无法应对突发流量
最大连接数maxCap：
如果已经用了maxCap个连接，要申请第maxCap+1个连接时，一般会阻塞在那里，直到超时或者别人归还一个连接
最大空闲时间idleTimeout：当发现某连接空闲超过这个时间时，会将其关闭，重新去获取连接
避免连接长时间没用，自动失效的问题
连接池对外提供两个方法，Get：获取一个连接，Put：归还一个连接
大部分连接池的实现大同小异，基本流程如下：
Get
需要注意：
当有空闲连接时，需要进一步判断连接是否有过期（超过最大空闲时间idleTimeout）
这些连接有可能很久没用过了，在数据库层面已经过期。如果贸然使用可能出现错误，因此最好检查下是否超时
当陷入阻塞时，最好设置超时时间，避免一直没等到有人归还连接而一直阻塞
Put
归还连接时：
- 先看有没有阻塞的获取连接的请求，如果有转交连接，并唤醒阻塞请求
- 否则看能否放回去空闲队列，如果不能直接关闭请求
总结
根据上面总结的流程，连接池还需要维护另外两个结构：
- 空闲队列
- 阻塞请求的队列
开源实现
接下来看几个开源连接池的实现，都大体符合上面介绍的流程
silenceper/pool
代码地址：https://github.com/silenceper/pool
数据结构：
// channelPool 存放连接信息 type channelPool struct {mu sync.RWMutex// 空闲连接conns chan *idleConn// 产生新连接的方法factory func() (interface{}, error)// 关闭连接的方法close func(interface{}) errorping func(interface{}) error// 最大空闲时间，最大阻塞等待时间（实际没用到）idleTimeout, waitTimeOut time.Duration// 最大连接数maxActive intopeningConns int// 阻塞的请求connReqs []chan connReq
可以看出，silenceper/pool：
- 用channel实现了空闲连接队列
conns - 为每个阻塞的请求创建一个channel，加入
connReqs中。这样请求会阻塞在自己的channel上
Get：
func (c *channelPool) Get() (interface{}, error) {conns := c.getConns()if conns == nil {return nil, ErrClosed}for {select {// 如果有空闲连接case wrapConn := <-conns:if wrapConn == nil {return nil, ErrClosed}//判断是否超时，超时则丢弃if timeout := c.idleTimeout; timeout > 0 {if wrapConn.t.Add(timeout).Before(time.Now()) {//丢弃并关闭该连接c.Close(wrapConn.conn)continue}}//判断是否失效，失效则丢弃，如果用户没有设定 ping 方法，就不检查if c.ping != nil {if err := c.Ping(wrapConn.conn); err != nil {c.Close(wrapConn.conn)continue}}return wrapConn.conn, nil// 没有空闲连接default:c.mu.Lock()log.Debugf("openConn %v %v", c.openingConns, c.maxActive)if c.openingConns >= c.maxActive {// 连接数已经达到上线，不能再创建连接req := make(chan connReq, 1)c.connReqs = append(c.connReqs, req)c.mu.Unlock()// 将自己阻塞在channel上ret, ok := <-reqif !ok {return nil, ErrMaxActiveConnReached}// 再检查一次是否超时if timeout := c.idleTimeout; timeout > 0 {if ret.idleConn.t.Add(timeout).Before(time.Now()) {//丢弃并关闭该连接c.Close(ret.idleConn.conn)continue}}return ret.idleConn.conn, nil}// 没有超过最大连接数，创建一个新的连接if c.factory == nil {c.mu.Unlock()return nil, ErrClosed}conn, err := c.factory()if err != nil {c.mu.Unlock()return nil, err}c.openingConns++c.mu.Unlock()return conn, nil}} }
这段代码基本符合上面介绍的Get流程，应该很好理解
需要注意：
当收到别人归还的连接狗，这里再检查了一次是否超时。但我认为这次检查是没必要的，因为别人刚用完，一般不可能超时
虽然在pool的数据结构定义中有waitTimeOut字段，但实际没有使用，即阻塞获取可能无限期阻塞，这是一个优化点
Put：
// Put 将连接放回pool中 func (c *channelPool) Put(conn interface{}) error {if conn == nil {return errors.New("connection is nil. rejecting")}c.mu.Lock()if c.conns == nil {c.mu.Unlock()return c.Close(conn)}// 如果有请求在阻塞获取连接if l := len(c.connReqs); l > 0 {req := c.connReqs[0]copy(c.connReqs, c.connReqs[1:])c.connReqs = c.connReqs[:l-1]// 将连接转交req <- connReq{idleConn: &idleConn{conn: conn, t: time.Now()},}c.mu.Unlock()return nil} else {// 否则尝试是否能放回空闲连接队列select {case c.conns <- &idleConn{conn: conn, t: time.Now()}:c.mu.Unlock()return nildefault:c.mu.Unlock()//连接池已满，直接关闭该连接return c.Close(conn)}}
值得注意的是：
put方法唤醒阻塞请求时，从队头开始唤醒，这样先阻塞的请求先被唤醒，保证了公平性
sql.DB
Go在官方库sql中就实现了连接池，这样的好处在于：
对于开发：就不用像java一样，需要自己找第三方的连接池实现
对于driver的实现：只用关心怎么和数据库交互，不用考虑连接池的问题
sql.DB中和连接池相关的字段如下：
type DB struct {/**...*/// 空闲连接队列freeConn []*driverConn// 阻塞请求的队列connRequests map[uint64]chan connRequest// 已经打开的连接numOpen int // number of opened and pending open connections// 最大空闲连接maxIdle int // zero means defaultMaxIdleConns; negative means 0// 最大连接数maxOpen int // <= 0 means unlimited// ... }
继续看获取连接：
func (db *DB) conn(ctx context.Context, strategy connReuseStrategy) (*driverConn, error) {// 检测连接池是否被关闭db.mu.Lock()if db.closed {db.mu.Unlock()return nil, errDBClosed}select {default:// 检测ctx是否超时case <-ctx.Done():db.mu.Unlock()return nil, ctx.Err()}lifetime := db.maxLifetimedb.numOpen++ // optimisticallydb.mu.Unlock()ci, err := db.connector.Connect(ctx)if err != nil {db.mu.Lock()db.numOpen-- // correct for earlier optimismdb.maybeOpenNewConnections()db.mu.Unlock()return nil, err}db.mu.Lock()dc := &driverConn{db: db,createdAt: nowFunc(),ci: ci,inUse: true,}db.addDepLocked(dc, dc)db.mu.Unlock()return dc, nil }
接下来检测是否有空闲连接：
numFree := len(db.freeConn)// 如果有空闲连接if strategy == cachedOrNewConn && numFree > 0 {// 从队头取一个conn := db.freeConn[0]copy(db.freeConn, db.freeConn[1:])db.freeConn = db.freeConn[:numFree-1]conn.inUse = truedb.mu.Unlock()if conn.expired(lifetime) {conn.Close()return nil, driver.ErrBadConn}// Reset the session if required.if err := conn.resetSession(ctx); err == driver.ErrBadConn {conn.Close()return nil, driver.ErrBadConn}return conn, nil}
以上代码是1.14版本，但是到了1.18以后，获取空闲连接的方式发生了变化：
last := len(db.freeConn) - 1 if strategy == cachedOrNewConn && last >= 0 {// 从最后一个位置获取连接conn := db.freeConn[last]db.freeConn = db.freeConn[:last]conn.inUse = trueif conn.expired(lifetime) {db.maxLifetimeClosed++db.mu.Unlock()conn.Close()return nil, driver.ErrBadConn}
可以看出，1.14版本从队首获取，1.18改成从队尾获取连接
为啥从队尾拿连接？
- 因为队尾的连接是才放进去的，该连接过期的概率比队首连接小
继续看：
// 如果已经达到最大连接数if db.maxOpen > 0 && db.numOpen >= db.maxOpen {req := make(chan connRequest, 1)reqKey := db.nextRequestKeyLocked()db.connRequests[reqKey] = reqdb.waitCount++db.mu.Unlock()waitStart := time.Now()// 阻塞当前请求，要么ctx超时，要么别人归还了连接select {case <-ctx.Done():db.mu.Lock()// 把自己从阻塞队列中删除delete(db.connRequests, reqKey)db.mu.Unlock()atomic.AddInt64(&db.waitDuration, int64(time.Since(waitStart)))select {default:case ret, ok := <-req:if ok && ret.conn != nil {db.putConn(ret.conn, ret.err, false)}}return nil, ctx.Err()case ret, ok := <-req:// 别人归还连接atomic.AddInt64(&db.waitDuration, int64(time.Since(waitStart)))if !ok {return nil, errDBClosed}if strategy == cachedOrNewConn && ret.err == nil && ret.conn.expired(lifetime) {ret.conn.Close()return nil, driver.ErrBadConn}if ret.conn == nil {return nil, ret.err}return ret.conn, ret.err}}
这里需要注意，在ctx超时分支中：
首先把自己从阻塞队列中删除
再检查一下req中是否有连接，如果有，将连接放回连接池
奇怪的是为啥把自己删除后，req还可能收到连接呢？
因为put连接时，会先拿出一个阻塞连接的req，如果这里删除req在put拿出req：
之前：那没问题，put不可能再放该req发送连接
之后：那有可能put往该req发送了连接，因此需要再检查下req中是否有连接，如果有归还
也解释了为啥阻塞队列要用map：
用于快速找到自己的req，并删除
最后看看put：
func (db *DB) putConnDBLocked(dc *driverConn, err error) bool {if db.closed {return false}if db.maxOpen > 0 && db.numOpen > db.maxOpen {return false}// 有阻塞的请求，转移连接if c := len(db.connRequests); c > 0 {var req chan connRequestvar reqKey uint64for reqKey, req = range db.connRequests {break}delete(db.connRequests, reqKey) // Remove from pending requests.if err == nil {dc.inUse = true}req <- connRequest{conn: dc,err: err,}return true// 判断能否放回空闲队列 } else if err == nil && !db.closed {if db.maxIdleConnsLocked() > len(db.freeConn) {db.freeConn = append(db.freeConn, dc)db.startCleanerLocked()return true}db.maxIdleClosed++}return false }
