- 前言 -
【2w1h】是技術領域中一種非常有效的思考和學習方式，即What、Why和How；堅持【2w1h】，可以快速提升我們的深度思考能力，
今天我們通過【2w1h】方式來討論“連接池”：什么是連接池(what)？為什么需要連接池(why)？怎樣做一個連接池(how)？
- 什么是連接池？ -
深入思考連接池的本質，但不要思考的過于復雜！
“池”是一種非常形象化的描述，它是一種容器，做儲存之用；在編程中我們往往使用陣列、鏈表、佇列、map來表達，
“連接”是網路中用于傳輸資料的通道；“連接”才是我們要真正去使用的物件，而“池”是用來管理“多個連接”的一種方式，
如果沒有用“池”來統一管理“連接”，“連接”將散布在程式各處；那為了使用方便，我們往往會在使用時建立連接，使用完畢后，就關閉連接，所以“連接池”給我們提供了使用“連接”的方便，
同時，池是做儲存之用的，所以“連接池”中的“連接”肯定是已經建立好的長連接，比如tcp連接、websocket連接等，即取即用，用完放回，如果沒有真正理解“連接池”的本質，在面試中可能會出現“http連接池”的笑話！
根據下游型別，我們常見有資料庫連接池、快取連接池、服務連接池，如下圖所示：
圖一 資料庫連接池
圖二 快取連接池
圖三 服務連接池
在編程中，我們還經常會碰到行程池、執行緒池、協程池、記憶體池、物件池等，
- 為什么需要連接池？ -
除了連接池能非常方便的對連接進行管理外，一句話，在高吞吐時連接池大大提高了資料傳輸的效率，
從兩個方面說：
1、避免反復的三次握手和四次握手
長連接的建立需要進行三次握手，而連接的釋放需要進行四次握手，這是發生在系統層面的兩個動作，對于單條連接來說耗時微乎其微，但在高吞吐場景時，耗時則不能忽略，
所以連接池的即取即用和用完放回的特性，避免了大量三次握手和四次握手的無效耗時，節省了系統資源，
2、 增加并行車道，實作全雙工并行
資料通信包括單工、半雙工和全雙工，單工通信如下圖，資料只能從A到B，不符合訪問下游服務的場景，
圖四 單工通信
半雙工通信如下圖，資料可以從A到B，也可從B到A，但是同一時刻只能一個方向上進行資料傳輸，通道利用率是50%，
圖五 半雙工通信
全雙工通信如下圖，可同時存在從A到B和從B到A的資料傳輸，通道的利用率是100%，長連接就是全雙工通信，
圖六 全雙工通信
在IO密集型的互聯網應用中，一條全雙工通信通道仍然無法滿足資料吞吐的需求時，該如何解決？
在互聯網性能測驗指標中有這樣一個公式：
QPS(吞吐量) = 并發數 / 平均回應時間
在平均回應時間不變的情況下，適度增加并發數可以提升吞吐量；所以采用多條全雙工通信的方式可以在一定程度上(平均回應時間沒有大幅增加)提高吞吐量，而連接池則就最好的實作方式，
總結一下：為什么需要連接池？
(1)方便管理連接；
(2)避免反復三次握手和四次握手；
(3)更好地實作全雙工并行，
- 怎樣做一個連接池？ -
實作一個連接池，最關鍵的是均衡和保活，如下圖所示：
圖七 連接池實作原理
該連接池的“池”通過佇列資料結構進行實作，佇列先進先出的特性保證了使用連接的均衡性，每一條連接都可以均勻的被使用到，
連接池對外提供get()和free()兩個API，get()用于從隊首“出隊”獲取一條可用連接，free()用于將使用完的連接從對尾“入隊”釋放到佇列中，
業務代碼在低峰時會降低get()動作，所以連接池中的連接在長時間不用時會導致失效，此時保活執行緒在監測到get()的使用頻率較低時，會模擬業務程式呼叫get()獲取連接后發送心跳包，然后再通過free()將被保活的連接放回佇列中，達到連接池中所有連接保活的目的，
在充分理解上述內容后，可以了解高級連接池的擴展知識！
- 高級連接池 -
高級連接池通常應用在微服務系統中，如下圖：連接池連接下游多個節點，
圖八 高級連接池
高級連接池具備這樣幾個特性：
1、 高可用：下游任意一個server 宕機時，連接池會關閉相關無效連接，防止被client訪問；
2、 高可擴展：下游增加一個server節點時，連接池會發現并建立到新server節點的連接，供client訪問；
3、 負載均衡：連接池會根據下游server的服務能力的高低分配資料請求；
4、 中間件：當下游server是類MySQL資料庫并分片時，連接池會將請求打在相應的資料節點上，并對資料進行聚合，
古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有堅忍不拔之志！
堅持技術學習，必有所成！
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