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TOMCAT源码分析(启动框架)

天外飞仙 — Wed, 21 Mar 2007 05:07:00 GMT

TOMCAT源码分析(启动框架)
前言�Q?br />   本文是我阅读了TOMCAT源码后的一些心得。主要是讲解TOMCAT的系�l�框�Ӟ�� 以及启动��程。若有错漏之处，敬请批评指教�Q?br />��Q?br />   毕竟TOMCAT的框架还是比较复杂的�Q� 单是从文字上理解，是不那么�Ҏ��掌握TOMCAT的框架的。所以得实践、实��c��再实践。徏议下载一份TOMCAT的源码，调试通过�Q� 然后单步跟�t�其启动�q�程。如果有不明白的地方�Q� 再来查阅本文，看是否能得到帮助。我�怿��q�样效果以及学习速度都会好很多！

1. Tomcat的整体框架结�?br />   Tomcat的基本框�Ӟ�� 分�ؓ4个层�ơ�?br />   Top Level Elements:
    Server
    Service
   Connector
    HTTP
    AJP
   Container
   Engine
     Host
   Context
   Component
    manager
   logger
   loader
   pipeline
   valve
         ...
   站在框架的顶层的是Server和Service
   Server:  其实��是BackGroud�E�序�Q� 在Tomcat里面的Server的用处是启动和监听服务端事�g�Q�诸如重启、关闭等命��o。�?在tomcat的标准配�|�文�Ӟ��server.xml里面�Q� 我们可以看到�?lt;Server port="8005" shutdown= "SHUTDOWN" debug="0">”这里的"SHUTDOWN"��是server在监听服务端事�g的时候所使用的命令字�Q?br />   Service�Q� 在tomcat里面�Q� service是指一�c�问题的解决�Ҏ��。  通常我们会默认��用tomcat提供的：Tomcat- Standalone 模式的service。在�q�种方式下的service既给我们提供解析jsp和servlet的服务，同时也提供给我们解析静态文本的服务�?br />
   Connector: Tomcat都是在容器里面处理问题的�Q� 而容器又到哪里去取得输入信息呢？
Connector��是专干�q�个的。他会把从socket传递过来的数据�Q� 封装成Request, 传递给容器来处理�?br />   通常我们会用��C��U�Connector,一�U�叫http connectoer�Q� 用来传递http需求的。另一�U�叫AJP�Q� 在我们整合 apache与tomcat工作的时候， apache与tomcat之间��是通过�q�个协议来互动的。（说到apache与tomcat的整合工作，通常我们的目的是��Z��让apache 获取静态资源，而让tomcat来解析动态的jsp或者servlet。）
   Container: 当http connector把需求传递给��的container: Engin的时候，我们的视�U�就应该�U�d��到Container�q�个层面来了�?br />   在Container�q�个层，我们包含�?�U�容器： Engin, Host, Context.
   Engin: 收到service传递过来的需求，处理后， ��结果返回给service( service 是通过 connector �q�个媒介来和Engin互动的�?.
   Host: Engin收到service传递过来的需求后�Q�不会自己处理，而是交给合适的Host来处理�?br />Host在这里就是虚拟主机的意思，通常我们都只会��用一个主机，既“localhost”本地机来处理。�?br />   Context: Host接到了从Host传过来的需求后�Q� 也不会自己处理�Q� 而是交给合适的Context来处理。�?br />   比如�Q��?lt;http://127.0.0.1:8080/foo/index.jsp>
         <http://127.0.1:8080/bar/index.jsp>
   前者交�l�foo�q�个Context来处理，后者交�l�bar�q�个Context来处理�?br />   很明昑֐��Q� context的意思其实就是一个web app的意思�?br />   我们通常都会在server.xml里面做这��L��配置

   �q�个context容器�Q�就是用来干我们该干的事儿的地方的�?br />
   Compenent: 接下来，我们�l�箋讲讲component是干什么用的�?br />   我们得先理解一下容器和�l��g的关�p�R�?br />   需求被传递到了容器里面，在合适的时候，会传递给下一个容器处理�?br />   而容器里面又盛装着各种各样的组�Ӟ�� 我们可以理解为提供各�U�各��L��增值服务�?br />   manager: 当一个容器里面装了manager�l��g后，�q�个容器��支持session��理了，事实上在tomcat里面的session��理�Q� 就是靠的在context里面装的manager component.
   logger: 当一个容器里面装了logger�l��g后， �q�个容器里所发生的事情， ��p��该组件记录下来啦�Q� 我们通常会在logs/ �q�个目录下看见 catalina_log.time.txt 以及 localhost.time.txt �?localhost_examples_log.time.txt。这��是因�ؓ我们分别为：engin, host以及context (examples)�q�三个容器安装了logger�l��g�Q� 这也是默认安装�Q� 又叫做标配 �Q�）
   loader: loader�q�个�l��g通常只会�l�我们的context容器使用�Q� loader是用来启动context以及��理�q�个context的classloader用的�?br />    pipline: pipeline是这样一个东西，当一个容器决定了要把从上�U�传递过来的需求交�l�子容器的时候，他就把这个需求放�q�容器的��道(pipeline)里面厅R�� 而需求傻呼呼得在��道里面��动的时候， ��׃��被管道里面的各个阀门拦截下来。比如管道里面放了两个阀门。第一个阀门叫做“access_allow_vavle”，也就是说需求流�q�来的时候，它会看这个需求是哪个IP�q�来的，如果�q�个IP已经在黑名单里面了， sure, 杀�Q� 第二个阀门叫做“defaul_access_valve”它会做例行的检查，如果通过的话�Q�OK�Q� 把需求传递给当前容器的子容器。就是通过�q�种方式�Q� 需求就在各个容器里面传递，��动�Q� 最后抵辄��的地的了�?br />    valve: ��是上面所说的阀门啦�?br />   Tomcat里面大概��是�q�么些东西，我们可以��单地�q�么理解tomcat的框�Ӟ��它是一�U�自上而下�Q� 容器里又包含子容器的这样一�U�结构�?br />2. Tomcat的启动流�E?br />   �q�篇文章是讲tomcat怎么启动的，既然我们大体上了解了TOMCAT的框架结构了�Q� 那么我们可以望文生意地��q��到tomcat的启动，会先启动父容器，然后逐个启动里面的子容器。启动每一个容器的时候，都会启动安插在他�w�上的组件。当所有的�l��g启动完毕�Q� 所有的容器启动完毕的时候， tomcat本��n也就启动完毕了�?br />   ��理成章圎ͼ� 我们同样可以猜到�Q� tomcat的启动会分成两大部分�Q� 第一步是装配工作。第二步是启动工作。�?br />   装配工作��是为父容器装上子容器，为各个容器安插进�l��g的工作。这个地�Ҏ��们会用到digester模式�Q� 至于digester模式什么，有什么用�Q� 怎么工作�? 请参考�?lt;http://software.ccidnet.com/pub/article/c322_a31671_p2.html>
   启动工作是在装配工作之后�Q� 一旦装配成功了�Q� 我们就只需要点燃最上面的一根导�U�，整个tomcat��׃��被激�z��v来。这��好比我们要开一辆已�l�装配好了的汽�R的时候一��P��我们只要把钥匙插�q�钥匙孔�Q�一拧，汽�R的引擎就会发动�v来，�I��׃��开��h��Q� 安全装�|�就会生效，如此一来，汽�R整个��发动�v来了。（�q�个�q�程��实和TOMCAT的启动过�E�不谋而和�Q� 让我们不得不怀疑 TOMCAT的设计者是在GE做JAVA开发的�Q��?br />2.1 一些有意思的名称�Q?br />   Catalina
   Tomcat
   Bootstrap
   Engin
   Host
   Context
   他们的意思很有意思：
   Catalina: �q�程轰炸�?br />   Tomcat: 熊猫轰炸机�?- 轰炸机的一�U�（�q�让我想起了让国人引以�ؓ豪的熊猫手机�Q�是不是英文可以叫做tomcat??? �Q� 又让我惌��v了另一则广告：波导-手机中的战斗机、�L�?客机中的战斗机）
   Bootstap: 引导
   Engin: 发动�?br />   Host: ��L��Q�领�?br />   Context: 内容�Q� 目标，上下�?br />
   ... 在许多许多年后， ��C��人类已经灭绝。后��C��生物发现了这些单词零落零落在一块。一个自以�ؓ聪明的家伙把�q�些东西��译出来了：
   在地勤�h员的引导(bootstrap)下，一架蘪炸架(catalina)腄��跃�v�Q� 远看是熊猫轰炸�?tomcat)�Q� 近看还是熊猫蘪炸机�Q� 凭借着优秀的发动机技�?engin)�Q� 这架熊猫蘪炸机飞��了敌国的领土上空(host)�Q� 对准目�?context)投下了毁天灭地的核弹��_��波~ ��C��生物��p��么隔屁了~

   �l�g��所�q�ͼ� �q�又不得不让��惛_��GE是不是也参与了军事设备的生��呢？
   反对��帝国主义！反对��霸权主义！和��^万岁�Q� 自�׃��岁！

2.2  历史��是那么惊�h的相��|�� tomcat的启动就是从org.apache.catalina.startup.Bootstrap�q�个�c�L��然启动的�Q?br />   在Bootstrap里做了两件事�Q?br />   1. 指定�?�U�类型classloader:
      commonLoader: common/classes、common/lib、common/endorsed
      catalinaLoader: server/classes、server/lib、commonLoader
      sharedLoader�Q�  shared/classes、shared/lib、commonLoader
   2. 引导Catalina的启动�?br />      用Reflection技术调用org.apache.catalina.startup.Catalina的process�Ҏ��Q� �ƈ传递参数过厅R�?br />
2.3 Catalina.java
   Catalina完成了几个重要的��d��Q?br />   1. 使用Digester技术装配tomcat各个容器与组件�?br />      1.1 装配工作的主要内�Ҏ��安装各个大�g。比如server下有什么样的servcie。 Host会容�U�_��个context。 Context都会使用到哪些组件等�{�。�?br />      1.2 同时呢，在装配工作这一步， �q�完成了mbeans的配�|�工作。在�q�里�Q�我��单地但不十分�_��地描�q�C��下mbean是什么，�q�什么用的�?br />          我们自己生成的对象，自己��理�Q� 天�l�地义！但是如果我们创徏了对象了�Q� 想让别人来��，怎么办呢�Q� 我惌��得告诉别�h我们都有什么，以及通过什么方法可以找刊W� 吧�Q� JMX技术给我们提供了一�U�手�D�c�� JMX里面主要�?�U�东�ѝ��Mbean, agent, connector.
       Mbean�Q� 用来映��我们的对象。也许mbean��是我们创徏的对象，也许不是�Q� 但有了它， ��可以引用到我们的对象了�?br />       Agent:  通过它， ��可以找到mbean了�?br />       Connector: �q�接Agent的方式。可以是http的，也可以是rmi的，�q�可以直接通过socket�?br />      发生在tomcat 装配�q�程中的事情:  GlobalResourcesLifecycleListener �cȝ��初始化会被触发：
         protected static Registry registry = MBeanUtils.createRegistry();  会运�?br />         MBeanUtils.createRegistry()  会依�?/org/apache/catalina/mbeans/mbeans-descriptors.xml�q�个配置文�g创徏 mbeans. Ok, 外界��有了条途径讉K��tomcat中的各个�l��g了。（有点像后门儿�Q?br />   2. 为top level 的server 做初始化工作。实际上��是做通常会配�|�给service的两条connector.(http, ajp)
   3. 从server�q�个容器开始启动，点燃整个tomcat.
   4. 为server做一个hook�E�序�Q� 检��当server shutdown的时候，关闭tomcat的各个容器用�?br />   5. 监听8005端口�Q� 如果发�?SHUTDOWN"�Q�默认培植下字符�Ԍ��q�来�Q� 关�?005serverSocket�?br />2.4 启动各个容器
   1. Server
      触发Server容器启动�?before_start)�Q� 启动中(start)�Q� 启动后(after_start)3个事�Ӟ�� q�运行相应的事�g处理器�?br />      启动Server的子容器�Q�Servcie.
   2. Service
      启动Service的子容器�Q�Engin
      启动Connector
   3. Engin
      ��C��Engin�q�个层次�Q�以及以下��别的容器�Q� Tomcat��׃��用了比较一致的启动方式了�?br />      首先�Q�  运行各个容器自��q��有一些�Q�?br />      随后�Q�  触发启动前事�g
      立即�Q�  设�|�标�{�，��p��C��容器已经启动
      接着�Q�  启动容器中的各个组�Ӟ�� loader, logger, manager�{�等
      再接着�Q�启动mapping�l��g。（�?�Q?br />      紧跟着�Q�启动子容器�?br />      接下来，启动该容器的��道(pipline)
      然后�Q�  触发启动中事�g
      最后，  触发启动后事件�?br />
      Engin大致会这么做�Q� Host大致也会�q�么做， Context大致�q�是会这么做。那么很昄��圎ͼ� 我们需要在�q�里使用��C��码复用的技术。 tomcat在处理这个问题的时候，漂亮��C��用了抽象�c�L��处理。 ContainerBase. 最后��得这部分完成复杂功能的代码显得干净利落�Q� 干�l�爽快，实在是��o��得叹��止， �l�细品来�Q� 直觉如享佳珍，另�h齉K��留香�Q� 留恋往�q�啊�Q?br />
      Engin的触发启动前事�g里，会激�zȝ��定在Engin上的唯一一个Listener�Q�EnginConfig�?br />      �q�个EnginConfig�c�d��本上没有做什么事情， ��是把EnginConfig的调试��别设�|��ؓ和Engin相当。另外就是输出几行文本，表示Engin已经配置完毕�Q� �ƈ没有做什么实质性的工作�?br />      �?: mapping�l��g的用处是�Q� 当一个需求将要从父容器传递到子容器的时候，而父容器又有多个子容器的话，那么应该选择哪个子容器来处理需求呢�Q� 这个由mapping �l��g来定夺�?br />
   4. Host
       同Engin一��P�� 也是调用ContainerBase里面的start()�Ҏ��Q� 不�q�之前做了些自个儿的��d��,��是往Host�q�个容器的通道�Q�pipline�Q�里面，安装了一个叫�?br /> “org.apache.catalina.valves.ErrorReportValve”的阀门�?br />       �q�个阀门的用处是这��L��Q�  需求在被Engin传递给Host后，会��l�传递给Context做具体的处理。这里需求其实就是作为参��C��递的Request, Response。所以在context把需求处理完后，通常会改动response。而这�?org.apache.catalina.valves.ErrorReportValve的作用就是检察response是否包含错误�Q� 如果有��做相应的处理�?br />   5. Context
       ��C��q�里�Q� 就�l�于轮到了tomcat启动中真正的重头戏，启动Context了�?br /> StandardContext.start() �q�个启动Context容器的方法被StandardHost调用.
5.1 webappResources 该context所指向的具体目�?br /> 5.2 安装defaultContex, DefaultContext ��是默认Context。如果我们在一个Host下面安装�?DefaultContext�Q�而且defaultContext里面又安装了一个数据库�q�接池资源的话。那么其他所有的在该Host下的 Context, 都可以直接��用这个数据库�q�接池，而不用格外做配置了�?br />  5.3 指定Loader. 通常用默认的org.apache.catalina.loader.WebappLoader�q�个�c�R��   Loader��是用来指定�q�个context会用到哪些类啊，哪些jar包啊�q�些什么的�?br /> 5.4 指定 Manager. 通常使用默认的org.apache.catalina.session. StandardManager 。 Manager是用来管理session的�?br />     其实session的管理也很好实现。以一�U�简单的session��理��Z��。当需求传递过来的时候，在Request对象里面有一�?sessionId 属性。 OK�Q� 得到这个sessionId后，我们��可以把它作为map的key�Q�而value我们可以攄��一�?HashMap. HashMap里边儿，再放我们��x��的东�ѝ�?br /> 5.5 postWorkDirectory (). Tomcat下面有一个work目录。我们把临时文�g都扔在那儿去。这个步骤就是在那里创徏一个目录。一般说来会�?CATALINA_HOME%/work/Standalone\localhost\ �q�个地方生成一个目录�?br />5.6  Binding thread。到了这里， ��应该发生 class Loader 互换了。之前是看得见tomcat下面所有的class 和lib. 接下来需要看得见当前context下的class。所以要讄��contextClassLoader, 同时�q�要把旧�?ClassLoader记录下来�Q�因��Z��后还要用的�?br />5.7  启动 Loader. 指定�q�个Context具体要��用哪些classes�Q� 用到哪些jar文�g。如果reloadable讄��成了true, ��׃��启动一个线�E�来监视classes的变化，如果有变化就重新启动Context�?br />5.8  启动logger
5.9  触发安装在它�w�上的一个监听器�?br /> lifecycle.fireLifecycleEvent(START_EVENT, null);
作�ؓ监听器之一�Q�ContextConfig会被启动. ContextConfig��是用来配置web.xml的。比如这个Context有多��Servlet�Q� 又有多��Filter�Q� 就是在�q�里�l�Context装上�ȝ��?br /> 5.9.1 defaultConfig. 每个context都得配置 tomcat/conf/web.xml �q�个文�g�?br /> 5.9.2 applicationConfig 配置自己的 WEB-INF/web.xml 文�g
5.9.3 validateSecurityRoles 权限验证。通常我们在访�?admin 或�?manager的时候，需要用戯��么是 admin的要么是manager的，才能讉K��。而且我们�q�可以限刉��些资源可以访问，而哪些不能。都是在�q�里实现的�?br />5.9.4 tldScan: 扫描一下，需要用到哪些标�{?tag lab)
5.10 启动 manager
5.11 postWelcomeFiles() 我们通常会用到的3个启动文件的名称�Q?br />index.html、index.htm、index.jsp ��p��默认地绑在了�q�个context�?br /> 5.12 listenerStart 配置listener
5.13 filterStart 配置 filter
5.14 启动带有1的Servlet.
  ��序是从��到大： 1,2,3… 最后是0
  默认情况下，臛_��会启动如�?个的Servlet:
  org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet
      处理静态资源的Servlet. 什么图片啊�Q� html啊， css啊， js啊都找他
  org.apache.catalina.servlets.InvokerServlet
      处理没有做Servlet Mapping的那些Servlet.
  org.apache.jasper.servlet.JspServlet
      处理JSP文�g�?
       5.15  标识context已经启动完毕�?br /> ��C��多少个步骤啊�Q� Context�ȝ��是启动完毕喽�?br />    OK! 走到了这里，每个容器以及�l��g都启动完毕。 Tomcat�l�于不辞辛劳��Cؓ人民服务了！
3. 参考文献：
    <http://jakarta.apache.org/tomcat/>
    <http://www.onjava.com/pub/a/onjava/2003/05/14/java_webserver.html>

4. 后记
    �q�篇文章是讲解tomcat启动框架的，�q�有��文章是讲解TOMCAT里面的消息处理流�E�的�l�节的。文章内容已�l�写好了�Q� 现在正在整理阶�D�c�� 相信很快就可以做出来，大家共同研究共同�q�步�?br />    �q�篇文章是独自分析TOMCAT源码所写的�Q� 所以一定有地方是带有个��Z��观色彩，隑օ�会有片面之处。若有不当之处敬��h��评指教，�q�样不仅可以使刚开始研�I�TOMCAT的兄弟们��走弯�\�Q� 我也可以学��C��ѝ�?br />    email: sojan_java@yahoo.com.cn

5. tomcat源码分析(消息处理)

天外飞仙 2007-03-21 13:07 发表评论

天外飞仙 — Wed, 21 Mar 2007 02:54:00 GMT

tomcat里的D:\tomcat5.5.15\conf\Catalina\localhost文�g夹下.写上�q�样的xml文�g,内容如下.

docBase="工程路径\WebRoot"
path="jxhealth"
reloadable="true">
   name="jdbc/oracle"
  auth="Container"
  type="javax.sql.DataSource"
  maxActive="20"
  maxIdle="10"
  maxWait="5000"
  username="test"
  password="test"
  driverClassName="oracle.jdbc.driver.OracleDriver"
  url="jdbc:oracle:thin:@192.168.0.80:1521:JXSMJK" />

web.xml加上�q�样一句话.

jdbc/oracle

javax.sql.DataSource

Container

java文�g里这样写
public class DBConnection {
private static String JNDI_NAME="jdbc/plantDB";

public DBConnection(){
}

public Connection getConnection(){
  Connection cn=null;
  try{
   InitialContext initTxt=new InitialContext();
   //Context cTxt=(Context)initTxt.lookup("java:comp/env");
   //Object obj=(Object)cTxt.lookup(JNDI_NAME);
   //DataSource ds=(DataSource)obj;
   DataSource ds=(DataSource)initTxt.lookup("java:comp/env/"+JNDI_NAME);
   cn=ds.getConnection();
   //cn.setAutoCommit(true);
  }catch(Exception E){
   String strMsg=E.getMessage().toString();
   System.out.print(strMsg);
  }
  return cn;
}

}

天外飞仙 2007-03-21 10:54 发表评论

天外飞仙 — Tue, 08 Aug 2006 03:31:00 GMT

用连接池提高Servlet讉K��数据库的效率

Java Servlet作�ؓ首选的服务器端数据处理技术，正在�q�速取代CGI脚本。Servlet��越CGI的优势之一在于�Q�不仅多个请�?
可以�׃�n公用资源�Q�而且�q�可以在不同用户��h��之间保留持箋数据。本文介�l�一�U�充分发挥该特色的实用技术，��x��据库�q?
接池�?

一、实现连接池的意�?

动态Web站点往往用数据库存储的信息生成Web��面�Q�每一个页面请求导致一�ơ数据库讉K��。连�?
数据库不仅要开销一定的通讯和内存资源，�q�必��d��成用户验证、安全上下文配置�q�类��d��Q�因而往往成�ؓ最��时的操
作。当�Ӟ��实际的连接时间开销千变万化�Q�但1�?�U��g�q��ƈ非不常见。如果某个基于数据库的Web应用只需建立一�ơ初始连
接，不同��面��h��能够�׃�n同一�q�接�Q�就能获得显著的性能改善�?
Servlet是一个Java�c�R��Servlet引擎�Q�它可能是Web服务软�g的一部分�Q�也可能是一个独立的附加模块�Q�在�pȝ��启动或Servlet
�W�一�ơ被��h��时将该类装入Java虚拟机�ƈ创徏它的一个实例。不同用戯��求由同一Servlet实例的多个独立线�E�处理。那些要
求在不同��h��之间持箋有效的数据既可以用Servlet的实例变量来保存�Q�也可以保存在独立的辅助对象中�?
用JDBC讉K��数据库首先要创徏与数据库之间的连接，获得一个连接对象（Connection�Q�，��p��接对象提供执行SQL语句的方法�?
本文介绍的数据库�q�接池包括一个管理类DBConnectionManager�Q�负责提供与多个�q�接池对象（DBConnectionPool�c�）之间
的接口。每一个连接池对象��理一�l�JDBC�q�接对象�Q�每一个连接对象可以被��L��数量的Servlet�׃�n�?
�c�DBConnectionPool提供以下功能�Q?

1) 从连接池获取�Q�或创徏�Q�可用连接�?
2) 把连接返回给�q�接池�?
3) 在系�l�关闭时释放所有资源，关闭所有连接�?

此外�Q?DBConnectionPool�c�还能够处理无效�q�接�Q�原来登��Cؓ可用的连接，�׃��某种原因不再可用�Q�如��时�Q�通讯问题�Q?
�Q��ƈ能够限制�q�接池中的连接��L��不超�q�某个预定倹{�?
��理�c�DBConnectionManager用于��理多个�q�接池对象，它提供以下功能：

1) 装蝲和注册JDBC驱动�E�序�?
2) �Ҏ��在属性文件中定义的属性创��接池对象�?
3) 实现�q�接池名字与其实例之间的映射�?
4) 跟踪客户�E�序对连接池的引用，保证在最后一个客��L��序结束时安全地关闭所有连接池�?

本文余下部分��详�l�说明这两个�c�，最后给��Z��个示例演�C�Servlet使用�q�接池的一般过�E��?

二、具体实�?

DBConnectionManager.java�E�序清单如下�Q?

001 import java.io.*;
002 import java.sql.*;
003 import java.util.*;
004 import java.util.Date;
005
006 /**
007 * ��理�c�DBConnectionManager支持对一个或多个由属性文件定义的数据库连�?
008 * 池的讉K��.客户�E�序可以调用getInstance()�Ҏ��讉K��本类的唯一实例.
009 */
010 public class DBConnectionManager {
011 static private DBConnectionManager instance; // 唯一实例
012 static private int clients;
013
014 private Vector drivers = new Vector();
015 private PrintWriter log;
016 private Hashtable pools = new Hashtable();
017
018 /**
019 * �q�回唯一实例.如果是第一�ơ调用此�Ҏ��,则创建实�?
020 *
021 * @return DBConnectionManager 唯一实例
022 */
023 static synchronized public DBConnectionManager getInstance() {
024 if (instance == null) {
025 instance = new DBConnectionManager();
026 }
027 clients++;
028 return instance;
029 }
030
031 /**
032 * 建构函数�U�有以防止其它对象创建本�c�d��?
033 */
034 private DBConnectionManager() {
035 init();
036 }
037
038 /**
039 * ��连接对象返回给由名字指定的�q�接�?
040 *
041 * @param name 在属性文件中定义的连接池名字
042 * @param con �q�接对象
043 */
044 public void freeConnection(String name, Connection con) {
045 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
046 if (pool != null) {
047 pool.freeConnection(con);
048 }
049 }
050
051 /**
052 * 获得一个可用的(�I�闲�?�q�接.如果没有可用�q�接,且已有连接数��于最大连接数
053 * 限制,则创建�ƈ�q�回新连�?
054 *
055 * @param name 在属性文件中定义的连接池名字
056 * @return Connection 可用�q�接或null
057 */
058 public Connection getConnection(String name) {
059 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
060 if (pool != null) {
061 return pool.getConnection();
062 }
063 return null;
064 }
065
066 /**
067 * 获得一个可用连�?若没有可用连�?且已有连接数��于最大连接数限制,
068 * 则创建�ƈ�q�回新连�?否则,在指定的旉��内等待其它线�E�释放连�?
069 *
070 * @param name �q�接池名�?
071 * @param time 以毫�U�计的等待时�?
072 * @return Connection 可用�q�接或null
073 */
074 public Connection getConnection(String name, long time) {
075 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
076 if (pool != null) {
077 return pool.getConnection(time);
078 }
079 return null;
080 }
081
082 /**
083 * 关闭所有连�?撤销驱动�E�序的注�?
084 */
085 public synchronized void release() {
086 // �{�待直到最后一个客��L��序调�?
087 if (--clients != 0) {
088 return;
089 }
090
091 Enumeration allPools = pools.elements();
092 while (allPools.hasMoreElements()) {
093 DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) allPools.nextElement();
094 pool.release();
095 }
096 Enumeration allDrivers = drivers.elements();
097 while (allDrivers.hasMoreElements()) {
098 Driver driver = (Driver) allDrivers.nextElement();
099 try {
100 DriverManager.deregisterDriver(driver);
101 log("撤销JDBC驱动�E�序 " + driver.getClass().getName()+"的注�?);
102 }
103 catch (SQLException e) {
104 log(e, "无法撤销下列JDBC驱动�E�序的注�? " + driver.getClass().getName());
105 }
106 }
107 }
108
109 /**
110 * �Ҏ��指定属性创��接池实例.
111 *
112 * @param props �q�接池属�?
113 */
114 private void createPools(Properties props) {
115 Enumeration propNames = props.propertyNames();
116 while (propNames.hasMoreElements()) {
117 String name = (String) propNames.nextElement();
118 if (name.endsWith(".url")) {
119 String poolName = name.substring(0, name.lastIndexOf("."));
120 String url = props.getProperty(poolName + ".url");
121 if (url == null) {
122 log("没有��接池" + poolName + "指定URL");
123 continue;
124 }
125 String user = props.getProperty(poolName + ".user");
126 String password = props.getProperty(poolName + ".password");
127 String maxconn = props.getProperty(poolName + ".maxconn", "0");
128 int max;
129 try {
130 max = Integer.valueOf(maxconn).intValue();
131 }
132 catch (NumberFormatException e) {
133 log("错误的最大连接数限制: " + maxconn + " .�q�接�? " + poolName);
134 max = 0;
135 }
136 DBConnectionPool pool =
137 new DBConnectionPool(poolName, url, user, password, max);
138 pools.put(poolName, pool);
139 log("成功创徏�q�接�? + poolName);
140 }
141 }
142 }
143
144 /**
145 * ��d��属性完成初始化
146 */
147 private void init() {
148 InputStream is = getClass().getResourceAsStream("/db.properties");
149 Properties dbProps = new Properties();
150 try {
151 dbProps.load(is);
152 }
153 catch (Exception e) {
154 System.err.println("不能��d��属性文�? " +
155 "��L��保db.properties在CLASSPATH指定的�\径中");
156 return;
157 }
158 String logFile = dbProps.getProperty("logfile", "DBConnectionManager.log");
159 try {
160 log = new PrintWriter(new FileWriter(logFile, true), true);
161 }
162 catch (IOException e) {
163 System.err.println("无法打开日志文�g: " + logFile);
164 log = new PrintWriter(System.err);
165 }
166 loadDrivers(dbProps);
167 createPools(dbProps);
168 }
169
170 /**
171 * 装蝲和注册所有JDBC驱动�E�序
172 *
173 * @param props 属�?
174 */
175 private void loadDrivers(Properties props) {
176 String driverClasses = props.getProperty("drivers");
177 StringTokenizer st = new StringTokenizer(driverClasses);
178 while (st.hasMoreElements()) {
179 String driverClassName = st.nextToken().trim();
180 try {
181 Driver driver = (Driver)
182 Class.forName(driverClassName).newInstance();
183 DriverManager.registerDriver(driver);
184 drivers.addElement(driver);
185 log("成功注册JDBC驱动�E�序" + driverClassName);
186 }
187 catch (Exception e) {
188 log("无法注册JDBC驱动�E�序: " +
189 driverClassName + ", 错误: " + e);
190 }
191 }
192 }
193
194 /**
195 * ��文本信息写入日志文�?
196 */
197 private void log(String msg) {
198 log.println(new Date() + ": " + msg);
199 }
200
201 /**
202 * ��文本信息与异常写入日志文�g
203 */
204 private void log(Throwable e, String msg) {
205 log.println(new Date() + ": " + msg);
206 e.printStackTrace(log);
207 }
208
209 /**
210 * 此内部类定义了一个连接池.它能够根据要求创建新�q�接,直到预定的最
211 * 大连接数为止.在返回连接给客户�E�序之前,它能够验证连接的有效�?
212 */
213 class DBConnectionPool {
214 private int checkedOut;
215 private Vector freeConnections = new Vector();
216 private int maxConn;
217 private String name;
218 private String password;
219 private String URL;
220 private String user;
221
222 /**
223 * 创徏新的�q�接�?
224 *
225 * @param name �q�接池名�?
226 * @param URL 数据库的JDBC URL
227 * @param user 数据库帐�?�?null
228 * @param password 密码,�?null
229 * @param maxConn 此连接池允许建立的最大连接数
230 */
231 public DBConnectionPool(String name, String URL, String user, String password,
232 int maxConn) {
233 this.name = name;
234 this.URL = URL;
235 this.user = user;
236 this.password = password;
237 this.maxConn = maxConn;
238 }
239
240 /**
241 * ��不再��用的�q�接�q�回�l�连接池
242 *
243 * @param con 客户�E�序释放的连�?
244 */
245 public synchronized void freeConnection(Connection con) {
246 // ��指定连接加入到向量末尾
247 freeConnections.addElement(con);
248 checkedOut--;
249 notifyAll();
250 }
251
252 /**
253 * 从连接池获得一个可用连�?如没有空闲的�q�接且当前连接数��于最大连�?
254 * 数限�?则创建新�q�接.如原来登��Cؓ可用的连接不再有�?则从向量删除�?
255 * 然后递归调用自己以尝试新的可用连�?
256 */
257 public synchronized Connection getConnection() {
258 Connection con = null;
259 if (freeConnections.size() > 0) {
260 // 获取向量中第一个可用连�?
261 con = (Connection) freeConnections.firstElement();
262 freeConnections.removeElementAt(0);
263 try {
264 if (con.isClosed()) {
265 log("从连接池" + name+"删除一个无效连�?);
266 // 递归调用自己,��试再次获取可用�q�接
267 con = getConnection();
268 }
269 }
270 catch (SQLException e) {
271 log("从连接池" + name+"删除一个无效连�?);
272 // 递归调用自己,��试再次获取可用�q�接
273 con = getConnection();
274 }
275 }
276 else if (maxConn == 0 || checkedOut < maxConn) {
277 con = newConnection();
278 }
279 if (con != null) {
280 checkedOut++;
281 }
282 return con;
283 }
284
285 /**
286 * 从连接池获取可用�q�接.可以指定客户�E�序能够�{�待的最长时�?
287 * 参见前一个getConnection()�Ҏ��.
288 *
289 * @param timeout 以毫�U�计的等待时间限�?
290 */
291 public synchronized Connection getConnection(long timeout) {
292 long startTime = new Date().getTime();
293 Connection con;
294 while ((con = getConnection()) == null) {
295 try {
296 wait(timeout);
297 }
298 catch (InterruptedException e) {}
299 if ((new Date().getTime() - startTime) >= timeout) {
300 // wait()�q�回的原因是��时
301 return null;
302 }
303 }
304 return con;
305 }
306
307 /**
308 * 关闭所有连�?
309 */
310 public synchronized void release() {
311 Enumeration allConnections = freeConnections.elements();
312 while (allConnections.hasMoreElements()) {
313 Connection con = (Connection) allConnections.nextElement();
314 try {
315 con.close();
316 log("关闭�q�接�? + name+"中的一个连�?);
317 }
318 catch (SQLException e) {
319 log(e, "无法关闭�q�接�? + name+"中的�q�接");
320 }
321 }
322 freeConnections.removeAllElements();
323 }
324
325 /**
326 * 创徏新的�q�接
327 */
328 private Connection newConnection() {
329 Connection con = null;
330 try {
331 if (user == null) {
332 con = DriverManager.getConnection(URL);
333 }
334 else {
335 con = DriverManager.getConnection(URL, user, password);
336 }
337 log("�q�接�? + name+"创徏一个新的连�?);
338 }
339 catch (SQLException e) {
340 log(e, "无法创徏下列URL的连�? " + URL);
341 return null;
342 }
343 return con;
344 }
345 }
346 }

三、类DBConnectionPool说明

该类�?09�?45行实玎ͼ�它表�C�指向某个数据库的连接池。数据库由JDBC URL标识。一个JDBC URL�׃��部分�l�成�Q�协议标�?
�Q��L��jdbc�Q�，驱动�E�序标识�Q�如 odbc、idb、oracle�{�）�Q�数据库标识�Q�其格式依赖于驱动程序）。例如，jdbc:odbc:de
mo�Q�即是一个指向demo数据库的JDBC URL�Q�而且讉K��该数据库要��用JDBC-ODBC驱动�E�序。每个连接池都有一个供客户�E�序
使用的名字以及可选的用户帐号、密码、最大连接数限制。如果Web应用�E�序所支持的某些数据库操作可以被所有用��h��行，
而其它一些操作应��q��别许可的用户执行�Q�则可以��Z��c�L��作分别定义连接池�Q�两个连接池使用相同的JDBC URL�Q�但使用�?
同的帐号和密码�?
�c�DBConnectionPool的徏构函数需要上�q�所有数据作为其参数。如222�?38行所�C�，�q�些数据被保存�ؓ它的实例变量�Q?
�?52�?83行�?85�?05行所�C�，客户�E�序可以使用DBConnectionPool�c�L��供的两个�Ҏ��获取可用�q�接。两者的共同之处
在于�Q�如�q�接池中存在可用�q�接�Q�则直接�q�回�Q�否则创建新的连接�ƈ�q�回。如果没有可用连接且已有�q�接��L��{�于最大限�?
敎ͼ��W�一个方法将直接�q�回null�Q�而第二个�Ҏ��等待直到有可用�q�接为止�?
所有的可用�q�接对象均登记在名�ؓfreeConnections的向量（Vector�Q�中。如果向量中有多于一个的�q�接�Q�getConnection()
��L��选取�W�一个。同�Ӟ��׃��新的可用�q�接��L��从尾部加入向量，从而��得数据库�q�接�׃��长时间闲�|�而被关闭的风险减�?
到最��程度�?
�W�一个getConnection()在返回可用连接给客户�E�序之前�Q�调用了isClosed()�Ҏ��验证�q�接仍旧有效。如果该�q�接被关闭或
触发异常�Q�getConnection()递归地调用自�׃��试获取另外的可用连接。如果在向量freeConnections中不存在��M��可用�q?
接，getConnection()�Ҏ��查是否已�l�指定最大连接数限制。如已经指定�Q�则��查当前连接数是否已经到达极限。此�?
maxConn�?表示没有限制。如果没有指定最大连接数限制或当前连接数��于该��|��该方法尝试创建新的连接。如创徏成功�Q?
则增加已使用�q�接的计数�ƈ�q�回�Q�否则返回空倹{�?
�?25�?45行所�C�，创徏新连接由newConnection()�Ҏ��实现。创��E�与是否已经指定数据库帐受��密码有兟�?
JDBC的DriverManager�c�L��供多个getConnection()�Ҏ��Q�这些方法要用到JDBC URL与其它一些参敎ͼ�如用户帐号和密码�{��?
DriverManager��用指定的JDBC URL��定适合于目标数据库的驱动程序及建立�q�接�?
�?85�?05行实现的�W�二个getConnection()�Ҏ��需要一个以毫秒为单位的旉��参数�Q�该参数表示客户�E�序能够�{�待的最�?
旉��。徏立连接的具体操作仍旧��q��一个getConnection()�Ҏ��实现�?
该方法执行时先将startTime初始化�ؓ当前旉��。在while循环中尝试获得一个连接。如果失败，则以�l�定的时间��gؓ参数�?
用wait()。wait()的返回可能是�׃��其它�U�程调用notify()或notifyAll()�Q�也可能是由于预定时间已到。�ؓ扑և�wait()�q?
回的真正原因�Q�程序用当前旉��减开始时��_��startTime�Q�，如差值大于预定时间则�q�回�I��|��否则再次调用getConnection()�?
把空闲的�q�接登记到连接池�?40�?50行的freeConnection()�Ҏ��实现�Q�它的参��Cؓ�q�回�l�连接池的连接对象。该对象被加
入到freeConnections向量的末��，然后减少已��用连接计数。调用notifyAll()是�ؓ了通知其它正在�{�待可用�q�接的线�E��?
许多Servlet引擎为实现安全关闭提供多�U�方法。数据库�q�接池需要知道该事�g以保证所有连接能够正常关闭。DBConnectionManager
�c�负协调整个关闭�q�程�Q�但关闭�q�接池中所有连接的��d��则由DBConnectionPool�c�负责。在307�?23行实现的release()
�Ҏ��供DBConnectionManager调用。该�Ҏ��遍历freeConnections向量�q�关闭所有连接，然后从向量中删除�q�些�q�接�?

四、类DBConnectionManager 说明

该类只能创徏一个实例，其它对象能够调用光��态方法（也称为类�Ҏ��Q�获得该唯一实例的引用。如031�?36行所�C�，
DBConnectionManager�cȝ��建构函数是私有的�Q�这是�ؓ了避免其它对象创��cȝ��实例�?
DBConnectionManager�cȝ��客户�E�序可以调用getInstance()�Ҏ��获得对该�c�d��一实例的引用。如018�?29行所�C�，�cȝ��?
一实例在getInstance()�Ҏ��W�一�ơ被调用期间创徏�Q�此后其引用��׃��直保存在静态变量instance中。每�ơ调用getInstance()
都增加一个DBConnectionManager的客��L��序计数。即�Q�该计数代表引用DBConnectionManager唯一实例的客��L��序��L��Q?
它将被用于控制连接池的关闭操作�?
该类实例的初始化工作�?46�?68行之间的�U�有�Ҏ��init()完成。其�?getResourceAsStream()�Ҏ��用于定位�q�打开外部
文�g。外部文件的定位�Ҏ��依赖于类装蝲器的实现。标准的本地�c�装载器查找操作��L��开始于�c�L��件所在�\径，也能够搜
索CLASSPATH中声明的路径。db.properties是一个属性文�Ӟ��它包含定义连接池的键-值对。可供定义的公用属性如下：

drivers 以空格分隔的JDBC驱动�E�序�c�d��?
logfile 日志文�g的绝对�\�?

其它的属性和特定�q�接池相养I��其属性名字前应加上连接池名字�Q?

.url 数据库的 JDBC URL
.maxconn 允许建立的最大连接数�Q?表示没有限制
.user 用于该连接池的数据库帐号
.password 相应的密�?

其中url属性是必需的，而其它属性则是可选的。数据库帐号和密码必��d��法。用于Windows�q�_��的db.properties文�g�C�Z��
如下�Q?

drivers=sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver jdbc.idbDriver
logfile=D:\\user\\src\\java\\DBConnectionManager\\log.txt

idb.url=jdbc:idb:c:\\local\\javawebserver1.1\\db\\db.prp
idb.maxconn=2

access.url=jdbc:odbc:demo
access.user=demo
access.password=demopw

注意在Windows路径中的反斜杠必��输�?个，�q�是�׃��属性文件中的反斜杠同时也是一个�{义字�W��?
init()�Ҏ��在创建属性对象�ƈ��d��db.properties文�g之后�Q�就开始检查logfile属性。如果属性文件中没有指定日志文�g�Q?
则默认�ؓ当前目录下的DBConnectionManager.log文�g。如日志文�g无法使用�Q�则向System.err输出日志记录�?
装蝲和注册所有在drivers属性中指定的JDBC驱动�E�序�?70�?92行之间的loadDrivers()�Ҏ��实现。该�Ҏ��先用StringTokenizer
��drivers属性值分割�ؓ对应于驱动程序名�U�的字符�Ԍ��然后依次装蝲�q�些�c�dƈ创徏其实例，最后在 DriverManager中注�?
该实例�ƈ把它加入��C��个私有的向量drivers。向量drivers��用于关闭服务时从DriverManager取消所有JDBC 驱动�E�序的注册�?
init()�Ҏ��的最后一个�Q务是调用�U�有�Ҏ��createPools()创徏�q�接池对象。如109�?42行所�C�，createPools()�Ҏ��先创�?
所有属性名字的枚�D对象�Q�即Enumeration对象�Q�该对象可以惌��Z��个元素系列，逐次调用其nextElement()�Ҏ��顺序返
回各元素�Q�，然后在其中搜索名字以�?url”结��属性。对于每一个符合条件的属性，先提取其�q�接池名字部分，�q�而读
取所有属于该�q�接池的属性，最后创��接池对象�q�把它保存在实例变量pools中。散列表�Q�Hashtable�c?�Q�pools实现�q�接
池名字到�q�接池对象之间的映射�Q�此处以�q�接池名字�ؓ键，�q�接池对象�ؓ倹{�?
��Z��于客��L��序从指定�q�接池获得可用连接或��连接返回给�q�接池，�c�DBConnectionManager提供了方法getConnection()�?
freeConnection()。所有这些方法都要求在参��C��指定�q�接池名字，具体的连接获取或�q�回操作则调用对应的�q�接池对象完
成。它们的实现分别�?51�?64行�?66�?80行�?38�?49行�?
�?82�?07行所�C�，为实现连接池的安全关闭，DBConnectionManager提供了方法release()。在上面我们已经提到�Q�所�?
DBConnectionManager的客��L��序都应该调用静态方法getInstance()以获得该��理器的引用�Q�此调用��增加客��L��序计数�?
客户�E�序在关闭时调用release()可以递减该计数。当最后一个客��L��序调用release()�Q�递减后的引用计数�?�Q�就可以�?
用各个连接池的release()�Ҏ��关闭所有连接了。管理类release()�Ҏ��最后的��d��是撤销所有JDBC驱动�E�序的注册�?

五、Servlet使用�q�接池示�?

Servlet API所定义的Servlet生命周期�c�d��Q?

1) 创徏�q�初始化Servlet�Q�init()�Ҏ��Q��?
2) 响应客户�E�序的服务请求（service()�Ҏ��Q��?
3) Servlet�l�止�q�行�Q�释放所有资源（destroy()�Ҏ��Q��?

本例演示�q�接池应用，上述关键步骤中的相关操作为：

1) 在init()�Q�用实例变量connMgr 保存调用DBConnectionManager.getInstance()所�q�回的引用�?
2) 在service()�Q�调用getConnection()�Q�执行数据库操作�Q�用freeConnection()��连接返回给�q�接池�?
3) 在destroy()�Q�调用release()关闭所有连接，释放所有资源�?

�C�Z��E�序清单如下�Q?

import java.io.*;
import java.sql.*;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
public class TestServlet extends HttpServlet {
private DBConnectionManager connMgr;

public void init(ServletConfig conf) throws ServletException {
super.init(conf);
connMgr = DBConnectionManager.getInstance();
}

public void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res)
throws IOException {

res.setContentType("text/html");
PrintWriter out = res.getWriter();
Connection con = connMgr.getConnection("idb");
if (con == null) {
out.println("不能获取数据库连�?");
return;
}
ResultSet rs = null;
ResultSetMetaData md = null;
Statement stmt = null;
try {
stmt = con.createStatement();
rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM EMPLOYEE");
md = rs.getMetaData();
out.println("

职工数据

");
while (rs.next()) {
out.println("
");
for (int i = 1; i < md.getColumnCount(); i++) {
out.print(rs.getString(i) + ", ");
}
}
stmt.close();
rs.close();
}
catch (SQLException e) {
e.printStackTrace(out);
}
connMgr.freeConnection("idb", con);
}

public void destroy() {
connMgr.release();
super.destroy();
}
}

天外飞仙 2006-08-08 11:31 发表评论