tcp连接池工作原理(TCP工作原理)

在互联网上源主机的协议层与目的主机的同层协议通过下层提供的服务实现对话。在源和目的主机的同层实体称为对等实体(Peer entities)或叫对等进程，它们之间的对话实际上是在源主机上从上到下然后穿越网络到达目的主机后再从下到上到达相应层。下面以使用TCP协议传送文件(如FTP应用程序)为例说明了TCP/IP的工作原理。(1)在源主机上应用层将一串字节流传给传输层；(2)传输层将字节流分成TCP段，加上TCP包头交给互联网络(IP)层；(3)IP层生成一个包，将TCP段放人其数据域，并加上源和目的主机的IPIP包交给数据链路层；(4)数据链路层在其帧的数据部分装IP包，发往日的主机或IP路由器；(5)在目的主机，数据链路层将数据链路层帧头去掉，将IP包交给互联网层；(6)IP层检查IP包头，如果包头中的校验和与计算出来的不一致，则丢弃该包；(7)如果校验和一致，IP层去掉IP头，将TCP段交给TCP层，TCP层检查顺序号来判断是否为正确的TCP段；(8)TCP层为TCP包头计算TCP头和数据。如果不对，TCP层丢弃这个包，若对，则向源主机发送确认；(9)在目的主机，TCP层去掉TCP头，将字节流传给应用程序；(10)于是目的主机收到了源主机发来的字节流，就像直接从源主机发来的一样。实际上每往下一层，便多加了一个报头，而这个头对上层来说是透明的，上层根本感觉不到下面报头的存在。如下图3-10所示，假设物理网络是以太网，上述基于TCP/IP的文件传输(FTP)应用打包过程便是一个逐层封装的过程，当到达目的主机时，则从下而上去掉包头。具体内容建议查下 计算机网络的教材

连接池运作原理在实际应用开发中，特别是在WEB应用系统中，如果JSP、Servlet或EJB使用JDBC直接访问数据库中的数据，每一次数据访问请求都必须经历建立数据库连接、打开数据库、存取数据和关闭数据库连接等步骤，而连接并打开数据库是一件既消耗资源又费时的工作，如果频繁发生这种数据库操作，系统的性能必然会急剧下降，甚至会导致系统崩溃。数据库连接池技术是解决这个问题最常用的方法，在许多应用程序服务器（例如：Weblogic,WebSphere,JBoss）中，基本都提供了这项技术，无需自己编程，但是，深入了解这项技术是非常必要的。　　数据库连接池技术的思想非常简单，将数据库连接作为对象存储在一个Vector对象中，一旦数据库连接建立后，不同的数据库访问请求就可以共享这些连接，这样，通过复用这些已经建立的数据库连接，可以克服上述缺点，极大地节省系统资源和时间。　　数据库连接池的主要操作如下：　　（1）建立数据库连接池对象（服务器启动）。　　（2）按照事先指定的参数创建初始数量的数据库连接（即：空闲连接数）。　　（3）对于一个数据库访问请求，直接从连接池中得到一个连接。如果数据库连接池对象中没有空闲的连接，且连接数没有达到最大（即：最大活跃连接数），创建一个新的数据库连接。　　（4）存取数据库。　　（5）关闭数据库，释放所有数据库连接（此时的关闭数据库连接，并非真正关闭，而是将其放入空闲队列中。如实际空闲连接数大于初始空闲连接数则释放连接）。　　（6）释放数据库连接池对象（服务器停止、维护期间，释放数据库连接池对象，并释放所有连接）。连接池的实现　　1、连接池模型 　　本文讨论的连接池包括一个连接池类（DBConnectionPool）和一个连接池管理类（DBConnetionPoolManager）。连接池类是对某一数据库所有连接的“缓冲池”，主要实现以下功能：①从连接池获取或创建可用连接；②使用完毕之后，把连接返还给连接池；③在系统关闭前，断开所有连接并释放连接占用的系统资源；④还能够处理无效连接（原来登记为可用的连接，由于某种原因不再可用，如超时，通讯问题），并能够限制连接池中的连接总数不低于某个预定值和不超过某个预定值。 　　连接池管理类是连接池类的外覆类（wrapper）,符合单例模式，即系统中只能有一个连接池管理类的实例。其主要用于对多个连接池对象的管理，具有以下功能：①装载并注册特定数据库的JDBC驱动程序；②根据属性文件给定的信息，创建连接池对象；③为方便管理多个连接池对象，为每一个连接池对象取一个名字，实现连接池名字与其实例之间的映射；④跟踪客户使用连接情况，以便需要是关闭连接释放资源。连接池管理类的引入主要是为了方便对多个连接池的使用和管理，如系统需要连接不同的数据库，或连接相同的数据库但由于安全性问题，需要不同的用户使用不同的名称和密码。 　　2、连接池实现 　　下面给出连接池类和连接池管理类的主要属性及所要实现的基本接口： public class DBConnectionPool implements TimerListener{ private int checkedOut;//已被分配出去的连接数 private ArrayList freeConnections = new ArrayList();//容器，空闲池，根据//创建时间顺序存放已创建但尚未分配出去的连接 private int minConn;//连接池里连接的最小数量 private int maxConn;//连接池里允许存在的最大连接数 private String name;//为这个连接池取个名字，方便管理 private String password;//连接数据库时需要的密码 private String url;//所要创建连接的数据库的地址 private String user;//连接数据库时需要的用户名 public Timer timer;//定时器 public DBConnectionPool(String name, String URL, String user, String password, int maxConn)//公开的构造函数 public synchronized void freeConnection(Connection con) //使用完毕之后，//把连接返还给空闲池 public synchronized Connection getConnection(long timeout)//得到一个连接，//timeout是等待时间 public synchronized void release()//断开所有连接，释放占用的系统资源 private Connection newConnection()//新建一个数据库连接 public synchronized void TimerEvent() //定时器事件处理函数 } public class DBConnectionManager { static private DBConnectionManager instance;//连接池管理类的唯一实例 static private int clients;//客户数量 private ArrayList drivers = new ArrayList();//容器，存放数据库驱动程序 private HashMap pools = new HashMap ();//以name/value的形式存取连接池//对象的名字及连接池对象 static synchronized public DBConnectionManager getInstance()//如果唯一的//实例instance已经创建，直接返回这个实例;否则，调用私有构造函数，创//建连接池管理类的唯一实例 private DBConnectionManager()//私有构造函数,在其中调用初始化函数init() public void freeConnection(String name, Connection con)// 释放一个连接，//name是一个连接池对象的名字 public Connection getConnection(String name)//从名字为name的连接池对象//中得到一个连接 public Connection getConnection(String name, long time)//从名字为name //的连接池对象中取得一个连接，time是等待时间 public synchronized void release()//释放所有资源 private void createPools(Properties props)//根据属性文件提供的信息，创建//一个或多个连接池 private void init()//初始化连接池管理类的唯一实例，由私有构造函数调用 private void loadDrivers(Properties props)//装载数据库驱动程序 } 　　3、连接池使用 　　上面所实现的连接池在程序开发时如何应用到系统中呢？下面以Servlet为例说明连接池的使用。 　　Servlet的生命周期是：在开始建立servlet时，调用其初始化（init）方法。之后每个用户请求都导致一个调用前面建立的实例的service方法的线程。最后，当服务器决定卸载一个servlet时，它首先调用该servlet的 destroy方法。 　　根据servlet的特点，我们可以在初始化函数中生成连接池管理类的唯一实例（其中包括创建一个或多个连接池）。如： public void init() throws ServletException { 　connMgr = DBConnectionManager.getInstance(); } 　　然后就可以在service方法中通过连接池名称使用连接池，执行数据库操作。最后在destroy方法中释放占用的系统资源，如： public void destroy() { 　connMgr.release(); super.destroy(); } 结束语　　在使用JDBC进行与数据库有关的应用开发中，数据库连接的管理是一个难点。很多时候，连接的混乱管理所造成的系统资源开销过大成为制约大型企业级应用效率的瓶颈。对于众多用户访问的Web应用，采用数据库连接技术的系统在效率和稳定性上比采用传统的其他方式的系统要好很多。本文阐述了使用JDBC访问数据库的技术?讨论了基于连接池技术的数据库连接管理的关键问题并给出了一个实现模型。文章所给出的是连接池管理程序的一种基本模式，为提高系统的整体性能，在此基础上还可以进行很多有意义的扩展。 http://www.webdevelopersjournal.com/columns/connection_pool.htmlhttp://www.webdevelopersjournal.com/columns/DBConnectionManager.java
数据库连接是非常宝贵的系统资源，连接一次数据库，底层程序需要经过很多步骤，花费比较多的时间，如果每次要操作数据库的时候才开始建立数据库连接，用完之后再关闭连接，势必造成程序的效率问题。连接池的基本原理是，先初始化一定的数据库连接对象，并且把这些连接保存在连接池中。当程序需要访问数据库的时候，从连接池中取出一个连接，数据库操作结束后，再把这个用完的连接重新放回连接池。当然以上我说的是只是一个最简单的工作原理，连接池本身是比较复杂的，里面涉及到并发的控制，连接的提取，回收算法，连接不够时的相应等等。数据库连接池技术的思想非常简单，将数据库连接作为对象存储在一个Vector对象中，一旦数据库连接建立后，不同的数据库访问请求就可以共享这些连接，这样，通过复用这些已经建立的数据库连接，可以克服上述缺点，极大地节省系统资源和时间。

数据库连接是非常宝贵的系统资源，连接一次数据库，底层程序需要经过很多步骤，花费比较多的时间，如果每次要操作数据库的时候才开始建立数据库连接，用完之后再关闭连接，势必造成程序的效率问题。 连接池的基本原理是，先初始化一定的数据库连接对象，并且把这些连接保存在连接池中。当程序需要访问数据库的时候，从连接池中取出一个连接，数据库操作结束后，再把这个用完的连接重新放回连接池。 当然以上我说的是只是一个最简单的工作原理，连接池本身是比较复杂的，里面涉及到并发的控制，连接的提取，回收算法，连接不够时的相应等等。
package test; import java.sql.*;import java.util.*;public class DBConnpool{private int inUse = 0;private Vector connections = new Vector();private String poolname = "dbconnpool";private String dbid = "jdbc:mysql://localhost:3306/teasystem";private String drivername = "com.mysql.jdbc.Driver";private String username = "root";private String password = "123";private int maxconn = 5000;public DBConnpool(){}public void setdbid(String dbid){this.dbid = dbid;}public void setusername(String username){this.username = username;}public void setpassword(String password){this.password = password;}public void setmaxconn(int maxconn){this.maxconn = maxconn;}public String getdbid(){return dbid;}public String getusername(){return username;}public String getpassword(){return password;}public int getmaxconn(){return maxconn;}//将连接返还给连接池public synchronized void reConnection(Connection conn){Connection con = conn;connections.addElement(con);inUse--;}//从连接池获取一个连接public synchronized Connection getConnection(){Connection con = null;if(connections.size()>0){con = (Connection)connections.elementAt(0);connections.removeElementAt(0);try{if(con.isClosed()){con = getConnection();}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}else if(maxconn == 0||inUse

TCP/IP模型包括：● 网络层● 网际层● 传输层● 应用层一、网络层是模型的最低层，负责将帧放进线路，或从线路中取下帧。TCP/IP的网络层对应着OSI的物理层和数据链路层。这也就是为什么这一层包含物理通信介质和在这些介质上传送帧的通信协议。二、网际层网际层（互联网层）：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。● ICMP网际控制消息协议：问题出现时向IP发送错误报告。我们平时用的ping用它。● IGMP网际分组管理协议：向路由器通知多播组成员的存在。广播不能跨路由器，路由器是隔离广播的，但它隔离不了多播，它可以跨路由器。● ARP地址解析协议：判断主机的硬件地址。三、传输层传输层是TCP/IP模型中非常特殊和重要的一层，它包括了OSI传输层、会话层、表示层和应用层的各部分功能，包括两个传输协议（TCP协议和UDP协议）在计算机之间提供通信对话。四、应用层应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。
以下非原创，仅供参考！ 下面以采用TCP/IP协议传送文件为例，说明TCP/IP的工作原理，其中应用层传输文件采用文件传输协议（FTP）。TCP/IP协议的工作流程如下：1.在源主机上，应用层将一串应用数据流传送给传输层。2.传输层将应用层的数据流截成分组，并加上TCP报头形成TCP段，送交网络层。3.在网络层给TCP段加上包括源、目的主机IP地址的IP报头，生成一个IP数据包，并将IP数据包送交链路层。4.链路层在其MAC帧的数据部分装上IP数据包，再加上源、目的主机的MAC地址和帧头，并根据其目的MAC地址，将MAC帧发往目的主机或IP路由器。5.在目的主机，链路层将MAC帧的帧头去掉，并将IP数据包送交网络层。6.网络层检查IP报头，如果报头中校验和与计算结果不一致，则丢弃该IP数据包；若校验和与计算结果一致，则去掉IP报头，将TCP段送交传输层。7.传输层检查顺序号，判断是否是正确的TCP分组，然后检查TCP报头数据。若正确，则向源主机发确认信息；若不正确或丢包，则向源主机要求重发信息。8.在目的主机，传输层去掉TCP报头，将排好顺序的分组组成应用数据流送给应用程序。这样目的主机接 收到的来自源主机的字节流，就像是直接接收来自源主机的字节流一样。
IP协议的工作原理: 三次握手原理 :TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接。第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN，同时自己也发送一个SYN包，即SYN+ACK包，此 时服务器进入SYN_RECV状态； 第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK，此包发送完毕，客户端和服务器进入 ESTABLISHED状态，完成三次握手。

在互联网上源主机的协议层与目的主机的同层协议通过下层提供的服务实现对话。在源和目的主机的同层实体称为对等实体(Peer entities)或叫对等进程，它们之间的对话实际上是在源主机上从上到下然后穿越网络到达目的主机后再从下到上到达相应层。下面以使用TCP协议传送文件(如FTP应用程序)为例说明了TCP/IP的工作原理。(1) 在源主机上应用层将一串字节流传给传输层；(2) 传输层将字节流分成TCP段，加上TCP包头交给互联网络(IP)层；(3) IP层生成一个包，将TCP段放人其数据域，并加上源和目的主机的IPIP包交给数据链路层；(4) 数据链路层在其帧的数据部分装IP包，发往日的主机或IP路由器；(5) 在目的主机，数据链路层将数据链路层帧头去掉，将IP包交给互联网层；(6) IP层检查IP包头，如果包头中的校验和与计算出来的不一致，则丢弃该包；(7) 如果校验和一致，IP层去掉IP头，将TCP段交给TCP层，TCP层检查顺序号来判断是否为正确的TCP段；(8) TCP层为TCP包头计算TCP头和数据。如果不对，TCP层丢弃这个包，若对，则向源主机发送确认；(9) 在目的主机，T

在了解连接池之前，我们需要对长、短链接建立初步认识。我们都知道，网络通信大部分都是基于TCP/IP协议，数据传输之前，双方通过“三次握手”建立连接，当数据传输完成之后，又通过“四次挥手”释放连接，以下是“三次握手”与“四次挥手”示意图：三次握手建立连接示意图：四次挥手释放连接示意图：长、短连接是相对通信时间而言的。长连接相对短连接而言，多了一个保持连接的过程，可以在一个连接上可以连续发送多个数据包，在连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发链路检测包。短连接的操作步骤是：建立连接——数据传输——关闭连接…建立连接——数据传输——关闭连接client向server发起连接请求，server接到请求，然后双方建立连接。client向server发送消息，server回应client，然后一次请求就完成了。这时候双方任意都可以发起close操作，不过一般都是client先发起close操作。上述可知，短连接一般只会在 client/server间传递一次请求操作。短连接的优点是：管理起来比较简单，存在的连接都是有用的连接，不需要额外的控制手段。长连接的操作步骤是：建立连接——数据传输…（保持连接）…数据传输——关闭连接client向server发起连接，server接受client连接，双方建立连接，client与server完成一次请求后，它们之间的连接并不会主动关闭，后续的读写操作会继续使用这个连接。TCP长连接保持的两种办法：自定义心跳消息头.，一般客户端主动发送到服务端，服务器接收后进行回应(也可以不回应)，以便能够侦测连接是否异常断开。通过设置TCP keepalive的属性，并设置发送底层心跳包的时间间隔。TCP keepalive是在底层定时发送心跳报文，服务器端接收到底层的心跳报文直接丢弃，不关心其内容。HTTP协议是无状态的，在HTTP/1.0中默认使用短连接，客户端和服务器每进行一次HTTP操作，浏览器就会重新建立一个HTTP会话。而从HTTP/1.1起，默认使用长连接，用以保持连接特性，使用长连接的HTTP协议，会在响应头加入这行代码：在使用长连接的情况下，当一个网页打开完成后，客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接不会关闭，客户端再次访问这个服务器时，会继续使用这一条已经建立的连接。Keep-Alive不会永久保持连接，它有一个保持时间，可以在不同的服务器软件中设定这个时间。实现长连接需要客户端和服务端都支持长连接。HTTP协议的长连接和短连接，实质上是TCP协议的长连接和短连接。基于TCP/IP协议，我们可以知道，频繁的连接创建和销毁都需要消耗资源，而连接池是将已经创建好的连接保存在池中，当有请求来时，直接使用已经创建好的连接进行访问，这样省略了创建连接和销毁连接的过程。这样性能上得到了提高。以数据库连接池为例，基本原理如下：连接池技术带来的好处：由于连接得到重用，避免了频繁创建、释放连接引起的大量性能开销。在减少系统消耗的基础上，另一方面也增进了系统运行环境的平稳性（减少内存碎片以及临时进程/线程的数量）。连接池在初始化过程中，往往已经创建了若干连接置于池中备用。此时连接的初始化工作均已完成。对于业务请求处理而言，直接利用现有可用连接，避免了连接初始化和释放过程的时间开销，从而缩减了系统整体响应时间。在较为完备的连接池实现中，可根据预先的连接占用超时设定，强制收回被占用连接。从而避免了常规连接操作中可能出现的资源泄漏。以PHP开发为例，基于PHP-FPM机制实现的Web服务，并不容易实现连接池，而常驻内存的开发框架，例如workerman、swoole 则可以简单实现连接池功能。PHP-FPM机制下的连接池需要借助第三方Proxy实现，例如：