HikariCP 本质上就是一个数据库连接池。
创建和关闭数据库连接的开销很大，HikariCP 通过“池”来复用连接，减小开销。
- HikariCP 是目前最快的连接池。就连风靡一时的 boneCP 也停止维护，主动让位给它。SpringBoot 也把它设置为默认连接池。
- HikariCP 非常轻量。本文用到的 4.0.3 版本的 jar 包仅仅只有 156 KB，它的源码真的非常精炼。
本文将包含以下内容(因为篇幅较长，可根据需要选择阅读)：
- 如何使用 HikariCP（入门、JMX 等）
- 配置参数详解
- 源码分析
使用 HikariCP 获取连接对象，对用户数据进行简单的增删改查。
JDK：1.8.0_231
maven：3.6.3
IDE：Spring Tool Suite 4.6.1.RELEASE
mysql-connector-java：8.0.15
mysql：5.7.28
Hikari：4.0.3
项目类型 Maven Project，打包方式 jar。
<!-- test -->
<dependency>
<groupId>junit</groupId>
<artifactId>junit</artifactId>
<version>4.12</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
<!-- hikari -->
<dependency>
<groupId>com.zaxxer</groupId>
<artifactId>HikariCP</artifactId>
<version>4.0.3</version>
</dependency>
<!-- mysql驱动 -->
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>8.0.15</version>
</dependency>
<!-- log -->
<dependency>
<groupId>ch.qos.logback</groupId>
<artifactId>logback-core</artifactId>
<version>1.2.3</version>
<type>jar</type>
</dependency>
<dependency>
<groupId>ch.qos.logback</groupId>
<artifactId>logback-classic</artifactId>
<version>1.2.3</version>
<type>jar</type>
</dependency>本文使用配置文件的方式来配置 HikariCP，当然，我们也可以在代码中显式配置，但不提倡。因为是入门例子，这里我只给出了必需的参数，其他的参数后面会详细介绍。
jdbcUrl=jdbc:mysql://localhost:3306/github_demo?characterEncoding=utf8&serverTimezone=GMT%2B8
username=root
password=root初始化连接池时，我们可以在代码中显式指定配置文件，也可以通过启动参数配置。
// 加载配置文件，也可以无参构造并使用启动参数 hikaricp.configurationFile 指定配置文件（不推荐，后面会说原因）
HikariConfig config = new HikariConfig("/hikari2.properties");
HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource(config);初始化连接池之后，我们可以通过HikariDataSource.getConnection()方法获取连接对象，然后进行增删改查操作，这部分内容这里就不展示了。
开启 JMX 功能，并使用 jconsole 管理连接池。
在入门例子的基础上增加配置。这要设置 registerMbeans 为 true，JMX 功能就会开启。
#-------------JMX--------------------------------
# 是否开启 JMX
# 默认 false
registerMbeans=true
# 是否允许通过 JMX 挂起和恢复连接池
# 默认为 false
allowPoolSuspension=true
# 连接池名称。
# 默认自动生成
poolName=zzsCP为了查看具体效果，这里让主线程进入睡眠 20 分钟。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
HikariConfig config = new HikariConfig("/hikaricp_base.properties");
HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource(config);
Thread.sleep(20 * 60 * 1000);
dataSource.close();
}运行 main 方法，使用 JDK 的工具 jconsole 连接我们的项目，在 MBean 选项卡可以看到我们的连接池。接下里，我们可以进行这样的操作：
- 通过 PoolConfig 动态修改配置（只有部分参数允许修改）；
- 通过 Pool 获取连接池的连接数（活跃、空闲和所有）、获取等待连接的线程数、挂起和恢复连接池、丢弃未使用连接等。
想了解更多 JMX 功能可以参考我的博客文章： 如何使用JMX来管理程序？
相比其他连接池，HikariCP 的配置参数非常简单，其中有几个功能需要注意：
- HikariCP 借出连接时强制检查连接的活性，不像其他连接池一样可以选择不检查；
- 默认会检查 idleTimeout、maxLifetime，可以选择禁用，但不推荐；
- 默认不检查 keepaliveTime、leakDetectionThreshold，可以选择开启，推荐开启 leakDetectionThreshold 即可。
注意，这里 jdbcUrl 和 dataSourceClassName 二选一。
#-------------必需的参数--------------------------------
# JDBC 驱动中 DataSource 的实现类全限定类名。不支持 XA DataSource
# 如果指定， HikariCP 将使用 DataSouce.getConnection 获取连接而不是使用 DriverManager.getConnection，官方建议指定（mysql 除外）
# dataSourceClassName=
# 如果指定， HikariCP 将使用 DriverManager.getConnection 获取连接而不是使用 DataSouce.getConnection
jdbcUrl=jdbc:mysql://localhost:3306/github_demo?characterEncoding=utf8&serverTimezone=GMT%2B8
# 用户名和密码
username=root
password=root# 从池中借出的连接是否默认自动提交事务
# 默认 true
autoCommit=true
# 当我从池中借出连接时，愿意等待多长时间。如果超时，将抛出 SQLException
# 默认 30000 ms，最小值 250 ms。支持 JMX 动态修改
connectionTimeout=30000
# 一个连接在池里闲置多久时会被抛弃
# 当 minimumIdle < maximumPoolSize 才生效
# 默认值 600000 ms，最小值为 10000 ms，0表示禁用该功能。支持 JMX 动态修改
idleTimeout=600000
# 多久检查一次连接的活性
# 检查时会先把连接从池中拿出来（空闲的话），然后调用isValid()或执行connectionTestQuery来校验活性，如果通过校验，则放回池里。
# 默认 0 （不启用），最小值为 30000 ms，必须小于 maxLifetime。支持 JMX 动态修改
keepaliveTime=0
# 当一个连接存活了足够久，HikariCP 将会在它空闲时把它抛弃
# 默认 1800000 ms，最小值为 30000 ms，0 表示禁用该功能。支持 JMX 动态修改
maxLifetime=1800000
# 用来检查连接活性的 sql，要求是一个查询语句，常用select 'x'
# 如果驱动支持 JDBC4.0，建议不设置，这时默认会调用 Connection.isValid() 来检查，该方式会更高效一些
# 默认为空
# connectionTestQuery=
# 池中至少要有多少空闲连接。
# 当空闲连接 < minimumIdle，总连接 < maximumPoolSize 时，将新增连接
# 默认等于 maximumPoolSize。支持 JMX 动态修改
minimumIdle=5
# 池中最多容纳多少连接（包括空闲的和在用的）
# 默认为 10。支持 JMX 动态修改
maximumPoolSize=10
# 用于记录连接池各项指标的 MetricRegistry 实现类
# 默认为空，只能通过代码设置
# metricRegistry=
# 用于报告连接池健康状态的 HealthCheckRegistry 实现类
# 默认为空，只能通过代码设置
# healthCheckRegistry=
# 连接池名称。
# 默认自动生成
poolName=zzsCP# 如果启动连接池时不能成功初始化连接，是否快速失败 TODO
# >0 时，会尝试获取连接。如果获取时间超过指定时长，不会开启连接池，并抛出异常
# =0 时，会尝试获取并验证连接。如果获取成功但验证失败则不开启池，但是如果获取失败还是会开启池
# <0 时，不管是否获取或校验成功都会开启池。
# 默认为 1
initializationFailTimeout=1
# 是否在事务中隔离 HikariCP 自己的查询。
# autoCommit 为 false 时才生效
# 默认 false
isolateInternalQueries=false
# 是否允许通过 JMX 挂起和恢复连接池
# 默认为 false
allowPoolSuspension=false
# 当连接从池中取出时是否设置为只读
# 默认值 false
readOnly=false
# 是否开启 JMX
# 默认 false
registerMbeans=true
# 数据库 catalog
# 默认由驱动决定
# catalog=
# 在每个连接创建后、放入池前，需要执行的初始化语句
# 如果执行失败，该连接会被丢弃
# 默认为空
# connectionInitSql=
# JDBC 驱动使用的 Driver 实现类
# 一般根据 jdbcUrl 判断就行，报错说找不到驱动时才需要加
# 默认为空
# driverClassName=
# 连接的默认事务隔离级别
# 默认值为空，由驱动决定
# transactionIsolation=
# 校验连接活性允许的超时时间
# 默认 5000 ms，最小值为 250 ms，要求小于 connectionTimeout。支持 JMX 动态修改
validationTimeout=5000
# 连接对象可以被借出多久
# 默认 0（不开启），最小允许值为 2000 ms。支持 JMX 动态修改
leakDetectionThreshold=0
# 直接指定 DataSource 实例，而不是通过 dataSourceClassName 来反射构造
# 默认为空，只能通过代码设置
# dataSource=
# 数据库 schema
# 默认由驱动决定
# schema=
# 指定连接池获取线程的 ThreadFactory 实例
# 默认为空，只能通过代码设置
# threadFactory=
# 指定连接池开启定时任务的 ScheduledExecutorService 实例（建议设置setRemoveOnCancelPolicy(true)）
# 默认为空，只能通过代码设置
# scheduledExecutor=
# JNDI 配置的数据源名
# 默认为空
# dataSourceJndiName=HikariCP 的源码少且精，可读性非常高。如果你没见过像诗一样的代码，可以来看看 HikariCP。
提醒一下，在阅读 HiakriCP 源码之前，需要掌握CopyOnWriteArrayList、AtomicInteger、SynchronousQueue、Semaphore、AtomicIntegerFieldUpdater、LockSupport等 JDK 自带类的使用。
注意，考虑到篇幅和可读性，以下代码经过删减。
数据库连接池已经发展了很久了，也算是比较成熟的技术，使用比较广泛的类库有 boneCP、DBCP、C3P0、Druid 等等。眼看着数据库连接池已经发展到了瓶颈，所谓的性能提升也仅仅是一些代码细节的优化，这个时候，HikariCP 出现并快速地火了起来，与其他连接池相比，它的快不是普通的快，而是跨越性的快。下面是 JMH 测试的结果（[测试项目地址](brettwooldridge/HikariCP-benchmark: JHM benchmarks for JDBC Connection Pools (github.com))）。
HikariCP 为什么快？我看网上有很多的解释，例如，大量使用 JDK 并发包的工具来避免粗颗粒度的锁、FastList 等自定义类的使用、动态代理类等等。我觉得，这些都不是主要原因。
HikariCP 之所以快，更多的还是由于抽象层面的优化。
连接池，顾名思义，就是一个存放连接对象的池塘。几乎所有的连接池都会从代码层面抽象出一个池塘。池里的连接数量不是一成不变的，例如，连接失效了需要移除、新连接创建、用户借出或归还连接，等等，总结起来，对连接池的操作不外乎四个：borrow、return、add、remove。
连接池一般是这样设计的：borrow、remove 动作会将连接从池塘里拿出来，add、return 动作则会往池塘里添加连接。我把这种模型称为“传统模型”。
“传统模型”是比较中规中矩的模型，从抽象层面讲，它非常符合我们的现实生活，例如，某人借走我的钱，钱就不在我的钱包里了。我们熟知的 DBCP、C3P0、Druid 等等都是基于“传统模型”开发的。
但是 HikariCP 就不一样了，它没有走老路，而是优化了“传统模型”，让连接池真正意义地实现了提速。
在“传统模型”中，borrow、return、add、remove 四个动作都需要加同一把锁，即同一时刻只允许一个线程操作池，并发高时线程切换将非常频繁。因为多个线程操作同一个池塘，连接出入池需要加锁来保证线程安全。针对这一点，我们是不是能做些什么呢？
HikariCP 是这样做的，borrow 的连接不会从池塘里取出，而是打上“已借出”的标记，return 的时候，再把这个连接的“已借出”标记去掉。我把这种做法称为“标记模型”。“标记模型”可以实现 borrow 和 return 动作不加锁。具体怎么做到的呢？
首先，我要 borrow 时，我需要看看池塘里哪一个连接可以借出。这里就涉及到读连接池的操作，因为池塘里的连接数量不是一成不变的，为了一致性，我们就必须加锁。但是，HikariCP 没有加，为什么呢？因为 HikariCP 容忍了读的不一致。borrow 的时候，我们实际上读的不是真正的池塘，而是当前池塘的一份快照。我们看看 HikariCP 存放连接的地方，是一个CopyOnWriteArrayList对象，我们知道，CopyOnWriteArrayList是一个写安全、读不安全的集合。
public class ConcurrentBag<T extends IConcurrentBagEntry> implements AutoCloseable {
// 存放连接的集合
private final CopyOnWriteArrayList<T> sharedList;
}接着，当我们找到了一个可借出的连接时，需要给它打上借出的标记。注意，这时有可能出现多个线程都想给它打标记的情况，该怎么办呢？难道要加锁了吗？别忘了我们可以用 CAS 机制来更新连接的标记，这个时候就不需要加锁了。看看 HikariCP 就是这么实现的。
public T borrow(long timeout, final TimeUnit timeUnit) throws InterruptedException {
final int waiting = waiters.incrementAndGet();
try {
for (T bagEntry : sharedList) {
if (bagEntry.compareAndSet(STATE_NOT_IN_USE, STATE_IN_USE)) {
return bagEntry;
}
}
return null;
}
finally {
waiters.decrementAndGet();
}
}于是，在“标记模型”里，只有 add 和 remove 才需要加锁，borrow 和 return 不需要加锁。通过这种颠覆式的设计，连接池的性能得到极大的提高。
这就是我认为的 HikariCP 快的最主要原因。
那么，我们来看看 HikariCP 的源码吧。
HikariCP 的类不多，最主要的就这几个，如图。不难发现，这种类结构和 DBCP2 很像。
这几个类可以分成四个部分：
- 用户接口。用户一般会使用
DataSource.getConnection()来获取连接对象。 - JMX 支持。
- 配置信息。使用
HikariConfig加载配置文件，或手动配置HikariConfig的参数，它一般会作为入参来构造HikariDataSource对象； - 连接池。获取连接的过程为
HikariDataSource.getConnection()->HikariPool.getConnection()->ConcurrentBag.borrow(long, TimeUnit)。需要注意的是，ConcurrentBag才是真正的连接池，而HikariPool是用来管理连接池的。
ConcurrentBag可以算是 HikariCP 最核心的一个类，它是 HikariCP 底层真正的连接池，上面说的“标记模型”只要就是靠它来实现的。如果大家不想看太多代码的话，只看它就足够了。
在设计上，ConcurrentBag是一个比较通用的资源池，它可以是数据库连接的池，也可以是其他对象的池，只要存放的资源对象实现了IConcurrentBagEntry接口即可。所以，如果我们的项目中需要自己构建池的话，可以直接拿这个现成的组件来用。
public class ConcurrentBag<T extends IConcurrentBagEntry> implements AutoCloseable {
private final CopyOnWriteArrayList<T> sharedList;
}下面简单介绍下ConcurrentBag的几个字段：
| 属性 | 描述 |
|---|---|
| CopyOnWriteArrayList sharedList | 存放着状态为使用中、未使用和保留三种状态的资源对象 |
| ThreadLocal threadList | 存放着当前线程归还的资源对象 |
| SynchronousQueue handoffQueue | 这是一个无容量的阻塞队列，出队和入队都可以选择是否阻塞 |
| AtomicInteger waiters | 当前等待获取元素的线程数 |
这几个字段在ConcurrentBag中如何使用呢，这里拿borrow方法来说明下：
public T borrow(long timeout, final TimeUnit timeUnit) throws InterruptedException
{
// 1. 首先从threadList获取资源
final List<Object> list = threadList.get();
for (int i = list.size() - 1; i >= 0; i--) {
final Object entry = list.remove(i);
final T bagEntry = weakThreadLocals ? ((WeakReference<T>) entry).get() : (T) entry;
if (bagEntry != null && bagEntry.compareAndSet(STATE_NOT_IN_USE, STATE_IN_USE)) {
return bagEntry;
}
}
// 等待获取连接的线程数+1
final int waiting = waiters.incrementAndGet();
try {
// 2.如果还没获取到，会从sharedList中获取对象
for (T bagEntry : sharedList) {
if (bagEntry.compareAndSet(STATE_NOT_IN_USE, STATE_IN_USE)) {
// 这一步我不是很懂，好像可有可无
if (waiting > 1) {
listener.addBagItem(waiting - 1);
}
return bagEntry;
}
}
// 从sharedList中获取不到资源，通知监听器创建资源（不一定会创建）
listener.addBagItem(waiting);
// 3.如果还没获取到，会堵塞等待空闲连接
timeout = timeUnit.toNanos(timeout);
do {
final long start = currentTime();
// 这里会出现三种情况，
// 1.超时，返回null
// 2.获取到资源，但状态为正在使用，继续循环
// 3.获取到资源，元素状态为未使用，修改为已使用并返回
final T bagEntry = handoffQueue.poll(timeout, NANOSECONDS);
if (bagEntry == null || bagEntry.compareAndSet(STATE_NOT_IN_USE, STATE_IN_USE)) {
return bagEntry;
}
timeout -= elapsedNanos(start);
} while (timeout > 10_000);
// 4.超时了还是没有获取到，返回null
return null;
}
finally {
// 等待获取连接的线程数-1
waiters.decrementAndGet();
}
}在上面的方法中，唯一会造成线程阻塞的就是handoffQueue.poll(timeout, NANOSECONDS)，除此之外，我们没有看到任何的 synchronized 和 lock。
除了ConcurrentBag，HikariPool也是一个比较重要的类，它用来管理连接池。
HikariPool 的几个字段说明如下：
| 属性类型和属性名 | 说明 |
|---|---|
| DataSource dataSource | 用于获取原生连接对象的数据源。一般我们不指定的话，使用的是DriverDataSource |
| ThreadPoolExecutor addConnectionExecutor | 执行创建连接任务的线程池。只开启一个线程执行任务。 |
| ThreadPoolExecutor closeConnectionExecutor | 执行关闭原生连接任务的线程池。只开启一个线程执行任务。 |
| ScheduledExecutorService houseKeepingExecutorService | 用于执行检查 idleTimeout、leakDetectionThreshold、keepaliveTime、maxLifetime 等任务的线程池。 |
为了更清晰地理解上面几个字段的含义，我简单画了个图，不是很严谨，将就看下吧。在这个图中，客户端线程可以调用进行 borrow、requite 和 remove 操作，houseKeepingExecutorService 线程可以调用进行 remove 操作，只有 addConnectionExecutor 可以进行 add 操作。
掌握了上面的两个类，HikariCP 的整个源码视图应该就比较完整了。下面再说一些有趣的地方。
在下面的代码中，HikariDataSource里竟然有两个HikariPool。
public class HikariDataSource extends HikariConfig implements DataSource, Closeable
{
private final HikariPool fastPathPool;
private volatile HikariPool pool;
}为什么要这样做呢？
首先，从性能方面考虑，使用 fastPathPool 来创建连接会比 pool 更好一些，因为 pool 被 volatile 修饰了，为了保证可见性不能使用缓存。那为什么还要用到 pool 呢？
我们打开HikariDataSource.getConnection()，可以看到，pool 的存在可以用来支持双重检查锁。这里我比较好奇的是，为什么不把 HikariPool的引用给 fastPathPool？？这个问题大家感兴趣可以研究一下。
public Connection getConnection() throws SQLException
{
if (fastPathPool != null) {
return fastPathPool.getConnection();
}
HikariPool result = pool;
if (result == null) {
synchronized (this) {
result = pool;
if (result == null) {
validate();
pool = result = new HikariPool(this);
this.seal();
}
}
}
return result.getConnection();
}其实，这两个HikariPool对象有两种取值情况：
取值一：fastPathPool = pool = new HikariPool(this)。当通过有参构造new HikariDataSource(HikariConfig configuration)来创建HikariDataSource就会出现这样取值；
取值二：fastPathPool = null;pool = new HikariPool(this)。当通过无参构造new HikariDataSource()来创建HikariDataSource就会出现这样取值。
所以，我更推荐使用new HikariDataSource(HikariConfig configuration)的方式，因为这样做的话，我们将使用 fastPathPool 来获取连接。
HikariCP 加载配置的代码非常简洁。我们直接从PropertyElf.setTargetFromProperties(Object, Properties)方法开始看，如下。
// 这个方法就是将properties的参数设置到HikariConfig中
public static void setTargetFromProperties(final Object target, final Properties properties)
{
if (target == null || properties == null) {
return;
}
// 获取HikariConfig的所有方法
List<Method> methods = Arrays.asList(target.getClass().getMethods());
properties.forEach((key, value) -> {
// 如果是dataSource.*的参数，直接加入到dataSourceProperties属性
if (target instanceof HikariConfig && key.toString().startsWith("dataSource.")) {
((HikariConfig) target).addDataSourceProperty(key.toString().substring("dataSource.".length()), value);
}
else {
// 找到参数对应的setter方法并赋值
setProperty(target, key.toString(), value, methods);
}
});
}相比其他类库（尤其是 druid），HikariCP 加载配置的过程非常简洁，不需要按照参数名一个个地加载，这样后期会更好维护。当然，这种方式我们也可以运用到实际项目中。
另外，配置 HikariCP 的时候不允许写错参数或者添加一些无关的参数，否则会因为找不到对应的 setter 方法而报错。
以上基本讲完 HikariCP 的源码。后续发现其他有趣的地方再做补充，也欢迎大家指正不足的地方。
最后，感谢阅读。
2021-05-20 修改
本文为原创文章，转载请附上原文出处链接： https://www.cnblogs.com/ZhangZiSheng001/p/12329937.html