Python封裝數據庫連接池詳解
前言：
線程安全問題：當2個線程同時用到線程池時，會同時創建2個線程池。如果多個線程，錯開用到線程池，就隻會創建一個線程池，會共用一個線程池。我用的註解方式的單例模式，感覺就是這個註解的單例方式，解決瞭多線程問題，但是沒解決線程安全問題，需要優化這個單例模式。
主要通過 PooledDB 模塊實現。
一、數據庫封裝
1.1數據庫基本配置
db_config.py
# -*- coding: UTF-8 -*- import pymysql # 數據庫信息 DB_TEST_HOST = "127.0.0.1" DB_TEST_PORT = 3308 DB_TEST_DBNAME = "bt" DB_TEST_USER = "root" DB_TEST_PASSWORD = "123456" # 數據庫連接編碼 DB_CHARSET = "utf8" # mincached : 啟動時開啟的閑置連接數量(缺省值 0 開始時不創建連接) DB_MIN_CACHED = 5 # maxcached : 連接池中允許的閑置的最多連接數量(缺省值 0 代表不閑置連接池大小) DB_MAX_CACHED = 0 # maxshared : 共享連接數允許的最大數量(缺省值 0 代表所有連接都是專用的)如果達到瞭最大數量,被請求為共享的連接將會被共享使用 DB_MAX_SHARED = 5 # maxconnecyions : 創建連接池的最大數量(缺省值 0 代表不限制) DB_MAX_CONNECYIONS = 300 # blocking : 設置在連接池達到最大數量時的行為(缺省值 0 或 False 代表返回一個錯誤<toMany......> 其他代表阻塞直到連接數減少,連接被分配) DB_BLOCKING = True # maxusage : 單個連接的最大允許復用次數(缺省值 0 或 False 代表不限制的復用).當達到最大數時,連接會自動重新連接(關閉和重新打開) DB_MAX_USAGE = 0 # setsession : 一個可選的SQL命令列表用於準備每個會話，如["set datestyle to german", ...] DB_SET_SESSION = None # creator : 使用連接數據庫的模塊 DB_CREATOR = pymysql
設置連接池最大最小為5個。則啟動連接池時，就會建立5個連接。
1.2 編寫單例模式註解
singleton.py
#單例模式函數，用來修飾類
def singleton(cls,*args,**kw):
instances = {}
def _singleton():
if cls not in instances:
instances[cls] = cls(*args,**kw)
return instances[cls]
return _singleton
1.3 構建連接池
db_dbutils_init.py
from dbutils.pooled_db import PooledDB
import db_config as config
# import random
from singleton import singleton
"""
@功能：創建數據庫連接池
"""
class MyConnectionPool(object):
# 私有屬性
# 能通過對象直接訪問，但是可以在本類內部訪問；
__pool = None
# def __init__(self):
# self.conn = self.__getConn()
# self.cursor = self.conn.cursor()
# 創建數據庫連接conn和遊標cursor
def __enter__(self):
self.conn = self.__getconn()
self.cursor = self.conn.cursor()
# 創建數據庫連接池
def __getconn(self):
if self.__pool is None:
# i = random.randint(1, 100)
# print("創建線程池的數量"+str(i))
self.__pool = PooledDB(
creator=config.DB_CREATOR,
mincached=config.DB_MIN_CACHED,
maxcached=config.DB_MAX_CACHED,
maxshared=config.DB_MAX_SHARED,
maxconnections=config.DB_MAX_CONNECYIONS,
blocking=config.DB_BLOCKING,
maxusage=config.DB_MAX_USAGE,
setsession=config.DB_SET_SESSION,
host=config.DB_TEST_HOST,
port=config.DB_TEST_PORT,
user=config.DB_TEST_USER,
passwd=config.DB_TEST_PASSWORD,
db=config.DB_TEST_DBNAME,
use_unicode=False,
charset=config.DB_CHARSET
)
return self.__pool.connection()
# 釋放連接池資源
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
self.cursor.close()
self.conn.close()
# 關閉連接歸還給鏈接池
# def close(self):
# self.cursor.close()
# self.conn.close()
# 從連接池中取出一個連接
def getconn(self):
conn = self.__getconn()
cursor = conn.cursor()
return cursor, conn
# 獲取連接池,實例化
@singleton
def get_my_connection():
return MyConnectionPool()
1.4 封裝Python操作MYSQL的代碼
mysqlhelper.py
import time
from db_dbutils_init import get_my_connection
"""執行語句查詢有結果返回結果沒有返回0；增/刪/改返回變更數據條數，沒有返回0"""
class MySqLHelper(object):
def __init__(self):
self.db = get_my_connection() # 從數據池中獲取連接
#
# def __new__(cls, *args, **kwargs):
# if not hasattr(cls, 'inst'): # 單例
# cls.inst = super(MySqLHelper, cls).__new__(cls, *args, **kwargs)
# return cls.inst
# 封裝執行命令
def execute(self, sql, param=None, autoclose=False):
"""
【主要判斷是否有參數和是否執行完就釋放連接】
:param sql: 字符串類型，sql語句
:param param: sql語句中要替換的參數"select %s from tab where id=%s" 其中的%s就是參數
:param autoclose: 是否關閉連接
:return: 返回連接conn和遊標cursor
"""
cursor, conn = self.db.getconn() # 從連接池獲取連接
count = 0
try:
# count : 為改變的數據條數
if param:
count = cursor.execute(sql, param)
else:
count = cursor.execute(sql)
conn.commit()
if autoclose:
self.close(cursor, conn)
except Exception as e:
pass
return cursor, conn, count
# 釋放連接
def close(self, cursor, conn):
"""釋放連接歸還給連接池"""
cursor.close()
conn.close()
# 查詢所有
def selectall(self, sql, param=None):
cursor = None
conn = None
count = None
try:
cursor, conn, count = self.execute(sql, param)
res = cursor.fetchall()
return res
except Exception as e:
print(e)
self.close(cursor, conn)
return count
# 查詢單條
def selectone(self, sql, param=None):
cursor = None
conn = None
count = None
try:
cursor, conn, count = self.execute(sql, param)
res = cursor.fetchone()
self.close(cursor, conn)
return res
except Exception as e:
print("error_msg:", e.args)
self.close(cursor, conn)
return count
# 增加
def insertone(self, sql, param):
cursor = None
conn = None
count = None
try:
cursor, conn, count = self.execute(sql, param)
# _id = cursor.lastrowid() # 獲取當前插入數據的主鍵id，該id應該為自動生成為好
conn.commit()
self.close(cursor, conn)
return count
except Exception as e:
print(e)
conn.rollback()
self.close(cursor, conn)
return count
# 增加多行
def insertmany(self, sql, param):
"""
:param sql:
:param param: 必須是元組或列表[(),()]或（（），（））
:return:
"""
cursor, conn, count = self.db.getconn()
try:
cursor.executemany(sql, param)
conn.commit()
return count
except Exception as e:
print(e)
conn.rollback()
self.close(cursor, conn)
return count
# 刪除
def delete(self, sql, param=None):
cursor = None
conn = None
count = None
try:
cursor, conn, count = self.execute(sql, param)
self.close(cursor, conn)
return count
except Exception as e:
print(e)
conn.rollback()
self.close(cursor, conn)
return count
# 更新
def update(self, sql, param=None):
cursor = None
conn = None
count = None
try:
cursor, conn, count = self.execute(sql, param)
conn.commit()
self.close(cursor, conn)
return count
except Exception as e:
print(e)
conn.rollback()
self.close(cursor, conn)
return count
# if __name__ == '__main__':
# db = MySqLHelper()
# sql = "SELECT SLEEP(10)"
# db.execute(sql)
# time.sleep(20)
# TODO 查詢單條
# sql1 = 'select * from userinfo where name=%s'
# args = 'python'
# ret = db.selectone(sql=sql1, param=args)
# print(ret) # (None, b'python', b'123456', b'0')
# TODO 增加單條
# sql2 = 'insert into hotel_urls(cname,hname,cid,hid,url) values(%s,%s,%s,%s,%s)'
# ret = db.insertone(sql2, ('1', '2', '1', '2', '2'))
# print(ret)
# TODO 增加多條
# sql3 = 'insert into userinfo (name,password) VALUES (%s,%s)'
# li = li = [
# ('分省', '123'),
# ('到達','456')
# ]
# ret = db.insertmany(sql3,li)
# print(ret)
# TODO 刪除
# sql4 = 'delete from userinfo WHERE name=%s'
# args = 'xxxx'
# ret = db.delete(sql4, args)
# print(ret)
# TODO 更新
# sql5 = r'update userinfo set password=%s WHERE name LIKE %s'
# args = ('993333993', '%old%')
# ret = db.update(sql5, args)
# print(ret)
二、連接池測試
修改 db_dbutils_init.py 文件，在創建連接池def __getconn(self):方法下，加一個打印隨機數，方便將來我們定位是否時單例的線程池。
修改後的db_dbutils_init.py 文件：
from dbutils.pooled_db import PooledDB
import db_config as config
import random
from singleton import singleton
"""
@功能：創建數據庫連接池
"""
class MyConnectionPool(object):
# 私有屬性
# 能通過對象直接訪問，但是可以在本類內部訪問；
__pool = None
# def __init__(self):
# self.conn = self.__getConn()
# self.cursor = self.conn.cursor()
# 創建數據庫連接conn和遊標cursor
def __enter__(self):
self.conn = self.__getconn()
self.cursor = self.conn.cursor()
# 創建數據庫連接池
def __getconn(self):
if self.__pool is None:
i = random.randint(1, 100)
print("線程池的隨機數"+str(i))
self.__pool = PooledDB(
creator=config.DB_CREATOR,
mincached=config.DB_MIN_CACHED,
maxcached=config.DB_MAX_CACHED,
maxshared=config.DB_MAX_SHARED,
maxconnections=config.DB_MAX_CONNECYIONS,
blocking=config.DB_BLOCKING,
maxusage=config.DB_MAX_USAGE,
setsession=config.DB_SET_SESSION,
host=config.DB_TEST_HOST,
port=config.DB_TEST_PORT,
user=config.DB_TEST_USER,
passwd=config.DB_TEST_PASSWORD,
db=config.DB_TEST_DBNAME,
use_unicode=False,
charset=config.DB_CHARSET
)
return self.__pool.connection()
# 釋放連接池資源
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
self.cursor.close()
self.conn.close()
# 關閉連接歸還給鏈接池
# def close(self):
# self.cursor.close()
# self.conn.close()
# 從連接池中取出一個連接
def getconn(self):
conn = self.__getconn()
cursor = conn.cursor()
return cursor, conn
# 獲取連接池,實例化
@singleton
def get_my_connection():
return MyConnectionPool()
開始測試：
場景一：同一個實例，執行2次sql
from mysqlhelper import MySqLHelper
import time
if __name__ == '__main__':
sql = "SELECT SLEEP(10)"
sql1 = "SELECT SLEEP(15)"
db = MySqLHelper()
db.execute(sql)
db.execute(sql1)
time.sleep(20)
在數據庫中，使用 show processlist;
show processlist;
當執行第一個sql時。數據庫連接顯示。
當執行第二個sql時。數據庫連接顯示：
當執行完sql，程序sleep時。數據庫連接顯示：
程序打印結果：
線程池的隨機數43
由以上可以得出結論：
線程池啟動後，生成瞭5個連接。執行第一個sql時，使用瞭1個連接。執行完第一個sql後，使用瞭另外1個連接。 這是一個線性的，線程池中一共5個連接，但是每次執行，隻使用瞭其中一個。
有個疑問，連接池如果不支持並發是不是就毫無意義？
如上，雖然開瞭線程池5個連接，但是每次執行sql，隻用到瞭一個連接。那為何不設置線程池大小為1呢？設置線程池大小的意義何在呢？（如果在非並發的場景下，是不是設置大小無意義？）
相比於不用線程池的優點：
如果不用線程池，則每次執行一個sql都要創建、斷開連接。 像我們這樣使用連接池，不用反復創建、斷開連接，拿現成的連接直接用就好瞭。
場景二：依次創建2個實例，各自執行sql
from mysqlhelper import MySqLHelper
import time
if __name__ == '__main__':
db = MySqLHelper()
db1 = MySqLHelper()
sql = "SELECT SLEEP(10)"
sql1 = "SELECT SLEEP(15)"
db.execute(sql)
db1.execute(sql1)
time.sleep(20)
第一個實例db，執行sql。線程池啟動瞭5個連接
第二個實例db1，執行sql：
程序睡眠時，一共5個線程池：
打印結果：
結果證明：
雖然我們依次創建瞭2個實例，但是（1）創建線程池的打印結果，隻打印1次，且從始至終，線程池一共隻啟動瞭5個連接，且連接的id沒有發生改變，說明一直是這5個連接。
證明，我們雖然創建瞭2個實例，但是這2個實例其實是一個實例。（單例模式是生效的）
場景三：啟動2個線程，但是線程在創建連接池實例時，有時間間隔
import threading
from mysqlhelper import MySqLHelper
import time
def sl1():
time.sleep(2)
db = MySqLHelper()
sql = "SELECT SLEEP(6)"
db.execute(sql)
def sl2():
time.sleep(4)
db = MySqLHelper()
sql = "SELECT SLEEP(15)"
db.execute(sql)
if __name__ == '__main__':
threads = []
t1 = threading.Thread(target=sl1)
threads.append(t1)
t2 = threading.Thread(target=sl2)
threads.append(t2)
for t in threads:
t.setDaemon(True)
t.start()
time.sleep(20)
2個線程間隔瞭2秒。
觀察數據庫的連接數量：
打印結果：
在並發執行2個sql時，共用瞭這5個連接，且打印結果隻打印瞭一次，說明雖然並發創建瞭2次實例，但真正隻創建瞭一個連接池。
場景四：啟動2個線程，線程在創建連接池實例時，沒有時間間隔
import threading
from mysqlhelper import MySqLHelper
import time
if __name__ == '__main__':
db = MySqLHelper()
sql = "SELECT SLEEP(6)"
sql1 = "SELECT SLEEP(15)"
threads = []
t1 = threading.Thread(target=db.execute, args=(sql,))
threads.append(t1)
t2 = threading.Thread(target=db.execute, args=(sql1,))
threads.append(t2)
for t in threads:
t.setDaemon(True)
t.start()
time.sleep(20)
觀察數據庫連接 ：
打印結果：
結果表明：
終端打印瞭2次，數據庫建立瞭10個連接，說明創建瞭2個線程池。這樣的單例模式，存在線程安全問題。
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