1. 核心思想与解决的问题
2. 线程池详解
3. 数据库连接池详解
4. 两者核心区别与联系
5. 最佳实践与常见误区

核心思想与解决的问题

共同点：池化技术

两者都是“池化技术”（Pooling）的典型应用，其核心思想是：资源的创建和销毁是有成本的，为了避免频繁地创建和销毁资源，提前创建好一批资源放入“池”中，使用时从池中获取，用完后归还给池，而不是直接销毁。

不同点：解决的问题

线程池 详解

线程池是管理一组工作线程的工具，它有效地管理和复用线程,提高了程序的性能和稳定性。

1 核心优势

• 降低资源消耗：通过复用已存在的线程,降低了线程创建和销毁造成的开销。
• 提高响应速度：当任务到达时,任务可以不需要等待创建线程就能立即执行。
• 提高线程的可管理性：线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，线程池可以进行统一的分配、调优和监控。

2 Java 线程池实现 (java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor)

这是 Java 中最核心、最灵活的线程池实现,它通过构造函数的参数来配置线程池的行为。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler)

• corePoolSize (核心线程数)：
  • 线程池中长期存活的线程数量。
  • 即使它们处于空闲状态，也不会被回收，除非设置了 allowCoreThreadTimeOut。
• maximumPoolSize (最大线程数)：
  • 线程池中允许存在的最大线程数量。
  • 当任务队列满了，并且当前线程数小于 maximumPoolSize 时,线程池会创建新的线程来处理任务。
• keepAliveTime (线程空闲存活时间)：
  • 当线程池中的线程数量超过 corePoolSize 时,多余的空闲线程在等待新任务的最长时间。
  • 超过这个时间，多余的线程将被回收。unit 是时间单位。
• unit (存活时间单位)：TimeUnit 类型，如 TimeUnit.SECONDS。
• workQueue (工作队列)：
  • 用于存放等待执行的任务的阻塞队列。
  • 常见类型：LinkedBlockingQueue (无界队列), ArrayBlockingQueue (有界队列), SynchronousQueue (不存储元素的队列)。
• threadFactory (线程工厂)：
  • 用于创建新线程的工厂。
  • 可以自定义线程的名称、优先级、是否为守护线程等。
• handler (拒绝策略)：
  • 当任务队列满了，并且线程数达到 maximumPoolSize 时,对新提交的任务的处理方式。
  • 常见策略：
    • AbortPolicy (默认)：直接抛出 RejectedExecutionException 异常。
    • CallerRunsPolicy：由提交任务的线程自己来执行该任务。
    • DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务,然后尝试再次提交当前任务。
    • DiscardPolicy：直接丢弃任务,不做任何处理。

3 线程池工作流程

当一个新任务提交给线程池时,处理流程如下：

1. 如果当前运行的线程数 小于 corePoolSize,则创建一个新线程来执行任务。
2. 如果当前运行的线程数 等于 corePoolSize，但任务队列未满,则将任务放入队列中等待。
3. 如果任务队列已满，且当前运行的线程数 小于 maximumPoolSize,则创建一个新线程来处理这个任务。
4. 如果任务队列已满，且当前运行的线程数 等于 maximumPoolSize,则执行拒绝策略。

4 推荐使用：Executors 工具类

虽然 ThreadPoolExecutor 非常灵活，但为了方便使用，Java 提供了 Executors 工具类来快速创建预配置的线程池。

• Executors.newFixedThreadPool(n): 创建一个固定大小的线程池。corePoolSize 和 maximumPoolSize 相等,使用无界队列。
• Executors.newCachedThreadPool(): 创建一个可缓存的线程池。corePoolSize 为 0，maximumPoolSize 为 Integer.MAX_VALUE,适合处理大量短生命周期的任务。
• Executors.newSingleThreadExecutor(): 创建一个单线程的线程池,确保所有任务按顺序执行。
• ⚠️ 警告：Executors.newCachedThreadPool 和 Executors.newSingleThreadExecutor 在极端情况下（如任务提交速度远超处理速度）可能会导致队列无限增长，从而引发 OOM。在生产环境中，更推荐直接使用 ThreadPoolExecutor 进行精确控制。

数据库连接池 详解

数据库连接池负责管理和复用数据库连接,以减少建立和关闭连接所带来的性能开销。

1 核心优势

• 提高性能：复用已建立的连接，省去了每次建立连接的 TCP 握手、认证等过程,极大地提高了数据库操作的速度。
• 控制并发：限制与数据库的连接总数,防止因连接过多而压垮数据库服务器。
• 资源复用：避免了频繁创建和销毁连接对象所带来的资源浪费。

2 主流连接池实现

• HikariCP：目前性能最好的连接池，被 Spring Boot 2.x 及以后版本作为默认连接池，以其高性能、稳定性和简洁性著称。
• Druid：阿里巴巴开源的连接池，功能非常强大，除了高性能，还提供了强大的监控、统计和扩展功能（如防火墙、SQL 防注入等）。
• C3P0：一个老牌的连接池，曾经非常流行，但性能和功能现在不如 HikariCP 和 Druid。

3 连接池的核心配置参数 (以 HikariCP 为例)

• jdbcUrl: 数据库连接的 URL。
• username / password: 数据库用户名和密码。
• driverClassName: JDBC 驱动类名。
• maximumPoolSize: 连接池中最大连接数，这是最重要的参数，通常设置为 (核心数 * 2) + 有效磁盘数。
• minimumIdle: 连接池中保持的最小空闲连接数，通常设置为与 maximumPoolSize 相同,以保持池满。
• connectionTimeout: 等待连接池分配连接的最长时间（毫秒）,超时后将抛出异常。
• idleTimeout: 一个连接在池中最大空闲时间（毫秒）,超时后将被回收。
• maxLifetime: 一个连接在池中的最大存活时间（毫秒）,超时后将被强制回收。
• leakDetectionThreshold: 连接泄漏检测阈值，如果一个连接被获取后，超过这个时间没有被释放，HikariCP 会将其标记为泄漏并打印警告日志。

4 在 Spring Boot 中使用

在现代 Java 项目中，尤其是在 Spring Boot 框架下,使用数据库连接池非常简单。

1. 添加依赖：在 pom.xml 中添加数据库驱动（如 MySQL）和 Spring Data JPA/MyBatis 等依赖，Spring Boot 会自动为你配置好 HikariCP。

   <!-- MySQL 驱动 -->
   <dependency>
       <groupId>mysql</groupId>
       <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
       <scope>runtime</scope>
   </dependency>
   <!-- Spring Data JPA -->
   <dependency>
       <groupId>org.springframework.boot</groupId>
       <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
   </dependency>

2. 配置 application.properties：在配置文件中设置数据库连接信息，HikariCP 的配置会自动生效。

   
   （图片来源网络，侵删）

   # 数据源基本配置
   spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydb?useSSL=false&serverTimezone=UTC
   spring.datasource.username=root
   spring.datasource.password=password
   spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
   # HikariCP 连接池配置
   spring.datasource.hikari.maximum-pool-size=20
   spring.datasource.hikari.minimum-idle=10
   spring.datasource.hikari.idle-timeout=300000
   spring.datasource.hikari.max-lifetime=1200000
   spring.datasource.hikari.connection-timeout=20000

两者核心区别与联系

一句话总结它们的关系：

线程池中的线程去执行任务，当任务需要访问数据库时，这些线程会去数据库连接池中借用连接，用完后再归还。

最佳实践与常见误区

线程池

• 最佳实践：

  1. 避免使用 Executors 创建线程池：除非是简单的测试场景，推荐直接使用 ThreadPoolExecutor,明确指定所有参数。
  2. 根据业务特点配置参数：计算密集型任务和 I/O 密集型任务的 corePoolSize 和 maximumPoolSize 配置策略不同。
  3. 处理异常：提交给线程池的任务（Runnable 或 Callable）必须能正确处理异常，否则异常会被线程池“吞掉”，导致问题难以排查，推荐使用 try-catch 包裹任务逻辑。
  4. 合理设置拒绝策略：根据业务需求选择合适的拒绝策略，而不是简单地抛出异常，对于非核心业务，DiscardPolicy 可能是可接受的。

• 常见误区：

  1. 认为线程池越大越好：线程数并非越多越好，线程数过多会导致上下文切换开销急剧增加，反而降低性能，应根据 CPU 核心数和任务类型进行调优。
  2. 忽略任务队列的大小：使用无界队列（如 LinkedBlockingQueue）可能导致任务无限堆积，最终耗尽内存，引发 OOM。

数据库连接池

• 最佳实践：

  1. 使用高性能连接池：优先选择 HikariCP 或 Druid。
  2. 合理设置 maximumPoolSize：这个值需要与数据库服务器的配置相匹配，设置过大会压垮数据库，设置过小会成为应用瓶颈,需要通过压力测试来确定。
  3. 务必关闭连接：使用 try-with-resources 语句来确保 Connection, Statement, ResultSet 等资源在使用后能被正确关闭,防止连接泄漏。
  4. 监控连接池状态：利用 Druid 或 HikariCP 提供的监控功能，实时观察活跃连接数、空闲连接数、等待时间等指标,及时发现性能瓶颈或连接泄漏问题。

• 常见误区：

  1. 不设置连接超时：如果数据库宕机，应用可能会无限期地等待一个连接，导致所有线程挂起，必须设置 connectionTimeout。
  2. 忘记处理连接泄漏：由于代码错误（如未执行 conn.close()），连接没有被归还到池中，久而久之，池中可用连接被耗尽，应用无法再获取新连接,最终崩溃。
  3. 认为连接池越大越好：同线程池，连接数过多会耗尽数据库服务器的资源（内存、文件句柄等）,导致数据库响应缓慢甚至崩溃。

希望这份详细的讲解能帮助你彻底理解 Java 线程池和数据库连接池！