面试官：为什么数据库连接很消耗资源？

数据与人 2023-12-19

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开发应用程序久了，总想刨根问底，尤其对一些有公共答案的问题。大家都能解释，但是追根究底，都解释不清。凡是都有为什么，而且用数字说明问题是最直观的。

本文主要想探究一下连接数据库的细节，尤其是在Web应用中要使用数据库来连接池，以免每次发送一次请求就重新建立一次连接。对于这个问题，答案都是一致的，建立数据库连接很耗时，但是这个耗时是都多少呢，又是分别在哪些方面产生的耗时呢？

本文以连接MySQL数据库为例，因为MySQL数据库是开源的，其通信协议是公开的，所以我们能够详细分析建立连接的整个过程。

在本文中，消耗资源的分析主要集中在网络上，当然，资源也包括内存、CPU等计算资源，使用的编程语言是Java，但是不排除编程语言也会有一定的影响。

首先先看一下连接数据库的Java代码，如下：

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

String name = "shine_user";
String password = "123";
String url = "jdbc:mysql://172.16.100.131:3306/clever_mg_test";
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, name, password);
// 之后程序终止，连接被强制关闭

然后通过Wireshark分析整个连接的建立过程，如下：

在上图中显示的连接过程中，可以看出MySQL的通信协议是基于TCP传输协议的，而且该协议是二进制协议，不是类似于HTTP的文本协议，其中建立连接的过程具体如下：

第1步：建立TCP连接，通过三次握手实现；
第2步：服务器发送给客户端握手信息，客户端响应该握手消息；
第3步：客户端发送认证包，用于用户验证，验证成功后，服务器返回OK响应，之后开始执行命令；

用户验证成功之后，会进行一些连接变量的设置，比如字符集、是否自动提交事务等，其间会有多次数据的交互。完成了这些步骤后，才会执行真正的数据查询和更新等操作。

在本文的测试中，只用了5行代码来建立连接，但是并没有通过该连接去执行任何操作，所以在程序执行完毕之后，连接不是通过Connection.close()
关闭的，而是由于程序执行完毕，导致进程终止，造成与数据库的连接异常关闭，所以最后会出现TCP的RST报文。在这个最简单的代码中，没有设置任何额外的连接属性，所以在设置属性上占用的时间可以认为是最少的（其实，虽然我们没有设置任何属性，但是驱动仍然设置了字符集、事务自动提交等，这取决于具体的驱动实现），所以整个连接所使用的时间可以认为是最少的。但从统计信息中可以看出，在不包括最后TCP的RST 报文时（因为该报文不需要服务器返回任何响应），但是其中仍需在客户端和服务器之间进行往返7次，也就是说完成一次连接，可以认为，数据在客户端和服务器之间需要至少往返7次，从时间上来看，从开始TCP的三次握手，到最终连接强制断开为止（不包括最后的RST报文），总共花费了：

10.416042 - 10.190799 = 0.225243s = 225.243ms！！！

这意味着，建立一次数据库连接需要225ms，而这还是还可以认为是最少的，当然花费的时间可能受到网络状况、数据库服务器性能以及应用代码是否高效的影响，但是这里只是一个最简单的例子，已经足够说明问题了！

由于上面是程序异常终止了，但是在正常的应用程序中，连接的关闭一般都是通过Connection.close()完成的，代码如下：

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

String name = "shine_user";
String password = "123";
String url = "jdbc:mysql://172.16.100.131:3306/clever_mg_test";
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, name, password);
conn.close();

这样的话，情况发生了变化，主要体现在与数据库连接的断开，如下图：

第1步：此时处于MySQL通信协议阶段，客户端发送关闭连接请求，而且不用等待服务端的响应；
第2步：TCP断开连接，4次挥手完成连接断开；

这里是完整地完成了从数据库连接的建立到关闭，整个过程花费了：

747.284311 - 747.100954 = 0.183357s = 183.357ms

这里可能也有网络状况的影响，比上述的225ms少了，但是也几乎达到了200ms的级别。

那么问题来了，想象一下这个场景，对于一个日活2万的网站来说，假设每个用户只会发送5个请求，那么一天就是10万个请求，对于建立数据库连接，我们保守一点计算为150ms好了，那么一天当中花费在建立数据库连接的时间有（还不包括执行查询和更新操作）：

100000 * 150ms = 15000000ms = 15000s = 250min = 4.17h

也就说每天花费在建立数据库连接上的时间已经达到4个小时，所以说数据库连接池是必须的嘛，而且当日活增加时，单单使用数据库连接池也不能完全保证你的服务能够正常运行，还需要考虑其他的解决方案：

缓存
SQL的预编译
负载均衡
……

当然这不是本文的主要内容，本文想要阐述的核心思想只有一个，数据库连接真的很耗时，所以不要频繁的建立连接。

来源：https://blog.csdn.net/lmy86263/article/details/76165714

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