【Qt】 数据库连接池

Qt 数据库连接池

一、核心流程拆解（5步）

1. 初始化连接池（init）

   • 接收数据库配置（类型、IP、端口、账号密码等）及连接池参数（最大连接数、最小空闲连接数）。
   • 预先创建minIdleConnections个空闲连接，存入队列m_connections，并记录总连接数m_totalConnections。
   • 标记连接池为“已初始化”（m_isInitialized = true）。

2. 获取连接（acquireConnection）

   • 若连接池未初始化，直接返回无效连接。
   • 优先从队列中取空闲连接，通过isConnectionValid验证有效性（执行SELECT 1检查连接是否存活）：
     • 有效则直接返回；
     • 无效则销毁该连接（总连接数减1），继续尝试取其他连接。
   • 若队列无可用连接且总连接数未达maxConnections，调用createConnection创建新连接，总连接数加1并返回。
   • 若连接数达上限，通过QWaitCondition阻塞等待（超时退出），直到有连接被释放。

3. 释放连接（releaseConnection）

   • 若连接无效（未打开），直接销毁（总连接数减1）。
   • 若总连接数超上限或空闲连接数已达minIdleConnections，销毁该连接（总连接数减1）。
   • 否则将连接放回队列m_connections，并通过QWaitCondition::wakeOne唤醒一个等待连接的线程。

4. 关闭所有连接（closeAllConnections）

   • 遍历队列中所有空闲连接，关闭连接并通过QSqlDatabase::removeDatabase彻底移除。
   • 重置总连接数为0，标记连接池为“未初始化”。

5. 辅助功能

   • createConnection：生成唯一连接名，创建QSqlDatabase实例并打开连接（失败则清理无效连接）。
   • isConnectionValid：通过执行SELECT 1检查连接是否存活（避免使用已断开的连接）。

二、核心知识点

1. 线程同步机制

   • QMutex：保证连接池操作（获取/释放连接、初始化）的线程安全，避免多线程并发冲突。
   • QWaitCondition：当连接池无可用连接时，阻塞等待线程（wait）；当连接被释放时，唤醒等待线程（wakeOne），实现连接的高效复用。

2. 数据库连接管理

   • QSqlDatabase：封装数据库连接，支持多类型数据库（MySQL、SQLite、PostgreSQL），通过唯一连接名（conn_%1_%2）区分不同连接。
   • QSqlQuery：执行SELECT 1验证连接有效性，确保返回的连接可正常使用。

3. 单例模式

   • 通过getInstance实现单例（static DbConnectionPool instance），保证全局只有一个连接池实例，统一管理所有数据库连接。

4. 资源复用与控制

   • 预先创建空闲连接，避免频繁创建/销毁连接的开销（连接创建是重量级操作，尤其对远程数据库）。
   • 通过maxConnections限制并发连接数，防止数据库因连接过多崩溃。

三、使用示例（Qt环境）

// 1. 初始化连接池（程序启动时调用）
DbConnectionPool::getInstance().init(databaseType::QMYSQL,    // 数据库类型"127.0.0.1",             // IP3306,                    // 端口"mydb",                  // 数据库名"root",                  // 用户名"123456",                // 密码10,                      // 最大连接数3                        // 最小空闲连接数
);// 2. 获取连接并执行查询（业务逻辑中）
QSqlDatabase db = DbConnectionPool::getInstance().acquireConnection(3000); // 超时3秒
if (db.isValid() && db.isOpen()) {QSqlQuery query(db);if (query.exec("SELECT * FROM user")) {while (query.next()) {// 处理查询结果QString name = query.value("name").toString();}} else {qDebug() << "查询失败：" << query.lastError().text();}// 3. 释放连接（必须调用，否则连接池会耗尽）DbConnectionPool::getInstance().releaseConnection(db);
}// 4. 程序退出时关闭所有连接
DbConnectionPool::getInstance().closeAllConnections();

四、使用连接池的核心优点

1. 提高性能
   避免频繁创建/销毁数据库连接（连接创建需握手、认证等耗时操作），通过复用空闲连接减少资源开销，尤其适合高并发场景。

2. 控制资源占用
   通过maxConnections限制最大并发连接数，防止因连接过多导致数据库负载过高或崩溃。

3. 统一连接管理
   集中处理连接的创建、验证、销毁，简化业务代码（无需手动管理连接生命周期），且便于监控连接状态（如空闲数、总连接数）。

4. 增强稳定性
   内置连接有效性检查（isConnectionValid），自动剔除无效连接，避免使用已断开的连接导致业务失败。

5. 线程安全
   通过QMutex和QWaitCondition保证多线程环境下连接的安全获取与释放，支持多线程并发访问数据库。

总结

该连接池通过“预创建+复用+监控”连接，结合Qt的线程同步机制，实现了数据库连接的高效管理，适用于需要频繁操作数据库的Qt多线程程序，可显著提升性能并降低数据库压力。

// DbConnectionPool.h
#pragma once
#include "databasesdklib_global.h"
#include "struct_def.h"
class DbConnectionPool {
public:// 单例模式（全局唯一连接池）static DbConnectionPool& getInstance();// 禁止拷贝DbConnectionPool(const DbConnectionPool&) = delete;DbConnectionPool& operator=(const DbConnectionPool&) = delete;// 初始化连接池（需在使用前调用）void init(databaseType type, const QString& ip, int port, const QString& dbName,const QString& username, const QString& password,int maxConnections = 10, int minIdleConnections = 2);// 获取连接（若池为空且未达最大连接数，则创建新连接；否则等待）QSqlDatabase acquireConnection(int timeoutMs = 3000);// 归还连接（将连接放回池，需确保连接未关闭）void releaseConnection(QSqlDatabase db);// 关闭所有连接（程序退出时调用）void closeAllConnections();private:DbConnectionPool() = default;~DbConnectionPool() { closeAllConnections(); }// 创建新连接QSqlDatabase createConnection();// 检查连接是否有效bool isConnectionValid(const QSqlDatabase& db);private:QQueue<QSqlDatabase> m_connections; // 可用连接队列QMutex m_mutex; // 保护队列的线程安全QWaitCondition m_waitCondition; // 等待连接可用的条件变量// 数据库配置databaseType m_type;QString m_ip;int m_port;QString m_dbName;QString m_username;QString m_password;// 连接池参数int m_maxConnections = 10; // 最大连接数int m_minIdleConnections = 2; // 最小空闲连接数int m_totalConnections = 0; // 当前总连接数（包括已借出和空闲）bool m_isInitialized = false; // 是否已初始化
public:int m_count=0;
};
// DbConnectionPool.cpp
#include "DbConnectionPool.h"DbConnectionPool& DbConnectionPool::getInstance() {static DbConnectionPool instance;return instance;
}void DbConnectionPool::init(databaseType type, const QString& ip, int port, const QString& dbName,const QString& username, const QString& password,int maxConnections, int minIdleConnections) {QMutexLocker locker(&m_mutex);if (m_isInitialized) {qWarning() << "连接池已初始化，无需重复调用";return;}// 保存配置m_type = type;m_ip = ip;m_port = port;m_dbName = dbName;m_username = username;m_password = password;m_maxConnections = maxConnections;m_minIdleConnections = minIdleConnections;// 预先创建最小空闲连接for (int i = 0; i < m_minIdleConnections; ++i) {QSqlDatabase db = createConnection();if (db.isOpen()) {m_connections.enqueue(db);m_totalConnections++;}}m_isInitialized = true;
}QSqlDatabase DbConnectionPool::acquireConnection(int timeoutMs) {QMutexLocker locker(&m_mutex);if (!m_isInitialized) {qCritical() << "连接池未初始化，请先调用init()";return QSqlDatabase();}// 循环等待可用连接（超时退出）while (true) {// 1. 检查队列中是否有可用连接if (!m_connections.isEmpty()) {QSqlDatabase db = m_connections.dequeue();// 验证连接有效性（避免连接已断开）if (isConnectionValid(db)) {return db;}else {// 连接无效，销毁并减少总连接数m_totalConnections--;continue;}}// 2. 若未达最大连接数，创建新连接if (m_totalConnections < m_maxConnections) {QSqlDatabase db = createConnection();if (db.isOpen()) {m_totalConnections++;m_count++;return db;}else {qWarning() << "创建新连接失败，将重试";continue;}}// 3. 无可用连接且已达最大连接数，等待超时if (!m_waitCondition.wait(&m_mutex, timeoutMs)) {qWarning() << "获取连接超时（" << timeoutMs << "ms），当前总连接数：" << m_totalConnections;return QSqlDatabase();}}
}void DbConnectionPool::releaseConnection(QSqlDatabase db) {if (!db.isValid()) {qWarning() << "归还无效连接，忽略";return;}QMutexLocker locker(&m_mutex);// 若连接已关闭，直接销毁if (!db.isOpen()) {m_totalConnections--;m_count--;return;}// 检查是否需要销毁（若总连接数超过最大，且空闲连接数超过最小）if (m_totalConnections > m_maxConnections || m_connections.size() >= m_minIdleConnections) {m_totalConnections--;m_count--;return;}// 否则放回队列m_connections.enqueue(db);m_waitCondition.wakeOne(); // 唤醒一个等待连接的线程
}void DbConnectionPool::closeAllConnections() {QMutexLocker locker(&m_mutex);while (!m_connections.isEmpty()) {QSqlDatabase db = m_connections.dequeue();if (db.isOpen()) {db.close();}QString connName = db.connectionName();QSqlDatabase::removeDatabase(connName); // 彻底移除连接}m_totalConnections = 0;m_isInitialized = false;
}QSqlDatabase DbConnectionPool::createConnection() {// 生成唯一连接名（避免冲突）QString connName = QString("conn_%1_%2").arg(int(QThread::currentThreadId())).arg(qrand());// 根据数据库类型创建连接QString driver;if (m_type == databaseType::QMYSQL) {driver = "QMYSQL";}else if (m_type == databaseType::QSQLITE) {driver = "QSQLITE";}else if (m_type == databaseType::QPSQL) {driver = "QPSQL";}else {qCritical() << "不支持的数据库类型";return QSqlDatabase();}QSqlDatabase db = QSqlDatabase::addDatabase(driver, connName);db.setHostName(m_ip);db.setPort(m_port);db.setDatabaseName(m_dbName);db.setUserName(m_username);db.setPassword(m_password);// 打开连接if (!db.open()) {qWarning() << "创建连接失败：" << db.lastError().text() << "（连接名：" << connName << "）";QSqlDatabase::removeDatabase(connName); // 清理失败的连接return QSqlDatabase();}return db;
}bool DbConnectionPool::isConnectionValid(const QSqlDatabase& db) {if (!db.isOpen()) {return false;}// 执行简单查询验证连接（如MySQL可用"SELECT 1"，SQLite可用"SELECT 1"）QSqlQuery query(db);return query.exec("SELECT 1");
}