今天我們聊一個不常見的 Java 面試題：為什么數據庫連接池不采用 IO 多路復用？

這是一個非常好的問題。IO多路復用被視為是非常好的性能助力器。但是一般我們在使用 DB 時，還是經常性采用c3p0，tomcat connection pool等技術來與 DB 連接，哪怕整個程序已經變成以Netty為核心。這到底是為什么？

首先糾正一個常見的誤解。IO多路復用聽上去好像是多個數據可以共享一個IO（socket連接），實際上并非如此。「IO多路復用不是指多個服務共享一個連接，而僅僅是指多個連接的管理可以在同一進程」。在網絡服務中，IO多路復用起的作用是「一次性把多個連接的事件通知業務代碼處理」。至于這些事件的處理方式，到底是業務代碼循環著處理、丟到隊列里，還是交給線程池處理，由業務代碼決定。

對于使用DB的程序來講，不管使用多路復用，還是連接池，都要維護一組網絡連接，支持并發的查詢。

為什么并發查詢一定要使用多個連接才能完成呢？因為DB一般是使用連接作為Session管理的基本單元。在一個連接中，SQL語句的執行必須是串行、同步的。這是由于對于每一個Session，DB都要維護一組狀態來支持查詢，比如事務隔離級別，當前Session的變量等。

只有單Session內串行執行，才能維護查詢的正確性（試想一下一組sql在不斷的增減變量，然后這組sql亂序執行會發生什么）。維護這些狀態需要耗費內存，同時也會消耗CPU和磁盤IO。這樣，限制對DB的連接數，就是在限制對DB資源的消耗。

因此，對DB來說，關鍵是要限制連接的數目。這個要求無論是DB連接池還是NIO的連接管理都能做到。

這樣問題就繞回來了，為什么DB連接不能放到IO多路復用里一并執行嗎？為啥大家都用連接池？

答案是，可以用IO多路復用——但是「使用JDBC不行」。JDBC是一個出現了近20年的標準，它的設計核心是BIO（因為199X年時還沒有別的IO可以用）：調用者在通過JDBC時執行比如query這樣的API，在沒有執行完成之前，整個調用線程被卡住。而類似于Mysql Connector/J這樣的driver完備的實現了這套語義。

當然如果DB Client的協議的連接處理和解析稍微改一下：

• 將IO模式調整為Non-Blocking，這樣就可以掛到IO多路復用的內核上（select、epoll、kqueue……）
• 在Non-Blocking實現的基礎之上實現數據庫協議的編碼和解析

就可以實現用IO多路復用來訪問DB。實際上很多其他語言/框架里都是這么干的。比如 Nodejs，see https://github.com/sidorares/node-mysql2；或者 Vert.X 的 db 客戶端https://github.com/mauricio/postgresql-async，不要在意這個名字，它實際上同時支持mysql和postgres）。只不過對于IO多路復用，數據庫官方似乎都沒做這種支持——他們只支持JDBC、ODBC等等這些標準協議。

那么為什么基于 IO 多路復用的實現不能成為默認的，官方的，而要成為偏門呢？

對于數據庫開發者來說。這種用法在整體的用戶里占有量非常小，所以也許不值當的花大力氣。只需要把協議寫清楚（比如https://dev.mysql.com/doc/internals/en/client-server-protocol.html），就可以做實現。那么社區的有興趣的人自然就可以去做。

另外一個原因是體系的支持。簡單來講，如果沒有一個大的 Reactive 的運行環境，IO 多路復用的使用會非常受限。

IO 多路復用之所以能成立，是需要「整個程序要有一個IO多路復用的驅動代碼」——就是 select 那句調用——等待事件來臨，一個 blocking 的 API。整個程序必須以這個驅動代碼為核心。這樣就對整個代碼的結構產生重大的影響。這種影響是沒法用簡單的接口抽象的。

Java Web 容器之所以可以使用 NIO 是因為 NIO 可以被封裝到容器內部。Web 容器對外暴露的還是傳統的多線程形式的Java EE接口。

如果 DB 和 Web 容器同時使用 NIO，那么調用的DB連接庫與必須與容器有一個約定描述「DB的連接管理如何接入Web容器的NIO的驅動代碼」。在 Java 這個大環境下，不同人，不同的容器寫的代碼不同；又或者，不使用任何常見的容器，而是自己用 NIO 去封裝一個。這樣是無法形成代碼上的約定的。那么多個獨立的組件就不能很好的共享 NIO 的驅動代碼。

上面這個用法假設整個程序應該共享一個 NIO 驅動代碼。那么 Web 和 DB 可不可以各用各的呢？也是可以的，但是為了保證這兩個 NIO 驅動代碼不會相互 block，最好要分開兩個線程。這樣一來就會打破一般 Web 服務一個請求處理用一個線程的一般做法，會讓程序邊的更復雜——你的業務代碼和DB查詢之間必須做跨線程數據交換。

相反，連接池的實現就相對獨立的多，也簡單的多。外界只要配好 DB URL，用戶名密碼和連接池的容量參數，就可以做到自行管理連接。

而Nodejs和Vert.X是完全不同的。他們本質就是Reactive的。他們的NIO的驅動方式是其運行時的基礎——所有要在這個基礎上開發的代碼都必須遵守同樣的NIO+異步開發規范，使用同一個NIO的驅動。這樣DB與NIO的協作就不成問題了。

最后，「有大量場景是需要BIO的DB查詢支持的」。批處理數據分析代碼都是這樣的場景。這樣的程序寫成NIO就會得不償失——代碼不容易懂，也沒有任何效率上的優勢。類似于Nodejs這樣的運行時在此場景下，反而要利用async或等價的語法來讓代碼看起來是同步的，這樣才容易寫。

總結一下

DB 訪問一般采用連接池這種現象是生態造成的。歷史上的 BIO + 連接池的做法經過多年的發展，已經解決了主要的問題。在 Java 的大環境下，這個方案是非常靠譜的，成熟的。

而基于 IO 多路復用的方式盡管在性能上可能有優勢，但是其對整個程序的代碼結構要求過多，過于復雜。當然，如果有特定的需要，希望使用 IO 多路復用管理 DB 連接，是完全可行的。

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