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十一、HikariCP 源码分析之 HouseKeeper

作者:阿白
  • 2022 年 7 月 29 日
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十一、HikariCP源码分析之HouseKeeper

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源代码版本 2.4.5-SNAPSHOT


HouseKeeper 是一个HikariPool的内部类,它实现了Runnable接口,也就是一个线程任务。这个任务是由ScheduledThreadPoolExecutor类型的线程池执行的,也就是说它是一个定时任务。我们在《HikariCP 源码分析之初始化分析二》中分析 HikariCP 初始化的时候,遇到了houseKeepingExecutorService的初始化,简单分析了它的初始化过程,但是这个任务是非常重要的,我们要仔细分析一下。


它的主要作用就是:检测时间回拨,并关闭空闲时间超期的连接。下面的代码依然是有详细的注释,同时也记录了我当时自己分析代码时遇到的一些疑问和解答。


我们看下代码:


/** * HouseKeeper用于空闲连接过期 */private class HouseKeeper implements Runnable {   private volatile long previous = clockSource.plusMillis(clockSource.currentTime(), -HOUSEKEEPING_PERIOD_MS);
@Override public void run() { //① //刷新通过MBean修改的设置 connectionTimeout = config.getConnectionTimeout(); validationTimeout = config.getValidationTimeout(); leakTask.updateLeakDetectionThreshold(config.getLeakDetectionThreshold()); //② final long idleTimeout = config.getIdleTimeout(); final long now = clockSource.currentTime();
//检测时间回拨, 即网络对时服务对时钟的调整, 允许 128 毫秒的时间差 if (clockSource.plusMillis(now, 128) < clockSource.plusMillis(previous, HOUSEKEEPING_PERIOD_MS)) { LOGGER.warn("{} - Retrograde clock change detected (housekeeper delta={}), soft-evicting connections from pool.", clockSource.elapsedDisplayString(previous, now), poolName); previous = now; //连接池中所以的连接都标记删除 softEvictConnections(); //重新创建连 fillPool(); return; } else if (now > clockSource.plusMillis(previous, (3 * HOUSEKEEPING_PERIOD_MS) / 2)) { // No point evicting for forward clock motion, this merely accelerates connection retirement anyway //时钟快了, 没必要调整连接池, 反正是加速了连接的过期, 不影响 LOGGER.warn("{} - Thread starvation or clock leap detected (housekeeper delta={}).", clockSource.elapsedDisplayString(previous, now), poolName); } //原来的实现代码如下文件的633-650 行: https://github.com/brettwooldridge/HikariCP/blob/bc010fba486b27ae3d034cc9701e0c4217457ddb/src/main/java/com/zaxxer/hikari/pool/HikariPool.java // logPoolState("Before cleanup "); // for (PoolBagEntry bagEntry : connectionBag.values(STATE_NOT_IN_USE)) { // if (connectionBag.reserve(bagEntry)) { // if (bagEntry.evicted) { // closeConnection(bagEntry, "(connection evicted)"); // } // else if (idleTimeout > 0L && clockSource.elapsedMillis(bagEntry.lastAccess, now) > idleTimeout) { // closeConnection(bagEntry, "(connection passed idleTimeout)"); // } // else { // connectionBag.unreserve(bagEntry); // } // } // } // // logPoolState("After cleanup "); // // fillPool(); // Try to maintain minimum connections // } // 代码中, 先将所有超过空闲时间的连接都关闭, 然后将连接池中的连接再填充到minIdle最小空闲连接数 // 后来有个名为 yaojuncn 的人跟brett提了个 issue, 如下: https://github.com/brettwooldridge/HikariCP/issues/379 // issue的内容就是yaojuncn发现, 清理空闲连接的时候, 连接数会小于minIdle, 极端情况下会是 0, 他认为这样有问题, 服务请求多的时候, 会大量的创建连接, 给数据库造成压力 // 但是brett认为, 创建连接非常快, 极端情况的几率极小, 这不是个问题, 提议yaojuncn使用固定大小的连接池 // 讨论来讨论去, brett终于烦了, 接受了yaojuncn的建议, 并且合并了yaojuncn的 merge request. // yaojuncn提的实现就是目前的请清理方式, 这个: https://github.com/yaojuncn/HikariCP/commit/cbb1e1cc93d050457ffe9939b67eacd6c6bd97a0
//③ //开始清理超过idleTimeout的空闲连接 previous = now;
String afterPrefix = "Pool "; if (idleTimeout > 0L) { //查出连接池中所有的空闲连接 final List<PoolEntry> idleList = connectionBag.values(STATE_NOT_IN_USE); //空闲连接数量 - 用户配置的最小连接数 = 目前可以回收的连接数, 不明白详见Question① int removable = idleList.size() - config.getMinimumIdle(); //如果有可以回收的连接 if (removable > 0) { logPoolState("Before cleanup "); afterPrefix = "After cleanup ";
// 按照最近访问的实际, 从小到大排序, 排序指标是最后访问时间的时间戳, 时间大的是最近使用的, 从小到大遍历比较合理, 能先清理掉长时间没用的, 不用遍历所有的空闲连接 //如果要清理的连接数够了,那么就不用继续遍历了,可以减少循环次数 Collections.sort(idleList, LAST_ACCESS_COMPARABLE); for (PoolEntry poolEntry : idleList) { //判断最后访问时间和当前时间的时间差, 是否超过了用户配置的最大空闲时间, 超过了就将连接变为保留状态 if (clockSource.elapsedMillis(poolEntry.lastAccessed, now) > idleTimeout && connectionBag.reserve(poolEntry)) { //关闭连接 closeConnection(poolEntry, "(connection has passed idleTimeout)"); //可回收连接数减 1, 如果可回收连接数等于 0, 就是清理完了 if (--removable == 0) { break; // keep min idle cons } } } } } //记录日志 logPoolState(afterPrefix); //可能有些连接过期了, 重新填充连接池到用户配置的最小连接数 fillPool(); // Try to maintain minimum connections }}
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①刷新配置

如果你看过《HikariCP 源码分析之获取连接流程二》的话可能还记得,我们是可以通过 JMX 的方式来挂起整个连接池的,此时连接池是不可用的状态,然后我们就可以修改连接池的一些配置,然后将连接池恢复。修改了配置之后,并不是立即生效的,因为配置是在这里刷新的,而这里是一个定时任务,是每 30 秒触发一次。


为什么不能立即修改这些配置呢?


因为是在运行期修改的配置,你修改配置之后,连接池中之前的连接还是原来的配置呢,总得要处理一下这些连接吧?而这个处理过程正好是 HouseKeeper 的职责范围,因此就在这里刷新配置了,而且使用 JMX 修改配置这个需求,对时效性实在没有什么要求,30 秒完全可以接受,毕竟这不是一个常规的操作,一般是测试用途。


至于刷新的配置内容,略过,大家可以看下配置分析那一节的内容。

②时间回拨

这里比较有意思,通常我们的服务器都是有网络对时服务的,如果本地的系统时间不对的话就会自动调整。但是我们的 HikariCP 中的定时任务是依赖系统时间的啊,如果时间被调整了,那么定时任务就错乱了,后果非常严重,会导致该回收的连接回收不了。


开始正式任务之前,idleTimeoutnow依然是准备工作,idleTimeout是用户的配置项,连接的最大空闲时间,而now就是当前的系统时间。


我们看下这个 if 判断clockSource.plusMillis(now, 128) < clockSource.plusMillis(previous, HOUSEKEEPING_PERIOD_MS)clockSource.plusMillis(now, 128)的意思是当前时间加 128 毫秒,clockSource是一个时间工具类。previous是上一次任务的执行时间,HOUSEKEEPING_PERIOD_MS是任务的执行间隔,它们相加也就是本次任务应该执行的时间。如果当前时间+128 毫秒,小于,当前任务应该触发的时间,那么就是系统时间回退了 128 毫秒以上对吧?这个是不行的。


有两种情况 HikariCP 是可以容忍的:


  • 系统时间回退 128 毫秒以内

  • 系统时间前进了,具体多长时间不管


上面两种情况下,是不会进入 if 条件里的。但是我们还是要分析一下的,假如我们进入了 if 代码块,previous = now;这个的业务意思保存一下本次任务执行的时间,因为下次执行任务要用。softEvictConnections();一句简简单单的代码,就将连接池中所有的连接都驱逐出去了,连接首先会被标记删除,然后就真的关闭了这个连接,我们后面可以出一个 HikariCP 中连接关闭的单独文章分析下。fillPool();含义一眼就能看出来,是重新填充连接池,重新创建连接加入到连接池中。


如果是 else-if ,那么就是系统时间被调快了,这个只是加速了连接的生命结束,对 HikariCP 没有影响,连接被回收了是会自动创建新的连接,这个没有关系,因此不处理,只是打印一个警告。

③清理过期连接

我们直接看 if 里面,使用connectionBag.values(STATE_NOT_IN_USE)方法查询出来所有的空闲状态的连接,int removable = idleList.size() - config.getMinimumIdle();计算了当前空闲连接数超出用户配置数几个,也就是要清理的连接个数。


如果removable大于 0,那么确实有需要清理的连接。


这里Collections.sort(idleList, LAST_ACCESS_COMPARABLE);先对所有的空闲连接按照最后使用时间从小到大进行排序,因为每个连接上都记录了最后使用时间,时间戳越小的,说明它最后使用时间越早,越大的越是最近使用过的。最近使用过的连接很可能被某个线程保存在本地的 ThreadLocal 中了,我们不清理这些连接,方便线程下次使用的时候直接获取。


然后循环遍历排序后的空闲连接,if 的条件是clockSource.elapsedMillis(poolEntry.lastAccessed, now) > idleTimeout && connectionBag.reserve(poolEntry),如果clockSource.elapsedMillis(poolEntry.lastAccessed, now),它是连接上次使用时间距离当前时间的时间差,大于用户配置的连接的最大空闲时间,说明这个连接空闲了太久,需要回收,此时在 if 条件中就执行connectionBag.reserve(poolEntry),修改连接的状态,修改成功之后,closeConnection方法是关闭这个底层连接,是真的被关闭了,然后可回收连接数减 1,继续循环,直到可回收连接数为 0 ,说明已经达到了用户的配置要求,结束。


但是有个问题,我们是回收了多余的空闲连接,假如在这期间,有其他连接生命周期时间到了,被关闭了,或者是连接发生了致命错误,被关闭了。那么,现在剩下的连接数又少于用户配置的最小空闲连接数了,怎么办呢?


这就是fillPool()的作用,它会将连接池中的连接数量重新填充到最小连接数。


好了,至此,HouseKeeper 的功能我们分析完了

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阿白

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爱生活,爱代码 2020.03.25 加入

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