摘要：若使用連接池的方式，來管理連接對象，能極大地提高服務的吞吐量。另外每個對應一個連接池，實現了在級別的隔離，若下游的某臺提供服務的主機掛了，無效的連接最多只占用該對應的連接池，不會占用整個連接池，從而拖垮整個服務。

在做服務化拆分的時候，若不是性能要求特別高的場景，我們一般對外暴露Http服務。Spring里提供了一個模板類RestTemplate，通過配置RestTemplate，我們可以快速地訪問外部的Http服務。Http底層是通過Tcp的三次握手建立連接的，若每個請求都要重新建立連接，那開銷是很大的，特別是對于消息體非常小的場景，開銷更大。

若使用連接池的方式，來管理連接對象，能極大地提高服務的吞吐量。

RestTemplate底層是封裝了HttpClient(筆者的版本是4.3.6)，它提供了連接池機制來處理高并發網絡請求。

通常，我們采用如下的樣板代碼來構建HttpClient:

    HttpClientBuilder builder = HttpClientBuilder.create();
    builder.setMaxConnTotal(maxConnections).setMaxConnPerRoute(maxConnectionsPerRoute);
    if (!connectionReuse) {
        builder.setConnectionReuseStrategy(NoConnectionReuseStrategy.INSTANCE);
    }
    if (!automaticRetry) {
        builder.disableAutomaticRetries();
    }
    if (!compress) {
        builder.disableContentCompression();
    }
    HttpClient httpClient = builder.build();

從上面的代碼可以看出，HttpClient使用建造者設計模式來構造對象，最后一行代碼構建對象，前面的代碼是用來設置客戶端的最大連接數、單路由最大連接數、是否使用長連接、壓縮等特性。

我們進入HttpClientBuilder的build()方法，會看到如下代碼：

    # 構造Http連接池管理器
    final PoolingHttpClientConnectionManager poolingmgr = new PoolingHttpClientConnectionManager(
            RegistryBuilder.create()
                .register("http", PlainConnectionSocketFactory.getSocketFactory())
                .register("https", sslSocketFactory)
                .build());
    if (defaultSocketConfig != null) {
        poolingmgr.setDefaultSocketConfig(defaultSocketConfig);
    }
    if (defaultConnectionConfig != null) {
        poolingmgr.setDefaultConnectionConfig(defaultConnectionConfig);
    }
    if (systemProperties) {
        String s = System.getProperty("http.keepAlive", "true");
        if ("true".equalsIgnoreCase(s)) {
            s = System.getProperty("http.maxConnections", "5");
            final int max = Integer.parseInt(s);
            poolingmgr.setDefaultMaxPerRoute(max);
            poolingmgr.setMaxTotal(2 * max);
        }
    }
    if (maxConnTotal > 0) {
        poolingmgr.setMaxTotal(maxConnTotal);
    }
    if (maxConnPerRoute > 0) {
        poolingmgr.setDefaultMaxPerRoute(maxConnPerRoute);
    }
    # Http連接管理器采用連接池的方式實現
    connManager = poolingmgr;

默認情況下構造出的Http連接管理器是采用連接池的方式實現的。

我們進入 PoolingHttpClientConnectionManager的代碼，其連接池的核心實現是依賴于 CPool類，而 CPool又繼承了抽象類AbstractConnPool， AbstractConnPool有@ThreadSafe的注解，說明它是線程安全類，所以 HttpClient線程安全地獲取、釋放連接都依賴于 AbstractConnPool。

接下來我來看最核心的AbstractConnPool類，以下是連接池的結構圖:

連接池最重要的兩個公有方法是 lease和release,即獲取連接和釋放連接的兩個方法。

    @Override
    public Future lease(final T route, final Object state, final FutureCallback callback) {
        Args.notNull(route, "Route");
        Asserts.check(!this.isShutDown, "Connection pool shut down");
        return new PoolEntryFuture(this.lock, callback) {

            @Override
            public E getPoolEntry(
                    final long timeout,
                    final TimeUnit tunit)
                        throws InterruptedException, TimeoutException, IOException {
                final E entry = getPoolEntryBlocking(route, state, timeout, tunit, this);
                onLease(entry);
                return entry;
            }

        };
    }

lease方法返回的是一個 Future對象，即需要調用 Future的get方法，才可以得到PoolEntry的對象，它包含了一個連接的具體信息。

而獲取連接是通過 getPoolEntryBlocking方法實現的，通過函數名可以知道，這是一個阻塞的方法，即該route所對應的連接池中的連接不夠用時，該方法就會阻塞，直到該 route所對應的連接池有連接釋放，方法才會被喚醒；或者方法一直等待，直到連接超時拋出異常。

    private E getPoolEntryBlocking(
            final T route, final Object state,
            final long timeout, final TimeUnit tunit,
            final PoolEntryFuture future)
                throws IOException, InterruptedException, TimeoutException {

        Date deadline = null;
        // 設置連接超時時間戳
        if (timeout > 0) {
            deadline = new Date
                (System.currentTimeMillis() + tunit.toMillis(timeout));
        }
        // 獲取連接，并修改修改連接池，所以加鎖--->線程安全
        this.lock.lock();
        try {
            // 從Map中獲取該route對應的連接池，若Map中沒有，則創建該route對應的連接池
            final RouteSpecificPool pool = getPool(route);
            E entry = null;
            while (entry == null) {
                Asserts.check(!this.isShutDown, "Connection pool shut down");
                for (;;) {
                    // 獲取 同一狀態的 空閑連接，即從available鏈表的頭部中移除，添加到leased集合中
                    entry = pool.getFree(state);
                    // 若返回連接為空，跳出循環
                    if (entry == null) {
                        break;
                    }
                    // 若連接已過期，則關閉連接
                    if (entry.isExpired(System.currentTimeMillis())) {
                        entry.close();
                    } else if (this.validateAfterInactivity > 0) {
                        if (entry.getUpdated() + this.validateAfterInactivity <= System.currentTimeMillis()) {
                            if (!validate(entry)) {
                                entry.close();
                            }
                        }
                    }
                    if (entry.isClosed()) {
                        // 若該連接已關閉，則總的available鏈表中刪除該連接
                        this.available.remove(entry);
                        // 從該route對應的連接池的leased集合中刪除該連接，并且不回收到available鏈表中                        
                        pool.free(entry, false);
                    } else {
                        break;
                    }
                }
                // 跳出for循環
                if (entry != null) {
                    // 若獲取的連接不為空，將連接從總的available鏈表移除，并添加到leased集合中
                    // 獲取連接成功，直接返回
                    this.available.remove(entry);
                    this.leased.add(entry);
                    onReuse(entry);
                    return entry;
                }
                // 計算該route的最大連接數
                // New connection is needed
                final int maxPerRoute = getMax(route);
                // Shrink the pool prior to allocating a new connection
                  // 計算該route連接池中的連接數 是否 大于等于 route最大連接數
                final int excess = Math.max(0, pool.getAllocatedCount() + 1 - maxPerRoute);
                // 若大于等于 route最大連接數，則收縮該route的連接池
                if (excess > 0) {
                    for (int i = 0; i < excess; i++) {
                        // 獲取該route連接池中最不常用的空閑連接，即available鏈表末尾的連接
                        // 因為回收連接時，總是將連接添加到available鏈表的頭部，所以鏈表尾部的連接是最有可能過期的
                        final E lastUsed = pool.getLastUsed();
                        if (lastUsed == null) {
                            break;
                        }
                        // 關閉連接，并從總的空閑鏈表以及route對應的連接池中刪除
                        lastUsed.close();
                        this.available.remove(lastUsed);
                        pool.remove(lastUsed);
                    }
                }
                // 該route的連接池大小 小于 route最大連接數
                if (pool.getAllocatedCount() < maxPerRoute) {
                    final int totalUsed = this.leased.size();
                    final int freeCapacity = Math.max(this.maxTotal - totalUsed, 0);
                    if (freeCapacity > 0) {
                        final int totalAvailable = this.available.size();
                        // 總的空閑連接數 大于等于 總的連接池剩余容量
                        if (totalAvailable > freeCapacity - 1) {
                            if (!this.available.isEmpty()) {
                                // 從總的available鏈表中 以及 route對應的連接池中 刪除連接，并關閉連接
                                final E lastUsed = this.available.removeLast();
                                lastUsed.close();
                                final RouteSpecificPool otherpool = getPool(lastUsed.getRoute());
                                otherpool.remove(lastUsed);
                            }
                        }
                        // 創建新連接，并添加到總的leased集合以及route連接池的leased集合中，函數返回
                        final C conn = this.connFactory.create(route);
                        entry = pool.add(conn);
                        this.leased.add(entry);
                        return entry;
                    }
                }
                
                //route的連接池已滿，無法分配連接
                boolean success = false;
                try {
                    // 將該獲取連接的任務放入pending隊列
                    pool.queue(future);
                    this.pending.add(future);
                    // 阻塞等待，若在超時之前被喚醒，則返回true；若直到超時才返回，則返回false
                    success = future.await(deadline);
                } finally {
                    // In case of "success", we were woken up by the
                    // connection pool and should now have a connection
                    // waiting for us, or else we"re shutting down.
                    // Just continue in the loop, both cases are checked.
                    // 無論是 被喚醒返回、超時返回 還是被 中斷異常返回，都會進入finally代碼段
                    // 從pending隊列中移除
                    pool.unqueue(future);
                    this.pending.remove(future);
                }
                // check for spurious wakeup vs. timeout
                // 判斷是偽喚醒 還是 連接超時
                // 若是 連接超時，則跳出while循環，并拋出 連接超時的異常；
                // 若是 偽喚醒，則繼續循環獲取連接
                if (!success && (deadline != null) &&
                    (deadline.getTime() <= System.currentTimeMillis())) {
                    break;
                }
            }
            throw new TimeoutException("Timeout waiting for connection");
        } finally {
            // 釋放鎖
            this.lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public void release(final E entry, final boolean reusable) {
        // 獲取鎖
        this.lock.lock();
        try {
            // 從總的leased集合中移除連接
            if (this.leased.remove(entry)) {
                final RouteSpecificPool pool = getPool(entry.getRoute());
                // 回收連接
                pool.free(entry, reusable);
                if (reusable && !this.isShutDown) {
                    this.available.addFirst(entry);
                    onRelease(entry);
                } else {
                    entry.close();
                }
                // 獲取pending隊列隊頭的任務（先進先出原則），喚醒該阻塞的任務
                PoolEntryFuture future = pool.nextPending();
                if (future != null) {
                    this.pending.remove(future);
                } else {
                    future = this.pending.poll();
                }
                if (future != null) {
                    future.wakeup();
                }
            }
        } finally {
            // 釋放鎖
            this.lock.unlock();
        }
    }

AbstractConnPool其實就是通過在獲取連接、釋放連接時加鎖，來實現線程安全，思路非常簡單，但它沒有在route對應的連接池中加鎖對象，即 RouteSpecificPool的獲取連接、釋放連接操作是不加鎖的，因為已經在 AbstractConnPool的外部調用中加鎖，所以是線程安全的，簡化了設計。

另外每個route對應一個連接池，實現了在host級別的隔離，若下游的某臺提供服務的主機掛了，無效的連接最多只占用該route對應的連接池，不會占用整個連接池，從而拖垮整個服務。

以上。

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