数据库连接池，本地线程，上下文管理
一、数据库连接池
flask 中是没有 ORM 的，如果在 flask 里要连接数据库有两种方式
一：pymysql
二：SQLAlchemy
是python 操作数据库的一个库。能够进行 orm 映射官方文档 sqlchemy
SQLAlchemy“采用简单的Python语言，为高效和高性能的数据库访问设计，实现了完整的企业级持久模型”。SQLAlchemy的理念是，SQL数据库的量级和性能重要于对象集合；而对象集合的抽象又重要于表和行。
1. 链接池原理
- DBUtils数据库链接池
- 模式一：基于threaing.local实现为每一个线程创建一个连接，关闭是伪关闭，当前线程可以重复
- 模式二：连接池原理
- 可以设置连接池中最大连接数 9
- 默认启动时，连接池中创建连接 5
- 如果有三个线程来数据库中获取连接：
- 如果三个同时来的，一人给一个链接
- 如果一个一个来，有时间间隔，用一个链接就可以为三个线程提供服务
- 说不准
有可能:1个链接就可以为三个线程提供服务
有可能:2个链接就可以为三个线程提供服务
有可能:3个链接就可以为三个线程提供服务
PS、：maxshared在使用pymysql中均无用。链接数据库的模块：只有threadsafety>1的时候才有用
2. 不使用连接池链接数据库
方式一：每次操作都要链接数据库，链接次数过多
#!usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-
import pymysql
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/index')
def index():
# 链接数据库
conn = pymysql.connect(host="127.0.0.1",port=3306,user='root',password='123', database='pooldb',charset='utf8')
cursor = conn.cursor()
cursor.execute("select * from td where id=%s", [5, ])
result = cursor.fetchall() # 获取数据
cursor.close()
conn.close() # 关闭链接
print(result)
return "执行成功"
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True)
这种方式每次请求，反复创建数据库链接，多次链接数据库会非常耗时
这时，我们会想到一种解决方法，就是把数据库链接放到全局，即方式二
方式二：不支持并发
#!usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-
import pymysql
from flask import Flask
from threading import RLock
app = Flask(__name__)
CONN = pymysql.connect(host="127.0.0.1",port=3306,user='root',password='123', database='pooldb',charset='utf8')
# 方式二：放在全局，如果是单线程，这样就可以，但是如果是多线程，就得加把锁。这样就成串行的了， 不支持并发，也不好。所有我们选择用数据库连接池
@app.route('/index')
def index():
with RLock:
cursor = CONN.cursor()
cursor.execute("select * from td where id=%s", [5, ])
result = cursor.fetchall() # 获取数据
cursor.close()
print(result)
return "执行成功"
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True)
由于上面两种方案都不完美，所以得把方式一和方式二联合一下（既让减少链接次数，也能支持并发）所有了方式三，需要导入一个 DButils 模块，基于 DButils 实现的数据库连接池
3. 基于 DButils 实现的数据库连接池
模式一
为每一个线程创建一个链接（是基于本地线程来实现的。thread.local），每个线程独立使用自己的数据库链接，该线程关闭不是真正的关闭，本线程再次调用时，还是使用的最开始创建的链接，直到线程终止，数据库链接才关闭。
#!usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-
from flask import Flask
from DBUtils.PersistentDB import PersistentDB
import pymysql
app = Flask(__name__)
POOL = PersistentDB(
creator=pymysql, # 使用链接数据库的模块
maxusage=None, # 一个链接最多被重复使用的次数，None表示无限制
setsession=[], # 开始会话前执行的命令列表。如：["set datestyle to ...", "set time zone ..."]
ping=0,
# ping MySQL服务端，检查是否服务可用。# 如：0 = None = never, 1 = default = whenever it is requested, 2 = when a cursor is created, 4 = when a query is executed, 7 = always
closeable=False,
# 如果为False时， conn.close() 实际上被忽略，供下次使用，再线程关闭时，才会自动关闭链接。如果为True时， conn.close()则关闭链接，那么再次调用pool.connection时就会报错，因为已经真的关闭了连接（pool.steady_connection()可以获取一个新的链接）
threadlocal=None, # 本线程独享值得对象，用于保存链接对象，如果链接对象被重置
host='127.0.0.1',
port=3306,
user='root',
password='123',
database='pooldb',
charset='utf8'
)
@app.route('/func')
def func():
conn = POOL.connection()
cursor = conn.cursor()
cursor.execute('select * from tb1')
result = cursor.fetchall()
cursor.close()
conn.close() # 不是真的关闭，而是假的关闭。 conn = pymysql.connect() conn.close()
conn = POOL.connection()
cursor = conn.cursor()
cursor.execute('select * from tb1')
result = cursor.fetchall()
cursor.close()
conn.close()
if __name__ == '__main__': app.run(debug=True)
缺点：如果线程比较多，还是会创建很多连接
模式二（推荐）
创建一个链接池，为所有线程提供连接，使用时来进行获取，使用完毕后在放回到连接池。
PS：假设最大链接数有 10 个，其实也就是一个列表，当你 pop 一个，系统会再 append 一个，链接池的所有的链接都是按照排队的这样的方式来链接的。链接池里所有的链接都能重复使用，共享的， 即实现了并发，又防止了链接次数太多
import time
import pymysql
import threading
from DBUtils.PooledDB import PooledDB, SharedDBConnection
POOL = PooledDB(
creator=pymysql, # 使用链接数据库的模块
maxconnections=6, # 连接池允许的最大连接数，0和None表示不限制连接数
mincached=2, # 初始化时，链接池中至少创建的空闲的链接，0表示不创建
maxcached=5, # 链接池中最多闲置的链接，0和None不限制
maxshared=3, # 链接池中最多共享的链接数量，0和None表示全部共享。PS: 无用，因为pymysql和MySQLdb等模块的 threadsafety都为1，所有值无论设置为多少，_maxcached永远为0，所以永远是所有链接都共享。
blocking=True, # 连接池中如果没有可用连接后，是否阻塞等待。True，等待；False，不等待然后报错
maxusage=None, # 一个链接最多被重复使用的次数，None表示无限制
setsession=[], # 开始会话前执行的命令列表。如：["set datestyle to ...", "set time zone ..."]
ping=0,
# ping MySQL服务端，检查是否服务可用。# 如：0 = None = never, 1 = default = whenever it is requested, 2 = when a cursor is created, 4 = when a query is executed, 7 = always
host='127.0.0.1',
port=3306,
user='root',
password='123',
database='pooldb',
charset='utf8'
)
def func():
# 检测当前正在运行连接数的是否小于最大链接数，如果不小于则：等待或报raise TooManyConnections异常
# 否则
# 则优先去初始化时创建的链接中获取链接 SteadyDBConnection。
# 然后将SteadyDBConnection对象封装到PooledDedicatedDBConnection中并返回。
# 如果最开始创建的链接没有链接，则去创建一个SteadyDBConnection对象，再封装到PooledDedicatedDBConnection中并返回。
# 一旦关闭链接后，连接就返回到连接池让后续线程继续使用。
# PooledDedicatedDBConnection
conn = POOL.connection()
# print(th, '链接被拿走了', conn1._con)
# print(th, '池子里目前有', pool._idle_cache, '\r\n')
cursor = conn.cursor()
cursor.execute('select * from tb1')
result = cursor.fetchall()
conn.close()
func()
二、本地线程
本地线程：保证每个线程都只有自己的一份数据，在操作时不会影响别人的，即使是多线程，自己的值也是互相隔离的
没用线程之前
import threading
import time
class Foo(object):
def __init__(self):
self.name = None
local_values = Foo()
def func(num):
time.sleep(2)
local_values.name = num
print(local_values.name,threading.current_thread().name)
for i in range(5):
th = threading.Thread(target=func, args=(i,), name='线程%s' % i)
th.start()
打印结果：
1 线程1
0 线程0
2 线程2
3 线程3
4 线程4
用了本地线程之后
import threading
import time
# 本地线程对象
local_values = threading.local()
def func(num):
"""
# 第一个线程进来，本地线程对象会为他创建一个
# 第二个线程进来，本地线程对象会为他创建一个
{
线程1的唯一标识：{name:1},
线程2的唯一标识：{name:2},
}
:param num:
:return:
"""
local_values.name = num # 4
# 线程停下来了
time.sleep(2)
# 第二个线程： local_values.name，去local_values中根据自己的唯一标识作为key，获取value中name对应的值
print(local_values.name, threading.current_thread().name)
for i in range(5):
th = threading.Thread(target=func, args=(i,), name='线程%s' % i)
th.start()
打印结果：
1 线程1
2 线程2
0 线程0
4 线程4
3 线程3
三、上下文管理
flask 的 request 和 session 设置方式比较新颖，如果没有这种方式，那么就只能通过参数的传递。
flask 是如何做的呢？
- 本地线程：是Flask自己创建的一个线程（猜想：内部是不是基于本地线程做的？）
vals = threading.local()
def task(arg):
vals.name = num
- 每个线程进来都是打印的自己的，只有自己的才能修改，
- 通过他就能保证每一个线程里面有一个数据库链接，通过他就能创建出数据库链接池的第一种模式
- 上下文原理
- 类似于本地线程
- 猜想：内部是不是基于本地线程做的？不是，是一个特殊的字典
1. 上下文原理
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-
from functools import partial
from flask.globals import LocalStack, LocalProxy
ls = LocalStack()
class RequestContext(object):
def __init__(self, environ):
self.request = environ
def _lookup_req_object(name):
top = ls.top
if top is None:
raise RuntimeError(ls)
return getattr(top, name)
session = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'request'))
ls.push(RequestContext('c1')) # 当请求进来时，放入
print(session) # 视图函数使用
print(session) # 视图函数使用
ls.pop() # 请求结束pop
ls.push(RequestContext('c2'))
print(session)
ls.push(RequestContext('c3'))
print(session)
2. Flask 内部实现
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
from greenlet import getcurrent as get_ident
def release_local(local):
local.__release_local__()
class Local(object):
__slots__ = ('__storage__', '__ident_func__') # __slots__的作用是用tuple定义允许绑定的属性名称
def __init__(self):
# self.__storage__ = {}
# self.__ident_func__ = get_ident 等价于下面两句，之所以这样，是因为如果直接按这种方式设置，通过.会自动调用__setattr___，而在下面的__setattr__中
又要获取__storage__等方法的值，这样会会形成递归，所以采用这张设置方法
object.__setattr__(self, '__storage__', {})
object.__setattr__(self, '__ident_func__', get_ident)
def __release_local__(self):
self.__storage__.pop(self.__ident_func__(), None)
def __getattr__(self, name):
try:
return self.__storage__[self.__ident_func__()][name]
except KeyError:
raise AttributeError(name)
def __setattr__(self, name, value):
ident = self.__ident_func__()
storage = self.__storage__
try:
storage[ident][name] = value
except KeyError:
storage[ident] = {name: value}
def __delattr__(self, name):
try:
del self.__storage__[self.__ident_func__()][name]
except KeyError:
raise AttributeError(name)
class LocalStack(object):
def __init__(self):
self._local = Local()
def __release_local__(self):
self._local.__release_local__()
def push(self, obj):
"""Pushes a new item to the stack"""
rv = getattr(self._local, 'stack', None)
if rv is None:
self._local.stack = rv = []
rv.append(obj)
return rv
def pop(self):
"""Removes the topmost item from the stack, will return the
old value or `None` if the stack was already empty.
"""
stack = getattr(self._local, 'stack', None)
if stack is None:
return None
elif len(stack) == 1:
release_local(self._local)
return stack[-1]
else:
return stack.pop()
@property
def top(self):
"""The topmost item on the stack. If the stack is empty,
`None` is returned.
"""
try:
return self._local.stack[-1]
except (AttributeError, IndexError):
return None
stc = LocalStack()
stc.push(123)
v = stc.pop()
print(v)
