olang的”database/sql”是操作数据库时常用的包，这个包定义了一些sql操作的接口，具体的实现还需要不同数据库的实现，mysql比较优秀的一个驱动是：github.com/go-sql-driver/mysql，在接口、驱动的设计上”database/sql”的实现非常优秀，对于类似设计有很多值得我们借鉴的地方，比如beego框架cache的实现模式就是借鉴了这个包的实现；”database/sql”除了定义接口外还有一个重要的功能：连接池，我们在实现其他网络通信时也可以借鉴其实现。

连接池的作用这里就不再多说了，我们先从一个简单的示例看下”database/sql”怎么用：

packagemainimport("fmt""database/sql"_"github.com/go-sql-driver/mysql")funcmain(){db,err:=sql.Open("mysql","username:password@tcp(host)/db_name?charset=utf8&allowOldPasswords=1")iferr!=nil{fmt.Println(err)return}deferdb.Close()rows,err:=db.Query("select*fromtest")forrows.Next(){//row.Scan(...)}rows.Close()}

用法很简单，首先Open打开一个数据库，然后调用Query、Exec执行数据库操作，github.com/go-sql-driver/mysql具体实现了database/sql/driver的接口，所以最终具体的数据库操作都是调用github.com/go-sql-driver/mysql实现的方法，同一个数据库只需要调用一次Open即可，下面根据具体的操作分析下”database/sql”都干了哪些事。

import _ "github.com/go-sql-driver/mysql"前面的”_”作用时不需要把该包都导进来，只执行包的init()方法，mysql驱动正是通过这种方式注册到”database/sql”中的：

//github.com/go-sql-driver/mysql/driver.gofuncinit(){sql.Register("mysql",&MySQLDriver{})}typeMySQLDriverstruct{}func(dMySQLDriver)Open(dsnstring)(driver.Conn,error){...}

init()通过Register()方法将mysql驱动添加到sql.drivers(类型：make(map[string]driver.Driver))中,MySQLDriver实现了driver.Driver接口：

//database/sql/sql.gofuncRegister(namestring,driverdriver.Driver){driversMu.Lock()deferdriversMu.Unlock()ifdriver==nil{panic("sql:Registerdriverisnil")}if_,dup:=drivers[name];dup{panic("sql:Registercalledtwicefordriver"+name)}drivers[name]=driver}//database/sql/driver/driver.gotypeDriverinterface{//Openreturnsanewconnectiontothedatabase.//Thenameisastringinadriver-specificformat.////Openmayreturnacachedconnection(onepreviously//closed),butdoingsoisunnecessary;thesqlpackage//maintainsapoolofidleconnectionsforefficientre-use.////Thereturnedconnectionisonlyusedbyonegoroutineata//time.Open(namestring)(Conn,error)}

假如我们同时用到多种数据库，就可以通过调用sql.Register将不同数据库的实现注册到sql.drivers中去，用的时候再根据注册的name将对应的driver取出。

先看下连接池整体处理流程：

db,err:=sql.Open("mysql","username:password@tcp(host)/db_name?charset=utf8&allowOldPasswords=1")

sql.Open()是取出对应的db，这时mysql还没有建立连接，只是初始化了一个sql.DB结构，这是非常重要的一个结构，所有相关的数据都保存在此结构中；Open同时启动了一个connectionOpener协程，后面再具体分析其作用。

typeDBstruct{driverdriver.Driver//数据库实现驱动dsnstring//数据库连接、配置参数信息，比如username、host、password等numCloseduint64musync.Mutex//锁，操作DB各成员时用到freeConn[]*driverConn//空闲连接connRequests[]chanconnRequest//阻塞请求队列，等连接数达到最大限制时，后续请求将插入此队列等待可用连接numOpenint//已建立连接或等待建立连接数openerChchanstruct{}//用于connectionOpenerclosedbooldepmap[finalCloser]depSetlastPutmap[*driverConn]string//stacktraceoflastconn'sput;debugonlymaxIdleint//最大空闲连接数maxOpenint//数据库最大连接数maxLifetimetime.Duration//连接最长存活期，超过这个时间连接将不再被复用cleanerChchanstruct{}}

maxIdle(默认值2)、maxOpen(默认值0，无限制)、maxLifetime(默认值0，永不过期)可以分别通过SetMaxIdleConns、SetMaxOpenConns、SetConnMaxLifetime设定。

上面说了Open时是没有建立数据库连接的，只有等用的时候才会实际建立连接，获取可用连接的操作有两种策略：cachedOrNewConn(有可用空闲连接则优先使用，没有则创建)、alwaysNewConn(不管有没有空闲连接都重新创建)，下面以一个query的例子看下具体的操作：

rows,err:=db.Query("select*fromtest")

database/sql/sql.go：

func(db*DB)Query(querystring,args...interface{})(*Rows,error){varrows*Rowsvarerrerror//maxBadConnRetries=2fori:=0;i<maxBadConnRetries;i++{rows,err=db.query(query,args,cachedOrNewConn)iferr!=driver.ErrBadConn{break}}iferr==driver.ErrBadConn{returndb.query(query,args,alwaysNewConn)}returnrows,err}func(db*DB)query(querystring,args[]interface{},strategyconnReuseStrategy)(*Rows,error){ci,err:=db.conn(strategy)iferr!=nil{returnnil,err}//到这已经获取到了可用连接，下面进行具体的数据库操作returndb.queryConn(ci,ci.releaseConn,query,args)}

数据库连接由db.query()获取：

func(db*DB)conn(strategyconnReuseStrategy)(*driverConn,error){db.mu.Lock()ifdb.closed{db.mu.Unlock()returnnil,errDBClosed}lifetime:=db.maxLifetime//从freeConn取一个空闲连接numFree:=len(db.freeConn)ifstrategy==cachedOrNewConn&&numFree>0{conn:=db.freeConn[0]copy(db.freeConn,db.freeConn[1:])db.freeConn=db.freeConn[:numFree-1]conn.inUse=truedb.mu.Unlock()ifconn.expired(lifetime){conn.Close()returnnil,driver.ErrBadConn}returnconn,nil}//如果没有空闲连接，而且当前建立的连接数已经达到最大限制则将请求加入connRequests队列，//并阻塞在这里，直到其它协程将占用的连接释放或connectionOpenner创建ifdb.maxOpen>0&&db.numOpen>=db.maxOpen{//MaketheconnRequestchannel.It'sbufferedsothatthe//connectionOpenerdoesn'tblockwhilewaitingforthereqtoberead.req:=make(chanconnRequest,1)db.connRequests=append(db.connRequests,req)db.mu.Unlock()ret,ok:=<-req//阻塞if!ok{returnnil,errDBClosed}ifret.err==nil&&ret.conn.expired(lifetime){//连接过期了ret.conn.Close()returnnil,driver.ErrBadConn}returnret.conn,ret.err}db.numOpen++//上面说了numOpen是已经建立或即将建立连接数，这里还没有建立连接，只是乐观的认为后面会成功，失败的时候再将此值减1db.mu.Unlock()ci,err:=db.driver.Open(db.dsn)//调用driver的Open方法建立连接iferr!=nil{//创建连接失败db.mu.Lock()db.numOpen--//correctforearlieroptimismdb.maybeOpenNewConnections()//通知connectionOpener协程尝试重新建立连接，否则在db.connRequests中等待的请求将一直阻塞，知道下次有连接建立db.mu.Unlock()returnnil,err}db.mu.Lock()dc:=&driverConn{db:db,createdAt:nowFunc(),ci:ci,}db.addDepLocked(dc,dc)dc.inUse=truedb.mu.Unlock()returndc,nil}

总结一下上面获取连接的过程：
* step1：首先检查下freeConn里是否有空闲连接，如果有且未超时则直接复用，返回连接，如果没有或连接已经过期则进入下一步；
* step2：检查当前已经建立及准备建立的连接数是否已经达到最大值，如果达到最大值也就意味着无法再创建新的连接了，当前请求需要在这等着连接释放，这时当前协程将创建一个channel：chan connRequest，并将其插入db.connRequests队列，然后阻塞在接收chan connRequest上，等到有连接可用时这里将拿到释放的连接，检查可用后返回；如果还未达到最大值则进入下一步；
* step3：创建一个连接，首先将numOpen加1，然后再创建连接，如果等到创建完连接再把numOpen加1会导致多个协程同时创建连接时一部分会浪费，所以提前将numOpen占住，创建失败再将其减掉；如果创建连接成功则返回连接，失败则进入下一步
* step4：创建连接失败时有一个善后操作，当然并不仅仅是将最初占用的numOpen数减掉，更重要的一个操作是通知connectionOpener协程根据db.connRequests等待的长度创建连接，这个操作的原因是：

numOpen在连接成功创建前就加了1，这时候如果numOpen已经达到最大值再有获取conn的请求将阻塞在step2，这些请求会等着先前进来的请求释放连接，假设先前进来的这些请求创建连接全部失败，那么如果它们直接返回了那些等待的请求将一直阻塞在那，因为不可能有连接释放(极限值，如果部分创建成功则会有部分释放)，直到新请求进来重新成功创建连接，显然这样是有问题的，所以maybeOpenNewConnections将通知connectionOpener根据db.connRequests长度及可创建的最大连接数重新创建连接，然后将新创建的连接发给阻塞的请求。

注意：如果maxOpen=0将不会有请求阻塞等待连接，所有请求只要从freeConn中取不到连接就会新创建。

另外Query、Exec有个重试机制，首先优先使用空闲连接，如果2次取到的连接都无效则尝试新创建连接。

获取到可用连接后将调用具体数据库的driver处理sql。

数据库连接在被使用完成后需要归还给连接池以供其它请求复用，释放连接的操作是：putConn()：

func(db*DB)putConn(dc*driverConn,errerror){...//如果连接已经无效，则不再放入连接池iferr==driver.ErrBadConn{db.maybeOpenNewConnections()dc.Close()//这里最终将numOpen数减掉return}...//正常归还added:=db.putConnDBLocked(dc,nil)...}func(db*DB)putConnDBLocked(dc*driverConn,errerror)bool{ifdb.maxOpen>0&&db.numOpen>db.maxOpen{returnfalse}//有等待连接的请求则将连接发给它们，否则放入freeConnifc:=len(db.connRequests);c>0{req:=db.connRequests[0]//ThiscopyisO(n)butinpracticefasterthanalinkedlist.//TODO:considercompactingitdownlessoftenand//movingthebaseinstead?copy(db.connRequests,db.connRequests[1:])db.connRequests=db.connRequests[:c-1]iferr==nil{dc.inUse=true}req<-connRequest{conn:dc,err:err,}returntrue}elseiferr==nil&&!db.closed&&db.maxIdleConnsLocked()>len(db.freeConn){db.freeConn=append(db.freeConn,dc)db.startCleanerLocked()returntrue}returnfalse}

释放的过程：
* step1：首先检查下当前归还的连接在使用过程中是否发现已经无效，如果无效则不再放入连接池，然后检查下等待连接的请求数新建连接，类似获取连接时的异常处理，如果连接有效则进入下一步；
* step2：检查下当前是否有等待连接阻塞的请求，有的话将当前连接发给最早的那个请求，没有的话则再判断空闲连接数是否达到上限，没有则放入freeConn空闲连接池，达到上限则将连接关闭释放。
* step3：(只执行一次)启动connectionCleaner协程定时检查feeConn中是否有过期连接，有则剔除。

有个地方需要注意的是，Query、Exec操作用法有些差异：

a.Exec(update、insert、delete等无结果集返回的操作)调用完后会自动释放连接；

b.Query(返回sql.Rows)则不会释放连接，调用完后仍然占有连接，它将连接的所属权转移给了sql.Rows，所以需要手动调用close归还连接，即使不用Rows也得调用rows.Close()，否则可能导致后续使用出错，如下的用法是错误的：

//错误db.SetMaxOpenConns(1)db.Query("select*fromtest")row,err:=db.Query("select*fromtest")//此操作将一直阻塞//正确db.SetMaxOpenConns(1)r,_:=db.Query("select*fromtest")r.Close()//将连接的所属权归还，释放连接row,err:=db.Query("select*fromtest")//otheroprow.Close()