(15) Spring Boot 連接至 PostgreSQL 與 HikariCP 的常見使用設定
在上一篇文章中，我們將專案導入了 H2 資料庫，並且透過 Spring Boot 提供的 JDBC Starter 搭配在 Dev 環境 Properties 中設定 spring.datasource 與 H2 資料庫進行連接。
因此本篇文章將會展示如何在 Prod 環境中設定相關參數，又需要導入哪些其他 Dependencies，才可以將專案與 PostgreSQL 進行連線。
不過因為節省資料庫的建置過程，因此本篇文章將會使用一個免費的「PostgreSQL Database Hosting Service」，透過這個服務，我們就可以簡單又快速的建立一個 Database Service 供我們進行連線測試。
不過如果你在你的本機或你的環境中已經有架設好 PostgreSQL，那麼就可以省略這項服務的使用，可以直接參考連線設定的部分即可。
免費的線上 PostgreSQL 服務 - ElephantSQL
這裡廢話不多說 XD，他就是一個有免費方案的線上 PostgreSQL 服務，使用簡單，操作介面方便又直覺，免費方案給的大方，又無需事先綁定信用卡 (這樣就不用怕流量不小新爆掉了)，限制的部分整理如下：
- 一個 Instance 最多可以存放 20 MB 的資料
- 一個 Instance 最多可以同時有 5 個 Connections
對於測試來說，這已經非常足夠了。那麼接著我們就來開始創建第一個免費的 Instance 吧！
註冊帳號與建立第一個 Instance
首先要先創建一個帳號，他有支援 Github 與 Google 的 Social login，或者要直接 Sign up 也可以。
接著就可以看到 Instances 的列表，因為才剛建立帳號而已，所以裡面不會有任何東西。
點擊右上方的「Create New Instance」，接著設定 Instance 的名稱。值得注意的是，這裡的名稱只是 Instance 的名稱，而不是資料庫的名稱。另外，在 Plan 的部分預設是 Free 的方案，而其他的方案都是要收費的。
接著要選取 Data Center 的位置，但因為是免費方案，所以可以選擇的位置就會比較少。在這邊我們選取離台灣比較近的「AP-East-1 (Hong Kong)」。
最後再檢查一次內容，沒有問題我們就直接「Create Instance」。頁面跳轉回 Instance 列表頁面，剛剛所建立的 Instance 就會出現在列表中了。
查看 Instance 的相關資訊
(為了做示範，在這裡我的連線資訊全部都會以明碼顯示，但是我會在範例結束之後刪除這個 Instance)
從列表點擊對應的 Instance 後，就會進入到 Details 的頁面。
在 Details 頁面中你就可以看到這個資料庫的基本資訊。ElephantSQL 預設是將 Database 的名稱與連線許可的名稱視為同一個值。而 URL 的部分則是像 postgres://[username]:[password]@[hostname]/[databasename] 這樣的格式來表示，對應的結果就為：
- username： aeafcpwv
- password： izbnpJkJ3_aaEhcSkbB5pUNaa5mq8rjn
- hostname： john.db.elephantsql.com:5432
- databasename： aeafcpwv
其他功能
在左邊有其他的頁面可以進入，只是如果是使用免費的 Instance 的話，那麼會有一些頁面是沒有權限可以造訪的。
在免費版中，可以進入的頁面有：
- Detail：資料庫的連線相關細節
- Browser：使用 SQL Query 的頁面
- Stats：查看資料庫的連線狀態，像是連接數量與連接位置
- Slow Query：顯示 SQL Query 的時間以及相關細節
- Backup：備份這個 Instance 的資料
那麼 ElephantSQL 的部分就暫時先介紹到這邊，不過應該可以發現，他的操作介面實在非常簡單又直覺，也因此如果需要一個資料庫來進行測試且資料量不大的話，ElephantSQL 應該可以算是個不錯的選擇。
JDBC 連接至 PostgreSQL
現在我們得到一個遠端的 PostgreSQL 服務，接著要將專案進行設定，並且將專案連到這個 PostgreSQL 的遠端服務。
在上一篇文章中，我們是在 Dev 環境的 Properties 內，對 spring.datasource的相關設定值指向 H2 Database。因此現在在這一篇文章中，我們可以改為在 Prod 的環境中加上與 PostgreSQL 的相關連線設定值。
根據在 ElephantSQL 的 Detail 頁面中的資訊，我們可以進行如下設定：
spring:
datasource:
url: jdbc:postgresql://john.db.elephantsql.com:5432/aeafcpwv
username: aeafcpwv
password: izbnpJkJ3_aaEhcSkbB5pUNaa5mq8rjn接著以 Prod 的 Properties 啟動專案
.\mvnw -P prod
其中可以看到 HikariCP 的相關訊息，這代表著 Hikari 在建立 Connection Pool (別忘了，Spring Boot 預設所使用的 Connection Pool 就是 Hikari)：
INFO [main] HikariDataSource: HikariPool-1 - Starting...
INFO [main] HikariDataSource: HikariPool-1 - Start completed.接著我們可以到 ElephantSQL 的 STATS 頁面檢查連線狀態：
由於免費版的 Instance 可以允許的連線數量是 5 個，在 Application Name 的欄位上，第一列顯示「elephantsql-stream」，這是因為在建立 Instance 後，ElephantSQL 會需要佔據一個連線位置，以提供與事件或訊息之間的溝通。
而下方的四個連線，就是透過 HikariCP 所建立的 Connection Pool。但其實 HikariCP 所建立的 Connection Pool 並不只有四個而已。可以在 HikariCP 的 Github 中找到 maximumPoolSize 的相關訊息，他的預設值為 10，所以在不設定任何參數的情況下，HikariCP 所建立的 Connection Pool 的數量是 10 個。
如果想要修改連線數量，可以像下方這樣設定，假設我只要建立 3 個 Connection Pool：
spring:
datasource:
url: jdbc:postgresql://john.db.elephantsql.com:5432/aeafcpwv
username: aeafcpwv
password: izbnpJkJ3_aaEhcSkbB5pUNaa5mq8rjn
hikari:
maximum-pool-size: 3那麼在 ElephantSQL 的 STATS 頁面中，就可以看到只有建立 3 個連線了。
Idle 是甚麼
Idle，形容詞，閒置的。在上圖中可以看到在 Stats 的欄位，狀態都是 Idle，代表他的連線狀態是閒置的，那為什麼會需要閒置的連線呢？
還記得在建立 Connection Pool 的目的就是在於「當有需要使用連線的時候就可以從 Connection Pool 中取得 Connection」，而這些 Connection 要可以「隨取即用」就必須要讓 Connection 保持「長連接」的狀態，或者說是「Keep Alive」。
要讓連線是長連接的狀態就必須要在建立 TCP 連線後，相互的定時通知對方說「欸欸！我還活著喔！不要斷掉了！」，這個傳送的內容，就叫做「Heartbeat Packet」，或者稱他為「心跳包」。
可是在這樣頻繁的送心跳包的過程中，也都是需要對心跳包做編碼與解碼，因此多少來是會浪費系統資源，因此 Idle 機制就出現了。Idle 機制算是心跳包的機制優化，為了避免相互的、定時的持續送出心跳包，那麼只要在服務端去監聽客戶端對服務端的讀寫時間，並定期的去跟客戶端確認連線狀態，如此一來，就可以用相對少的資源來達到長連接的機制了。
之所以會先介紹 Idle，主要是因為後續在 Hikari 的設定值中，有相關的參數可以進行設定，因此先介紹過甚麼是 Idle Connection 以及 Idle Timeout 會對於後續的了解內容有幫助。
Hikari 的常用的參數設定
如果仔細的參考 Hikari Github 上的說明，裡頭有提到一些比較常用的設定，這裡我們稍微簡單的帶過 (以下 Connection Pool 都會以「連線池」表示)：
poolName
可以設定連線池的名稱，主要的作用在於可以在 Console 或者 Print Log 的時候，能夠顯示自定義的連線池的名稱。
maximumPoolSize
設定 Hikari 建立連線池內 Connection 的最大數量。而這個值的設定其實應該依照你的執行環境，例如硬體性能。此外，如果設定的值超過資料庫所許可的連線數量，那麼連線池內的數量就會依照許可連線數而定。
autoCommit
設定是否要自動 Commit SQL Command，預設值為 true。如果 autoCommit 的值為 true，那麼只要在使用這些 Connect 的 Statement 或 Session 去操作資料庫，例如新增、修改、刪除等命令都會被自動提交，如果不小心發生邏輯錯誤，那麼所提交出去的命令也就無法挽回了。
但如果 autoCommit 的值設定為 false，那麼則必須明確的在商業邏輯後提交所使用到的命令後才會使 Commit 生效，而在商業邏輯中若發生錯誤，則可以使用 Rollback 來回復在發生錯誤之前的狀態。為了避面錯誤發生時無法返回狀態，也因此我們通常會將此值設定為 false，像這樣：
spring:
datasource:
hikari:
auto-commit: falseconnectionTimeout
當從連線池拿取 Connection 時，卻發現 Connection 的數量已達上限，那麼就會等待一段時間，如果在這段時間內都沒有 Connection 可以從連線池中取得，那麼就會發生 SQLException 的錯誤。而這段等待時間的最大許可值就是 connectTimout，其預設值為 30000，也就是 30 秒。
minimumIdle
這個值可以控制 Idle Connection 的最小數量，但這個值的預設值會取決於 maximumPoolSize 的大小。若 minimumIdle 的數量小於 maximumPoolSize ，那麼在建立連線池的步驟就會像這樣：
- 先建立 minimumIdle 數量的 Idle Connection 於連線池中
- 應用程式向連線池拿取 Connection
- 當拿取 Connection 的數量大於 minimumIdle 時，Hikari 會建立更多的 Connection 於連線池中，直到連線池內的數量為 maximumPoolSize 為止
- 當連線池中的 Idle Connection 所閒置的時間超過 idleTimeout，則關閉連線，直到連線池內的數量為 minimumIdle 為止
這個值代表如果設定這個值，則會讓連線池的數量不固定，並且會造成額外開啟連線與關閉連線所需的資源。因此除非是在其他特定需求的情況下，否則這個值我們就會不設定他，讓他是預設值，也就是 maximumPoolSize，即可。
idleTimeout
這個值的說明可以看 minimumIdle 部分的說明。而 idleTimeout 的設定也只有在 minimumIdle < maximumPoolSize 的情況下才有作用。
maxLifetime
這個值在官方網站的說明中是「強烈建議使用的值」。這個值主要用來設定在連線池的 Connection 所能存活的最大時間。當 Connection 存活的時間到達了 maxLifetime，那麼這個 Connection 就會被關閉，然後再重新建立一個新的 Connection 於連線池中。
之所以會這麼做的原因是為了要避免 mass-extinction 的發生，同時也可以避免堆積過多的 Garbage 等待 GC 回收，造成 GC 回收時間過久，導致系統發生異常。
詳細說明可以參考： https://juejin.cn/post/6844904146915557389
connectionTestQuery
這是連線池在建立前，會先執行此值所設定的 SQL 命令。官方建議如果是使用 JDBC4 的 Driver，那麼最好不要設定此值。
文末
上一篇文章中，我們在 Dev 環境中將應用程式與 H2 DB 連接。而在本篇中，我們則是在 Prod 環境中將應用程式與 PostgreSQL 進行連接，並且使用線上的免費資源 ─ ElephantSQL 來進行測試。
中間有稍微提到了一下 Keep Alive 的實現機制，並簡單的介紹了一下甚麼是 Idle Connection。而最後則是介紹了 Hikari 的一些常用設定值。
在下一篇開始，我們就要開始將資料庫建立 Table，但是在那之前會先介紹資料庫的版本管理工具 ─ Liquibase，透過 Liquibase 來協助我們避免直接寫 SQL Command 來新增、修改、刪除 Table 的相關動作，並簡介資料庫版本控管的相關細節。
前往
本篇程式碼
上一篇
下一篇
所有文章列表
