PyMySQL 数据库连接线程安全问题解析与解决方案

问题背景

在使用 PyMySQL 进行数据库操作时，开发者可能会遇到各种看似随机的错误，如"Bad file descriptor"、"Packet sequence number wrong"等。这些错误通常表现为间歇性出现，让开发者难以定位问题根源。

错误现象分析

从实际案例中观察到的典型错误包括：

1. 文件描述符错误：OSError: [Errno 9] Bad file descriptor
2. 空对象属性错误：AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'settimeout'
3. 数据包序列号错误：pymysql.err.InternalError: Packet sequence number wrong

这些错误看似毫无关联，但实际上都指向同一个根本问题——数据库连接的线程安全问题。

问题根源

PyMySQL 的连接对象不是线程安全的，这是由数据库连接的本质特性决定的。每个数据库连接在底层都是一个TCP连接，维护着自己的状态和序列号。当多个线程同时使用同一个连接时，会导致以下问题：

1. 状态混乱：不同线程的操作会互相干扰连接的状态
2. 数据包错乱：请求和响应的数据包序列号无法正确匹配
3. 资源竞争：多个线程同时操作同一个socket会导致文件描述符错误

解决方案

方案一：每个线程创建独立连接

最简单的解决方案是为每个线程创建独立的数据库连接。这种方式简单直接，但需要注意：

1. 连接数可能过多，给数据库服务器带来压力
2. 需要确保每个线程在使用完毕后正确关闭连接

方案二：使用连接池

更专业的解决方案是使用数据库连接池，如DBUtils。连接池可以：

1. 管理有限数量的连接
2. 按需分配给各个线程使用
3. 自动回收和复用连接
4. 提供线程安全的连接获取和释放机制

最佳实践建议

1. 避免共享连接：绝对不要在多个线程间共享同一个连接对象
2. 及时释放资源：使用完毕后及时关闭连接或归还给连接池
3. 合理配置连接数：根据应用并发量配置适当的连接池大小
4. 异常处理：对数据库操作进行适当的异常捕获和处理

总结

PyMySQL 的连接线程安全问题是一个常见但容易被忽视的问题。理解其背后的原理并采取适当的解决方案，可以显著提高数据库访问的稳定性和可靠性。对于Web应用等并发场景，强烈建议使用连接池来管理数据库连接，这不仅能解决线程安全问题，还能提高性能和资源利用率。