1.缘起&＃xff1a;
对象池应该是一个“历史悠久”的概念了&＃xff0c;像我们经常说的线程池、还有ADO.NET中的数据库连接池等&＃xff0c;都属于对象池的应用。
我们的应用有时也会碰到需要使用对象池的情况&＃xff0c;我举个例子说明一下。假设&＃xff0c;我们需要记录某个类MyClass的每个方法每次被调用时方法执行所消耗的时间&＃xff0c;而且&＃xff0c;这个类是使用在多线程的环境中的&＃xff0c;每个方法都可以同时在多个线程中执行&＃xff0c;不需要被同步&＃xff0c;这样可以使并发达到最大。
好&＃xff0c;我们可以使用Stopwatch这个类来准确地记录每个方法的时间&＃xff0c;关键是怎么使用它&＃xff1f;为MyClass定义一个Stopwatch类型的成员变量&＃xff0c;然后在每个方法的开始调用这个成员的Start以启动计时&＃xff0c;在方法返回之前记录耗费的时间&＃xff0c;然后Reset这个Stopwatch成员。
这种方案只有在一种情况下可以良好工作&＃xff0c;那就是要求对MyClass的所有方法的调用都是同步的&＃xff0c;而且多个线程调用同一个方法时也必须被同步&＃xff0c;否则&＃xff0c;Stopwatch的计时就会错乱了。
那么如何解决了&＃xff1f;实际上很简单&＃xff0c;我们不需要为MyClass定义一个Stopwatch类型的成员变量&＃xff0c;而是在每个方法的入口处&＃xff0c;new一个Stopwatch类型的局部变量&＃xff0c;这个局部变量只服务于当前方法的一次调用。也就是说&＃xff0c;对MyClass的任何一个方法的任何一次调用&＃xff0c;都会产生一个Stopwatch类型的对象专门用于这次调用的计时工作&＃xff0c;当这次调用返回后&＃xff0c;该Stopwatch对象就可以被销毁了。这样就可以达到我们最初假设的需求。
从解决方案我们看到&＃xff0c;每次调用都会新建一个Stopwatch对象&＃xff0c;当调用返回时&＃xff0c;这个对象就没有存在的价值而可以被销毁了。这样的结果就是会反复地创建并销毁Stopwatch类型的对象。
这正是使用对象池的一个绝佳场合&＃xff0c;我们把一些可用的Stopwatch对象放进对象池中&＃xff0c;每次方法被调用时&＃xff0c;就向对象池租借一个Stopwatch对象来进行计时&＃xff0c;调用返回时&＃xff0c;再将这个对象归还给对象池即可。这样就避免了Stopwatch对象的重复创建和销毁。
我设计的ESBasic.ObjectManagement.Pool.IObjectPool就是一个通用的对象池&＃xff0c;它是泛型的&＃xff0c;所以可以池化存储不同类型的对象。
2.适用场合&＃xff1a;
根据我们上面的描述&＃xff0c;我们可以总结出当有类似以下的需求时&＃xff0c;可以使用对象池技术。
&＃xff08;1&＃xff09;某个类型的对象经常被重复的创建、销毁。
&＃xff08;2&＃xff09;每个该类型的对象被使用的时间都很短。
&＃xff08;3&＃xff09;使用一个共享的对象无法达到系统的要求&＃xff08;比如会限制最大并发量&＃xff09;。
&＃xff08;4&＃xff09;相对于新建或销毁一个对象来说&＃xff0c;清除对象的状态要容易得多。
3&＃xff0e;设计思想与实现
IObjectPool接口的定义如下&＃xff1a;
publicinterfaceIObjectPool<TObject>whereTObject:class
{
///
///MinObjectCount对象池中最少同时存在的对象数。
///
intMinObjectCount{get;set;}
///
///MaxObjectCount对象池中最多同时存在的对象数。
///
intMaxObjectCount{get;set;}
///
///DetectSpanInMSecs当池中没有空闲的对象且数量已达到MaxObjectCount时&＃xff0c;如果这时发生Rent调用&＃xff0c;则检测空闲对象的时间间隔。
///默认值为10ms。
///
intDetectSpanInMSecs{get;set;}
///
///PooledObjectCreator用于创建池中对象的创建器。默认为DefaultPooledObjectCreator
///
IPooledObjectCreator<TObject>PooledObjectCreator{set;}
voidInitialize();
TObjectRent();
voidGiveBack(TObjectobj);
}
这个接口有一个泛型参数&＃xff1a;TObject&＃xff0c;表示我们要池化的对象的类型。泛型约束表明能够放入对象池中的对象必须是引用类型。
MinObjectCount属性指示对象池在初始化的时候就必须确保池中存在的对象的数量。
MaxObjectCount属性表示对象池最多能够容纳的对象数量。
如果一个对象被租借出去&＃xff0c;则对象池会将其状态标记为“繁忙”的&＃xff1b;如果一个对象没有被租借出去或被归还&＃xff0c;则其状况就是“空闲”的。
对于ObjectPool的实现&＃xff0c;要注意以下几点&＃xff1a;
&＃xff08;1&＃xff09;对象池是多线程安全的&＃xff0c;可以在多线程的环境下使用。我们对内部的集合进行了加锁控制。
&＃xff08;2&＃xff09;对象池并不直接负责对象的创建工作&＃xff0c;它把这项职责委托给了池化对象创建者IPooledObjectCreator。
&＃xff08;3&＃xff09;池化对象创建者IPooledObjectCreator不仅负责对象的创建工作&＃xff0c;而且也负责清除对象的状态&＃xff08;Reset方法&＃xff09;。在GiveBack方法的内部就有调用Reset方法来清除对象的遗留状态的。IPooledObjectCreator接口的定义如下所示&＃xff1a;
///
///IPooledObjectCreator池化对象创建者。用于创建被池缓存的对象。并能清除对象的状态。
///
publicinterfaceIPooledObjectCreator<TObject>whereTObject:class
{
TObjectCreate();
voidReset(TObjectobj);
}
4. 使用时的注意事项
&＃xff08;1&＃xff09;当外部调用Rent方法向对象池租借一个对象时&＃xff0c;如果对象池中没有“空闲”的对象&＃xff0c;并且池中的对象的数量已经达到了MaxObjectCount&＃xff0c;那么这时该如何处理了&＃xff1f;ObjectPool采用的策略是选择等待&＃xff0c;等待直到有对象变成“空闲”&＃xff0c;否则就一直阻塞当前线程。你必须注意到ObjectPool采用的这个策略可能会与你的期望不一致。
&＃xff08;2&＃xff09;当对象池中的空闲对象很多时&＃xff0c;即使已经远远地大于了MinObjectCount的值&＃xff0c;对象池也不会释放其中的某些对象&＃xff0c;而是一直保持着。MinObjectCount只是决定了池在初始化的时候应该创建的对象的数量以备用。
&＃xff08;3&＃xff09;基于上面的两点原因&＃xff0c;所以我们在具体应用时需要谨慎地为MaxObjectCount设定一个合理的值。如果这个值太小&＃xff0c;可能会使得阻塞线程的情况经常发生。当然&＃xff0c;这个值也不是设得越大越好&＃xff0c;因为如果平时空闲的对象很多&＃xff0c;就表示要占用更多的资源而却没有发挥出相应的价值。
&＃xff08;4&＃xff09;一个从池中借出的对象在被归还回给池的时候&＃xff0c;必须把上次使用时遗留的状态清除掉&＃xff0c;否则后面的租借者可能会误用其遗留的状态。
&＃xff08;5&＃xff09;如果清除一个对象的状态很不容易&＃xff0c;相反创建和销毁一个对象却非常容易&＃xff0c;那么这时可以考虑不使用对象池&＃xff0c;而是每次new一个对象来使用&＃xff0c;使用完了就丢弃掉。
5.扩展
如果我们要池化的对象是没有状态的&＃xff0c;而且其类型也有不带参数的默认构造函数&＃xff0c;那么我们可以直接使用ESBasic提供的默认池化对象创建者DefaultPooledObjectCreator。DefaultPooledObjectCreator使用反射创建对象&＃xff0c;并且Reset方法也不对对象做任何供动作――因为对象本身就是没有状态的&＃xff0c;所以也就不存在清除其状态的需要了。
注&＃xff1a;ESBasic源码可到http://esbasic.codeplex.com/下载。
ESBasic讨论&＃xff1a;37677395
ESBasic开源前言
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