详解Java中对象池的介绍与使用

2023-02-21 18:02:30 对象介绍详解

1. 什么是对象池

对象池，顾名思义就是一定数量的已经创建好的对象(Object)的集合。当需要创建对象时，先在池子中获取，如果池子中没有符合条件的对象，再进行创建新对象，同样，当对象需要销毁时，不做真正的销毁，而是将其setActive(false)，并存入池子中。这样就避免了大量对象的创建。

2. 对象池解决什么问题

减少频繁创建和销毁对象带来的成本，实现对象的缓存和复用，创建对象的成本比较大，并且创建比较频繁。比如线程的创建代价比较大，于是就有了常用的线程池。对象池（模式）是一种创建型设计模式，它持有一个初始化好的对象的集合，将对象提供给调用者。

一般而言对于创建对象的成本比较大，并且创建比较频繁。比如线程的创建代价比较大，于是就有了常用的线程池。

3. 对象池的优缺点

3.1 对象池的优点

提升了t获取对象的响应速度，比如单个线程和资源连接的创建成本都比较大。

运用对象池化技术可以显著地提升性能，尤其是当对象的初始化过程代价较大或者频率较高时。

一定程度上减少了GC的压力。对于实时性要求较高的程序有很大的帮助

比如说 Http 链接的对象池，Redis对象池等等都使用了对象池

3.2 对象池弊端

1.脏对象的问题

所谓的脏对象就是指的是当对象被放回对象池后，还保留着刚刚被客户端调用时生成的数据。

脏对象可能带来两个问题：

1）.脏对象持有上次使用的引用，导致内存泄漏等问题。

2). 脏对象如果下一次使用时没有做清理，可能影响程序的处理数据。

2.生命周期的问题

处于对象池中的对象生命周期要比普通的对象要长久。维持大量的对象也是比较占用内存空间的。

4. 对象池有什么特征

一般来说，对象池有下面几个特征：

（1）对象池中有一定数量已经创建好的对象

（2）对象池向用户提供获取对象的接口，当用户需要新的对象时，便可通过调用此接口获取新的对象。如果对象池中有事先创建好的对象时，就直接返回给用户；如果没有了，对象池还可以创建新的对象加入其中，然后返回给用户

（3）对象池向用户提供归还对象的接口，当用户不再使用某对象时，便可通过此接口把该对象归还给对象池

5. 池的大小选择

通常情况下，我们需要控制对象池的大小如果对象池没有限制，可能导致对象池持有过多的闲置对象，增加内存的占用。如果对象池闲置过小，没有可用的对象时，会造成之前对象池无可用的对象时，再次请求出现的问题。

对象池的大小选取应该结合具体的使用场景，结合数据（触发池中无可用对象的频率）分析来确定。现在Java的对象分配操作不比C语言的malloc调用慢, 对于轻中量级的对象, 分配/释放对象的开销可以忽略不计，并发环境中, 多个线程可能(同时)需要获取池中对象, 进而需要在堆数据结构上进行同步或者因为锁竞争而产生阻塞, 这种开销要比创建销毁对象的开销高数百倍;由于池中对象的数量有限, 势必成为一个可伸缩性瓶颈;很难正确的设定对象池的大小, 如果太小则起不到作用, 如果过大, 则占用内存资源高。

空间换时间的折中,本质上，对象池属于空间换时间的折中。它通过缓存初始化好的对象来提升调用者请求对象的响应速度。除此之外，折中（tradeoff）是软件开发中的一个重要的概念，会贯穿整个软件开发过程中。

6. 对象池的使用

6.1 接入

 <dependency>
      <groupId>org.apache.commons</groupId>
      <artifactId>commons-pool2</artifactId>
    </dependency>

6.2 实现线程池工厂

import com.scl.online.service.model.SxInferContext;
import org.apache.commons.pool2.PooledObject;
import org.apache.commons.pool2.PooledObjectFactory;
import org.apache.commons.pool2.impl.DefaultPooledObject;

 
public class InferContextPooledObjectFactory implements PooledObjectFactory<SxInferContext> {

  @Override
  public PooledObject<SxInferContext> makeObject() {
    SxInferContext inferContext = new SxInferContext();
    return new DefaultPooledObject<>(inferContext);
  }

  @Override
  public void destroyObject(PooledObject<SxInferContext> pooledObject) {

  }

  @Override
  public boolean validateObject(PooledObject<SxInferContext> pooledObject) {
    return true;
  }

  @Override
  public void activateObject(PooledObject<SxInferContext> pooledObject) {
    pooledObject.getObject().initObject();
  }

  @Override
  public void passivateObject(PooledObject<SxInferContext> pooledObject) {
    // 当ObjectPool实例返还池中的时候调用
    pooledObject.getObject().initObject();
  }
}

说明：

1.SxInferContext：为对象池里头的对象，对象借还都会调用到PooledObjectFactory里头的方法

2.PooledObjectFactory负责管理PooledObject，如：借出对象，返回对象，校验对象，有多少激活对象，有多少空闲对象。

方法	描述
makeObject	用于生成一个新的ObjectPool实例
activateObject	每一个钝化（passivated）的ObjectPool实例从池中借出（borrowed）前调用
validateObject	可能用于从池中借出对象时，对处于激活（activated）状态的ObjectPool实例进行测试确保它是有效的。也有可能在ObjectPool实例返还池中进行钝化前调用进行测试是否有效。它只对处于激活状态的实例调用
passivateObject	当ObjectPool实例返还池中的时候调用
destroyObject	当ObjectPool实例从池中被清理出去丢弃的时候调用（是否根据validateObject的测试结果由具体的实现在而定）

6.3 初始化

public GenericObjectPool<SxInferContext> contextPools;

@PostConstruct
  public void init() {
    if (sxInferConfig.isObjectPoolUsable()) {
      InferContextPooledObjectFactory factory = new InferContextPooledObjectFactory();
      //设置对象池的相关参数
      GenericObjectPoolConfig poolConfig = initConfig();
      //新建一个对象池,传入对象工厂和配置
      contextPools = new GenericObjectPool<>(factory, poolConfig);
    }
  }


   
  public GenericObjectPoolConfig initConfig() {
    GenericObjectPoolConfig cfg = new GenericObjectPoolConfig();
    cfg.setJmxNamePrefix("objectPool");
    //  对象总数
    cfg.setMaxTotal(sxInferConfig.getPoolMaxTotal());
    // 最大空闲对象数
    cfg.setMaxIdle(sxInferConfig.getPoolMaxIdle());
    // 最小空闲对象数
    cfg.setMinIdle(sxInferConfig.getPoolMinIdle());
    // 借对象阻塞最大等待时间
    // 获取资源的等待时间。blockWhenExhausted 为 true 时有效。-1 代表无时间限制，一直阻塞直到有可用的资源
    cfg.setMaxWaitMillis(sxInferConfig.getPoolMaxWait());
    // 最小驱逐空闲时间
    cfg.setMinEvictableIdleTimeMillis(sxInferConfig.getPoolMinEvictableIdleTimeMillis());
    // 每次驱逐数量  资源回收线程执行一次回收操作，回收资源的数量。默认 3
    cfg.setNumTestsPerEvictionRun(sxInferConfig.getPoolNumTestsPerEvictionRun());
    // 回收资源线程的执行周期，默认 -1 表示不启用回收资源线程
    cfg.setTimeBetweenEvictionRunsMillis(sxInferConfig.getPoolTimeBetweenEvictionRunsMillis());
    // 资源耗尽时，是否阻塞等待获取资源，默认 true
    cfg.setBlockWhenExhausted(sxInferConfig.isPoolBlockWhenExhausted());
    return cfg;
  }

6.4 使用

contextPools.borrowObject();
contextPools.returnObject();
等等 ....

说明：cfg.setJmxNamePrefix(“objectPool”); 假如项目中有用到redis线程池，则需要配置一下JmxNamePrefix。redis线程池使用的是“pool”,假如有重复的，早调用线程池是时，就默认会调用到Redis线程池的PooledObjectFactory（假如redis线程池使用默认的话），导致配置的线程池不生效。

GenericObjectPool 方法解释：

方法	描述
borrowObject	从池中借出一个对象。要么调用PooledObjectFactory.makeObject方法创建，要么对一个空闲对象使用PooledObjectFactory.activeObject进行激活，然后使用PooledObjectFactory.validateObject方法进行验证后再返回
returnObject	将一个对象返还给池。根据约定：对象必须是使用borrowObject方法从池中借出的
invalidateObject	废弃一个对象。根据约定：对象必须是使用borrowObject方法从池中借出的。通常在对象发生了异常或其他问题时使用此方法废弃它
addObject	使用工厂创建一个对象，钝化并且将它放入空闲对象池
getNumberIdle	返回池中空闲的对象数量。有可能是池中可供借出对象的近似值。如果这个信息无效，返回一个负数
getNuMactive	返回从借出的对象数量。如果这个信息不可用，返回一个负数
clear	清除池中的所有空闲对象，释放其关联的资源（可选）。清除空闲对象必须使用PooledObjectFactory.destroyObject方法
close	关闭池并释放关联的资源

到此这篇关于详解Java中对象池的介绍与使用的文章就介绍到这了,更多相关Java对象池内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

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