时间：2021-07-01 10:21:17 帮助过：20人阅读
1. 为什么使用对象池技术 创建新的对象并初始化，可能会消耗很多时间。在这种对象的初始化工作中如果依赖一些rpc远程调用来创建对象，例如通过socket或者http连接远程服务资源，最典型的就是数据库服务以及远程队列（Remote Queue），建立连接 - 发送数据 -
创建新的对象并初始化，可能会消耗很多时间。在这种对象的初始化工作中如果依赖一些rpc远程调用来创建对象，例如通过socket或者http连接远程服务资源，最典型的就是数据库服务以及远程队列（Remote Queue），建立连接 -> 发送数据 -> 接收连接 -> 释放连接的过程无疑对于客服端来说相当繁重。在需要大量或者频繁生成这样的对象的时候，就可能会对性能造成一些不可忽略的影响。要解决这个问题在软件层面上可以使用对象池技术（Object Pooling），而Jakarta Commons Pool框架则是处理对象池化的有力外援。
对象池的基本思路是：将用过的对象保存起来，等下一次需要这种对象的时候，再拿出来重复使用，从而在一定程度上减少频繁创建对象所造成的开销。用于充当保存对象的“容器”的对象，被称为“对象池”（Object Pool，或简称Pool）。
并非所有对象都适合拿来池化――因为维护对象池也要造成一定开销。对生成时开销不大的对象进行池化，反而可能会出现“维护对象池的开销”大于“生成新对象的开销”，从而使性能降低的情况。但是对于生成时开销可观的对象，池化技术就是提高性能的有效策略了。
在该框架中，主要工作有两类对象：
PoolableObjectFactory：用于管理被池化的对象的产生、激活、挂起、校验和销毁；
ObjectPool：用于管理要被池化的对象的借出和归还，并通知PoolableObjectFactory完成相应的工作；
相应地，使用Pool框架的过程，也就划分成“创立PoolableObjectFactory”、“使用ObjectPool”两种动作。
Pool框架利用PoolableObjectFactory来管理被池化的对象。ObjectPool的实例在需要处理被池化的对象的产生、激活、挂起、校验和销毁工作时，就会调用跟它关联在一起的PoolableObjectFactory实例的相应方法来操作。
PoolableObjectFactory是在org.apache.commons.pool包中定义的一个接口。实际使用的时候需要利用这个接口的一个具体实现。Pool框架本身没有包含任何一种PoolableObjectFactory实现，需要根据情况自行创立。
创立PoolableObjectFactory的大体步骤是：
创建一个实现了PoolableObjectFactory接口的类。
import org.apache.commons.pool.PoolableObjectFactory;
public class PoolableObjectFactorySample
implements PoolableObjectFactory {
private static int counter = 0;
}
为这个类添加一个Object makeObject()方法。这个方法用于在必要时产生新的对象。
public Object makeObject() throws Exception {
Object obj = String.valueOf(counter++);
System.err.println("Making Object " + obj);
return obj;
}
为这个类添加一个void activateObject(Object obj)方法。这个方法用于将对象“激活”――设置为适合开始使用的状态。
public void activateObject(Object obj) throws Exception {
System.err.println("Activating Object " + obj);
}
为这个类添加一个void passivateObject(Object obj)方法。这个方法用于将对象“挂起”――设置为适合开始休眠的状态。
public void passivateObject(Object obj) throws Exception {
System.err.println("Passivating Object " + obj);
}
为这个类添加一个boolean validateObject(Object obj)方法。这个方法用于校验一个具体的对象是否仍然有效，已失效的对象会被自动交给destroyObject方法销毁
public boolean validateObject(Object obj) {
boolean result = (Math.random() > 0.5);
System.err.println("Validating Object "
+ obj + " : " + result);
return result;
}
为这个类添加一个void destroyObject(Object obj)方法。这个方法用于销毁被validateObject判定为已失效的对象。
public void destroyObject(Object obj) throws Exception {
System.err.println("Destroying Object " + obj);
}
最后完成的PoolableObjectFactory类似这个样子：
import org.apache.commons.pool.PoolableObjectFactory;
public class PoolableObjectFactorySample
implements PoolableObjectFactory {
private static int counter = 0;
public Object makeObject() throws Exception {
Object obj = String.valueOf(counter++);
System.err.println("Making Object " + obj);
return obj;
}
public void activateObject(Object obj) throws Exception {
System.err.println("Activating Object " + obj);
}
public void passivateObject(Object obj) throws Exception {
System.err.println("Passivating Object " + obj);
}
public boolean validateObject(Object obj) {
/* 以1/2的概率将对象判定为失效 */
boolean result = (Math.random() > 0.5);
System.err.println("Validating Object "
+ obj + " : " + result);
return result;
}
public void destroyObject(Object obj) throws Exception {
System.err.println("Destroying Object " + obj);
}
}
有了合适的PoolableObjectFactory之后，便可以开始请出ObjectPool来与之同台演出了。
ObjectPool是在org.apache.commons.pool包中定义的一个接口，实际使用的时候也需要利用这个接口的一个具体实现。Pool框架本身包含了若干种现成的ObjectPool实现，可以直接利用。如果都不合用，也可以根据情况自行创建。具体的创建方法，可以参看Pool框架的文档和源码。
ObjectPool的使用方法类似这样：
生成一个要用的PoolableObjectFactory类的实例。
PoolableObjectFactory factory = new PoolableObjectFactorySample();
利用这个PoolableObjectFactory实例为参数，生成一个实现了ObjectPool接口的类（例如StackObjectPool）的实例，作为对象池。
ObjectPool pool = new StackObjectPool(factory);
需要从对象池中取出对象时，调用该对象池的Object borrowObject()方法。
Object obj = null;
obj = pool.borrowObject();
需要将对象放回对象池中时，调用该对象池的void returnObject(Object obj)方法。
pool.returnObject(obj);
当不再需要使用一个对象池时，调用该对象池的void close()方法，释放它所占据的资源。
pool.close();
这些操作都可能会抛出异常，需要另外处理。
比较完整的使用ObjectPool的全过程，可以参考这段代码：
import org.apache.commons.pool.ObjectPool;
import org.apache.commons.pool.PoolableObjectFactory;
import org.apache.commons.pool.impl.StackObjectPool;
public class ObjectPoolSample {
public static void main(String[] args) {
Object obj = null;
PoolableObjectFactory factory
= new PoolableObjectFactorySample();
ObjectPool pool = new StackObjectPool(factory);
try {
for(long i = 0; i < 100 ; i++) {
System.out.println("== " + i + " ==");
obj = pool.borrowObject();
System.out.println(obj);
pool.returnObject(obj);
}
obj = null;//明确地设为null，作为对象已归还的标志
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
finally {
try{
if (obj != null) {//避免将一个对象归还两次
pool.returnObject(obj);
}
pool.close();
}
catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}
综上，UML图如下：
有时候可能要在多线程环境下使用Pool框架，这时候就会遇到和Pool框架的线程安全程度有关的问题。
因为ObjectPool和KeyedObjectPool都是在org.apache.commons.pool中定义的接口，而在接口中无法使用“synchronized”来修饰方法，所以，一个ObjectPool下的各个方法是否是同步方法，完全要看具体的实现。而且，单纯地使用了同步方法，也并不能使对象就此在多线程环境里高枕无忧。
就Pool框架中自带的几个ObjectPool的实现而言，它们都在一定程度上考虑了在多线程环境中使用的情况。不过还不能说它们是完全“线程安全”的。
例如，这段代码有些时候就会有一些奇怪的表现，最后输出的结果比预期的要大：
import org.apache.commons.pool.ObjectPool;
import org.apache.commons.pool.impl.StackObjectPool;
class UnsafePicker extends Thread {
private ObjectPool pool;
public UnsafePicker(ObjectPool op) {
pool = op;
}
public void run() {
Object obj = null;
try {
/* 似乎…… */
if ( pool.getNumActive() < 5 ) {
sleep((long) (Math.random() * 10));
obj = pool.borrowObject();
}
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class UnsafeMultiThreadPoolingSample {
public static void main(String[] args) {
ObjectPool pool = new StackObjectPool
(new BasePoolableObjectFactorySample());
Thread ts[] = new Thread[20];
for (int j = 0; j < ts.length; j++) {
ts[j] = new UnsafePicker(pool);
ts[j].start();
}
try {
Thread.sleep(1000);
/* 然而…… */
System.out.println("NumActive:" + pool.getNumActive());
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
要避免这种情况，就要进一步采取一些措施才行：
import org.apache.commons.pool.ObjectPool;
import org.apache.commons.pool.impl.StackObjectPool;
class SafePicker extends Thread {
private ObjectPool pool;
public SafePicker(ObjectPool op) {
pool = op;
}
public void run() {
Object obj = null;
try {
/* 略加处理 */
synchronized (pool) {
if ( pool.getNumActive() < 5 ) {
sleep((long) (Math.random() * 10));
obj = pool.borrowObject();
}
}
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class SafeMultiThreadPoolingSample {
public static void main(String[] args) {
ObjectPool pool = new StackObjectPool
(new BasePoolableObjectFactorySample());
Thread ts[] = new Thread[20];
for (int j = 0; j < ts.length; j++) {
ts[j] = new SafePicker(pool);
ts[j].start();
}
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("NumActive:" + pool.getNumActive());
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
基本上，可以说Pool框架是线程相容的。但是要在多线程环境中使用，还需要作一些特别的处理。
下面看一个实例，由于近期在研究Redis，所以需要找一个可靠的redis驱动，有很多开源项目，详见链接，Jedis便是其中历史较早的。相比于其他驱动，Jedis提供了一个JedisPool用于管理redis连接的池，其主要工作的包括Pool.java，JedisPool.java和JedisPoolConfig.java。
Pool.java封装了一个GenericObjectPool，负责Jedis连接的产生、校验和销毁。
package redis.clients.util;
?
import org.apache.commons.pool.PoolableObjectFactory;
import org.apache.commons.pool.impl.GenericObjectPool;
import redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException;
import redis.clients.jedis.exceptions.JedisException;
?
public abstract class Pool {
private final GenericObjectPool internalPool;
?
public Pool(final GenericObjectPool.Config poolConfig,
PoolableObjectFactory factory) {
this.internalPool = new GenericObjectPool(factory, poolConfig);
}
?
@SuppressWarnings("unchecked")
public T getResource() {
try {
return (T) internalPool.borrowObject();
} catch (Exception e) {
throw new JedisConnectionException(
"Could not get a resource from the pool", e);
}
}
?
public void returnResourceObject(final Object resource) {
try {
internalPool.returnObject(resource);
} catch (Exception e) {
throw new JedisException(
"Could not return the resource to the pool", e);
}
}
?
public void returnBrokenResource(final T resource) {
returnBrokenResourceObject(resource);
}
?
public void returnResource(final T resource) {
returnResourceObject(resource);
}
?
protected void returnBrokenResourceObject(final Object resource) {
try {
internalPool.invalidateObject(resource);
} catch (Exception e) {
throw new JedisException(
"Could not return the resource to the pool", e);
}
}
?
public void destroy() {
try {
internalPool.close();
} catch (Exception e) {
throw new JedisException("Could not destroy the pool", e);
}
}
}
JedisPool.java继承了Pool.java，内部写了一个Inner Class – BasePoolableObjectFactory，用于新建JedisPool实例时传入线程池建立、销毁、验证连接的基本方法。
package redis.clients.jedis;
?
import org.apache.commons.pool.BasePoolableObjectFactory;
import org.apache.commons.pool.impl.GenericObjectPool.Config;
?
import redis.clients.util.Pool;
?
public class JedisPool extends Pool {
?
public JedisPool(final Config poolConfig, final String host) {
this(poolConfig, host, Protocol.DEFAULT_PORT, Protocol.DEFAULT_TIMEOUT, null, Protocol.DEFAULT_DATABASE);
}
?
public JedisPool(String host, int port) {
this(new Config(), host, port, Protocol.DEFAULT_TIMEOUT, null, Protocol.DEFAULT_DATABASE);
}
?
public JedisPool(final String host) {
this(host, Protocol.DEFAULT_PORT);
}
?
public JedisPool(final Config poolConfig, final String host, int port,
int timeout, final String password) {
this(poolConfig, host, port, timeout, password, Protocol.DEFAULT_DATABASE);
}
?
public JedisPool(final Config poolConfig, final String host, final int port) {
this(poolConfig, host, port, Protocol.DEFAULT_TIMEOUT, null, Protocol.DEFAULT_DATABASE);
}
?
public JedisPool(final Config poolConfig, final String host, final int port, final int timeout) {
this(poolConfig, host, port, timeout, null, Protocol.DEFAULT_DATABASE);
}
?
public JedisPool(final Config poolConfig, final String host, int port, int timeout, final String password,
final int database) {
super(poolConfig, new JedisFactory(host, port, timeout, password, database));
}
?
?
public void returnBrokenResource(final BinaryJedis resource) {
returnBrokenResourceObject(resource);
}
?
public void returnResource(final BinaryJedis resource) {
returnResourceObject(resource);
}
?
/**
* PoolableObjectFactory custom impl.
*/
private static class JedisFactory extends BasePoolableObjectFactory {
private final String host;
private final int port;
private final int timeout;
private final String password;
private final int database;
?
public JedisFactory(final String host, final int port,
final int timeout, final String password, final int database) {
super();
this.host = host;
this.port = port;
this.timeout = timeout;
this.password = password;
this.database = database;
}
?
public Object makeObject() throws Exception {
final Jedis jedis = new Jedis(this.host, this.port, this.timeout);
?
jedis.connect();
if (null != this.password) {
jedis.auth(this.password);
}
if( database != 0 ) {
jedis.select(database);
}
?
return jedis;
}
?
public void destroyObject(final Object obj) throws Exception {
if (obj instanceof Jedis) {
final Jedis jedis = (Jedis) obj;
if (jedis.isConnected()) {
try {
try {
jedis.quit();
} catch (Exception e) {
}
jedis.disconnect();
} catch (Exception e) {
?
}
}
}
}
?
public boolean validateObject(final Object obj) {
if (obj instanceof Jedis) {
final Jedis jedis = (Jedis) obj;
try {
return jedis.isConnected() && jedis.ping().equals("PONG");
} catch (final Exception e) {
return false;
}
} else {
return false;
}
}
}
}
JedisPoolConfig继承了GenericObjectPool.Config，用于指定一些线程池初始化参数。
package redis.clients.jedis;
?
import org.apache.commons.pool.impl.GenericObjectPool.Config;
?
/**
* Subclass of org.apache.commons.pool.impl.GenericObjectPool.Config that
* includes getters/setters so it can be more easily configured by Spring and
* other IoC frameworks.
*
* Spring example:
*
*
*
* *
*
* For information on parameters refer to:
*
* http://commons.apache.org/pool/apidocs/org/apache/commons/pool/impl/
* GenericObjectPool.html
*/
public class JedisPoolConfig extends Config {
public JedisPoolConfig() {
// defaults to make your life with connection pool easier :)
setTestWhileIdle(true);
setMinEvictableIdleTimeMillis(60000);
setTimeBetweenEvictionRunsMillis(30000);
setNumTestsPerEvictionRun(-1);
}
?
public int getMaxIdle() {
return maxIdle;
}
?
public void setMaxIdle(int maxIdle) {
this.maxIdle = maxIdle;
}
?
public int getMinIdle() {
return minIdle;
}
?
public void setMinIdle(int minIdle) {
this.minIdle = minIdle;
}
?
public int getMaxActive() {
return maxActive;
}
?
public void setMaxActive(int maxActive) {
this.maxActive = maxActive;
}
?
public long getMaxWait() {
return maxWait;
}
?
public void setMaxWait(long maxWait) {
this.maxWait = maxWait;
}
?
public byte getWhenExhaustedAction() {
return whenExhaustedAction;
}
?
public void setWhenExhaustedAction(byte whenExhaustedAction) {
this.whenExhaustedAction = whenExhaustedAction;
}
?
public boolean isTestOnBorrow() {
return testOnBorrow;
}
?
public void setTestOnBorrow(boolean testOnBorrow) {
this.testOnBorrow = testOnBorrow;
}
?
public boolean isTestOnReturn() {
return testOnReturn;
}
?
public void setTestOnReturn(boolean testOnReturn) {
this.testOnReturn = testOnReturn;
}
?
public boolean isTestWhileIdle() {
return testWhileIdle;
}
?
public void setTestWhileIdle(boolean testWhileIdle) {
this.testWhileIdle = testWhileIdle;
}
?
public long getTimeBetweenEvictionRunsMillis() {
return timeBetweenEvictionRunsMillis;
}
?
public void setTimeBetweenEvictionRunsMillis(
long timeBetweenEvictionRunsMillis) {
this.timeBetweenEvictionRunsMillis = timeBetweenEvictionRunsMillis;
}
?
public int getNumTestsPerEvictionRun() {
return numTestsPerEvictionRun;
}
?
public void setNumTestsPerEvictionRun(int numTestsPerEvictionRun) {
this.numTestsPerEvictionRun = numTestsPerEvictionRun;
}
?
public long getMinEvictableIdleTimeMillis() {
return minEvictableIdleTimeMillis;
}
?
public void setMinEvictableIdleTimeMillis(long minEvictableIdleTimeMillis) {
this.minEvictableIdleTimeMillis = minEvictableIdleTimeMillis;
}
?
public long getSoftMinEvictableIdleTimeMillis() {
return softMinEvictableIdleTimeMillis;
}
?
public void setSoftMinEvictableIdleTimeMillis(
long softMinEvictableIdleTimeMillis) {
this.softMinEvictableIdleTimeMillis = softMinEvictableIdleTimeMillis;
}
?
}
1. 为什么使用对象池技术
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