Java對象池介紹
單例模式是限制了一個類只能有一個實例，對象池模式則是限制一個類實例的個數。對象池類就像是一個對象管理員，它以Static列表（也就是裝對象的池子）的形式存存儲某個實例數受限的類的實例，每一個實例還要加一個標記，標記該實例是否被占用。當類初始化的時候，這個對象池就被初始化了，實例就被創建出來。然后，用戶可以向這個類索取實例，如果池中所有的實例都已經被占用了，那么拋出異常。用戶用完以后，還要把實例“還”回來，即釋放占用。對象池類的成員應該都是靜態的。用戶也不應該能訪問池子里裝著的對象的構造函數，以防用戶繞開對象池創建實例。書上說這個模式會用在數據庫連接的管理上。比如，每個用戶的連接數是有限的，這樣每個連接就是一個池子里的一個對象，“連接池”類就可以控制連接數了。
Java對象的生命周期分析
Java對象的生命周期大致包括三個階段：對象的創建，對象的使用，對象的清除。因此，對象的生命周期長度可用如下的表達式表示：T = T1 + T2 +T3。其中T1表示對象的創建時間，T2表示對象的使用時間，而T3則表示其清除時間。由此，我們可以看出，只有T2是真正有效的時間，而T1、T3則是對象本身的開銷。下面再看看T1、T3在對象的整個生命周期中所占的比例。
我們知道，Java對象是通過構造函數來創建的，在這一過程中，該構造函數鏈中的所有構造函數也都會被自動調用。另外，默認情況下，調用類的構造函數時，Java會把變量初始化成確定的值：所有的對象被設置成null，整數變量（byte、short、int、long）設置成0，float和 double變量設置成0.0，邏輯值設置成false。所以用new關鍵字來新建一個對象的時間開銷是很大的，如表1所示。
表1 一些操作所耗費時間的對照表
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運算操作
</td>
|
示例
</td>
|
標準化時間
</td>
</tr>
|
|
本地賦值
</td>
|
i = n
</td>
|
1.0
</td>
</tr>
|
|
實例賦值
</td>
|
this.i = n
</td>
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1.2
</td>
</tr>
|
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方法調用
</td>
|
Funct()
</td>
|
5.9
</td>
</tr>
|
|
新建對象
</td>
|
New Object()
</td>
|
980
</td>
</tr>
|
|
新建數組
</td>
|
New int[10]
</td>
|
3100
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
從表1可以看出，新建一個對象需要980個單位的時間，是本地賦值時間的980倍，是方法調用時間的166倍，而若新建一個數組所花費的時間就更多了。
再看清除對象的過程。我們知道，Java語言的一個優勢，就是Java程序員勿需再像C/C++程序員那樣，顯式地釋放對象，而由稱為垃圾收集器（Garbage Collector）的自動內存管理系統，定時或在內存凸現出不足時，自動回收垃圾對象所占的內存。凡事有利總也有弊，這雖然為Java程序設計者提供了極大的方便，但同時它也帶來了較大的性能開銷。這種開銷包括兩方面，首先是對象管理開銷，GC為了能夠正確釋放對象，它必須監控每一個對象的運行狀態，包括對象的申請、引用、被引用、賦值等。其次，在GC開始回收“垃圾”對象時，系統會暫停應用程序的執行，而獨自占用CPU。
因此，如果要改善應用程序的性能，一方面應盡量減少創建新對象的次數；同時，還應盡量減少T1、T3的時間，而這些均可以通過對象池技術來實現。
對象池技術的基本原理
對象池技術基本原理的核心有兩點：緩存和共享，即對于那些被頻繁使用的對象，在使用完后，不立即將它們釋放，而是將它們緩存起來，以供后續的應用程序重復使用，從而減少創建對象和釋放對象的次數，進而改善應用程序的性能。事實上，由于對象池技術將對象限制在一定的數量，也有效地減少了應用程序內存上的開銷。
對象池使用的基本思路是：
將用過的對象保存起來，等下一次需要這種對象的時候，再拿出來重復使用，從而在一定程度上減少頻繁創建對象所造成的開銷。 并非所有對象都適合拿來池化 ――因為維護對象池也要造成一定開銷。對生成時開銷不大的對象進行池化，反而可能會出現“維護對象池的開銷”大于“生成新對象的開銷”，從而使性能降低的情況。但是對于生成時開銷可觀的對象，池化技術就是提高性能的有效策略了。下面是構建對象池的一個例子：public class ObjectPool {
private int numObjects = 10; // 對象池的大小
private int maxObjects = 50; // 對象池最大的大小
private Vector objects = null; //存放對象池中對象的向量( PooledObject類型)
public ObjectPool() {
}
/*** 創建一個對象池***/
public synchronized void createPool(){
// 確保對象池沒有創建。如果創建了，保存對象的向量 objects 不會為空
if (objects != null) {
return; // 如果己經創建，則返回
}
// 創建保存對象的向量 , 初始時有 0 個元素
objects = new Vector();
// 根據 numObjects 中設置的值，循環創建指定數目的對象
for (int x = 0; x < numObjects; x++) {
if ((objects.size() == 0)&&this.objects.size() <this.maxObjects) {
Object obj = new Obj();
objects.addElement(new PooledObject(obj));
}
}
}
public synchronized Object getObject(){
// 確保對象池己被創建
if (objects == null) {
return null; // 對象池還沒創建，則返回 null
}
Object conn = getFreeObject(); // 獲得一個可用的對象
// 如果目前沒有可以使用的對象，即所有的對象都在使用中
while (conn == null) {
wait(250);
conn = getFreeObject(); // 重新再試，直到獲得可用的對象，如果
// getFreeObject() 返回的為 null，則表明創建一批對象后也不可獲得可用對象
}
return conn;// 返回獲得的可用的對象
}
/**
* 本函數從對象池對象 objects 中返回一個可用的的對象，如果
* 當前沒有可用的對象，則創建幾個對象，并放入對象池中。
* 如果創建后，所有的對象都在使用中，則返回 null
*/
private Object getFreeObject(){
// 從對象池中獲得一個可用的對象
Object obj = findFreeObject();
if (obj == null) {
createObjects(incrementalObjects); //如果目前對象池中沒有可用的對象，創建一些對象
// 重新從池中查找是否有可用對象
obj = findFreeObject();
// 如果創建對象后仍獲得不到可用的對象，則返回 null
if (obj == null) {
return null;
}
}
return obj;
}
/**
* 查找對象池中所有的對象，查找一個可用的對象，
* 如果沒有可用的對象，返回 null
*/
private Object findFreeObject(){
Object obj = null;
PooledObject pObj = null;
// 獲得對象池向量中所有的對象
Enumeration enumerate = objects.elements();
// 遍歷所有的對象，看是否有可用的對象
while (enumerate.hasMoreElements()) {
pObj = (PooledObject) enumerate.nextElement();
// 如果此對象不忙，則獲得它的對象并把它設為忙
if (!pObj.isBusy()) {
obj = pObj.getObject();
pObj.setBusy(true);
}
return obj;// 返回找到到的可用對象
}
/**
* 此函數返回一個對象到對象池中，并把此對象置為空閑。
* 所有使用對象池獲得的對象均應在不使用此對象時返回它。
*/
public void returnObject(Object obj) {
// 確保對象池存在，如果對象沒有創建（不存在），直接返回
if (objects == null) {
return;
}
PooledObject pObj = null;
Enumeration enumerate = objects.elements();
// 遍歷對象池中的所有對象，找到這個要返回的對象對象
while (enumerate.hasMoreElements()) {
pObj = (PooledObject) enumerate.nextElement();
// 先找到對象池中的要返回的對象對象
if (obj == pObj.getObject()) {
// 找到了 , 設置此對象為空閑狀態
pObj.setBusy(false);
break;
}
}
}
/**
* 關閉對象池中所有的對象，并清空對象池。
*/
public synchronized void closeObjectPool() {
// 確保對象池存在，如果不存在，返回
if (objects == null) {
return;
}
PooledObject pObj = null;
Enumeration enumerate = objects.elements();
while (enumerate.hasMoreElements()) {
pObj = (PooledObject) enumerate.nextElement();
// 如果忙，等 5 秒
if (pObj.isBusy()) {
wait(5000); // 等 5 秒
}
// 從對象池向量中刪除它
objects.removeElement(pObj);
}
// 置對象池為空
objects = null;
}
/**
* 使程序等待給定的毫秒數
*/
private void wait(int mSeconds) {
try {
Thread.sleep(mSeconds);
}
catch (InterruptedException e) {
}
}
/**
* 內部使用的用于保存對象池中對象的類。
* 此類中有兩個成員，一個是對象，另一個是指示此對象是否正在使用的標志 。
*/
class PooledObject {
Object objection = null;// 對象
boolean busy = false; // 此對象是否正在使用的標志，默認沒有正在使用
// 構造函數，根據一個 Object 構告一個 PooledObject 對象
public PooledObject(Object objection) {
this.objection = objection;
}
// 返回此對象中的對象
public Object getObject() {
return objection;
}
// 設置此對象的，對象
public void setObject(Object objection) {
this.objection = objection;
}
// 獲得對象對象是否忙
public boolean isBusy() {
return busy;
}
// 設置對象的對象正在忙
public void setBusy(boolean busy) {
this.busy = busy;
}
}
}
測試類：
代碼如下：
public class ObjectPoolTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ObjectPool objPool = new ObjectPool();
objPool.createPool();
Object obj = objPool.getObject();
returnObject(obj);
objPool.closeObjectPool();
}
}</pre>
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