前言

在Java應(yīng)用程序中，頻繁地創(chuàng)建和銷毀對象會消耗大量的內(nèi)存和CPU資源，影響應(yīng)用程序的性能和可伸縮性。為了解決這個問題，我們可以使用對象池技術(shù)，將對象存儲在池中，在需要的時候從池中獲取，使用完畢后將對象歸還到池中。Apache Commons Pool2是一個流行的開源對象池實(shí)現(xiàn)，提供了豐富的功能和配置選項，可以滿足不同應(yīng)用程序的需求。

Commons Pool2

Commons Pool2是一個流行的開源對象池實(shí)現(xiàn)，提供了豐富的接口和配置選項，使得實(shí)現(xiàn)對象池變得非常容易，并且可以根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行靈活的配置。Commons Pool2還支持多線程共享對象池中的對象，避免線程之間的競爭，從而提高應(yīng)用程序的并發(fā)性能。

實(shí)現(xiàn)一個簡單的對象池

下面讓我們通過理解和使用Commons Pool2的BasePooledObjectFactory、GenericObjectPool和GenericObjectPoolConfig三個核心接口和類來實(shí)現(xiàn)一個對象池。

引入依賴

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-pool2</artifactId>
    <version>2.11.0</version>
</dependency>

BasePooledObjectFactory

首先，讓我們看一下BasePooledObjectFactory類。這個類是一個抽象類，可以用于創(chuàng)建和銷毀池中的對象。要使用這個類，我們需要繼承它并重寫以下方法：
create()：用于創(chuàng)建對象，返回一個新的對象。
wrap(T obj)：用于包裝對象，返回一個PooledObject對象，其中包含了對象本身以及對象狀態(tài)信息。
validateObject(PooledObject p)：用于驗(yàn)證對象是否可用，返回一個布爾值，表示對象是否可用。
destroyObject(PooledObject p)：用于銷毀對象。

讓我們先定義一個對象類，可以在里面編寫一些對象的創(chuàng)建、銷毀和是否可用等方法，用于示例展示或者測試用途的。

public class MyObject {
    private String name;

    public MyObject(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void create() {
        System.out.println("ThreadName:"+ Thread.currentThread().getName() + " 對象:" + name + "正在被創(chuàng)建。。。。。。");

    }

    public void destroy() {
        System.out.println("ThreadName:"+ Thread.currentThread().getName() + " 對象:" + name + "正在被銷毀。。。。。。");

    }

    public boolean isValid() {
        System.out.println("ThreadName:"+ Thread.currentThread().getName() + " 對象" + name + "正在檢驗(yàn)是否可用。。。。。。");

        return true;
    }

}

public class MyObjectFactory extends BasePooledObjectFactory<MyObject> {
    @Override
    public MyObject create() throws Exception {
        // 創(chuàng)建一個新的MyObject對象
        MyObject myObject = new MyObject(UUID.randomUUID().toString());
        myObject.create();
        return myObject;
    }

    @Override
    public PooledObject<MyObject> wrap(MyObject myObject) {
        // 將MyObject對象封裝到一個PooledObject對象中并返回
        return new DefaultPooledObject<>(myObject);
    }

    @Override
    public void destroyObject(PooledObject<MyObject> pooledObject) throws Exception {
        // 銷毀對象
        MyObject myObject = pooledObject.getObject();
        myObject.destroy();
    }

    @Override
    public boolean validateObject(PooledObject<MyObject> pooledObject) {
        // 驗(yàn)證對象是否可用
        MyObject myObject = pooledObject.getObject();
        return myObject.isValid();
    }
}

GenericObjectPoolConfig

接下來，讓我們看一下GenericObjectPoolConfig類。這個類是一個配置類，用于配置對象池的屬性，例如池大小、最大等待時間、是否允許對象為null等。使用這個類，我們可以根據(jù)應(yīng)用程序的需求來自定義對象池的行為和配置。

下面列出一些配置的默認(rèn)值和推薦值以及說明。

GenericObjectPoolConfig<MyObject> config = new GenericObjectPoolConfig<>();
config.setMaxTotal(8);          // 對象池中最大對象數(shù)
config.setMaxIdle(4);           // 對象池中最大空閑對象數(shù)
config.setMinIdle(2);           // 對象池中最小空閑對象數(shù)
config.setBlockWhenExhausted(true);  // 當(dāng)對象池耗盡時，是否等待獲取對象
config.setMaxWaitMillis(-1L);   // 對象池沒有對象可用時，最大等待時間（單位：毫秒），-1表示無限等待
config.setTestOnCreate(false);  // 創(chuàng)建對象時是否進(jìn)行對象有效性檢查
config.setTestOnBorrow(false);  // 借出對象時是否進(jìn)行對象有效性檢查
config.setTestOnReturn(false);  // 歸還對象時是否進(jìn)行對象有效性檢查
config.setTestWhileIdle(false); // 空閑時是否進(jìn)行對象有效性檢查
config.setMinEvictableIdleTimeMillis(1800000L);  // 對象池中對象的最小空閑時間（單位：毫秒）
config.setTimeBetweenEvictionRunsMillis(-1L);    // 后臺對象回收器運(yùn)行的時間間隔（單位：毫秒），-1表示不運(yùn)行
config.setNumTestsPerEvictionRun(3);  // 后臺對象回收器運(yùn)行時檢查對象的個數(shù)
config.setSoftMinEvictableIdleTimeMillis(-1L);  // 對象池中對象的最小空閑時間，當(dāng)空閑對象的數(shù)目大于最小空閑數(shù)(minIdle)且空閑時間超過此值時，對象將被移除
config.setLifo(true);   // 是否使用后進(jìn)先出原則借出對象
config.setFairness(false);  // 是否使用公平鎖
config.setJmxEnabled(true); // 是否開啟 JMX 監(jiān)控

GenericObjectPool

最后，讓我們看一下GenericObjectPool類。這個類是對象池的主要實(shí)現(xiàn)，可以用于從池中獲取對象、將對象返回到池中以及獲取當(dāng)前池中的對象數(shù)量等。在創(chuàng)建對象池時，我們需要提供一個對象工廠類和一個對象池配置類。

使用GenericObjectPool類，我們可以使用以下方法：
borrowObject()：用于從對象池中獲取對象。如果對象池中沒有可用對象，則此方法將阻塞，直到有可用對象為止。
returnObject(T obj)：用于將對象返回到對象池中。
getNumIdle()：用于獲取當(dāng)前空閑對象的數(shù)量。
getNumActive()：用于獲取當(dāng)前正在使用的對象的數(shù)量。
close()：用于關(guān)閉對象池。

我這里使用枚舉來實(shí)現(xiàn)對象池的創(chuàng)建，因?yàn)槊杜e類型是一個線程安全的單例模式，可以避免多線程并發(fā)訪問時可能出現(xiàn)的競態(tài)條件和同步問題。確保在整個應(yīng)用程序中只有一個對象池實(shí)例存在，可以有效地避免多個對象池實(shí)例之間可能出現(xiàn)的沖突和資源浪費(fèi)問題。

public enum MyObjectPool {
    /**
     * 線程安全的單例
     */
    INSTANCE;

    private GenericObjectPool<MyObject> objectPool;

    MyObjectPool() {
        // 創(chuàng)建對象池配置
        GenericObjectPoolConfig<MyObject> poolConfig = new GenericObjectPoolConfig<>();
        // 對象池中最大對象數(shù)
        poolConfig.setMaxTotal(8);
        // 對象池中最小空閑對象數(shù)
        poolConfig.setMinIdle(2);
        // 對象池中最大空閑對象數(shù)
        poolConfig.setMaxIdle(4);
        // 當(dāng)對象池耗盡時，是否等待獲取對象
        poolConfig.setBlockWhenExhausted(true);
        // 創(chuàng)建對象時是否進(jìn)行對象有效性檢查
        poolConfig.setTestOnCreate(true);
        // 借出對象時是否進(jìn)行對象有效性檢查
        poolConfig.setTestOnBorrow(true);
        // 歸還對象時是否進(jìn)行對象有效性檢查
        poolConfig.setTestOnReturn(true);
        // 空閑時是否進(jìn)行對象有效性檢查
        poolConfig.setTestWhileIdle(true);


        // 創(chuàng)建對象工廠
        MyObjectFactory objectFactory = new MyObjectFactory();

        // 創(chuàng)建對象池
        objectPool = new GenericObjectPool<>(objectFactory, poolConfig);
    }

    public MyObject borrowObject() throws Exception {
        // 從對象池中借出一個對象
        return objectPool.borrowObject();
    }

    public void returnObject(MyObject myObject) {
        // 將對象歸還給對象池
        objectPool.returnObject(myObject);
    }

    public int getNumActive() throws Exception {
        // 從對象池中借出一個對象
        return objectPool.getNumActive();
    }

    public int getNumIdle() throws Exception {
        // 從對象池中借出一個對象
        return objectPool.getNumIdle();
    }
}

測試

下面我們編寫一個簡單的測試方法，模擬單線程和多線程兩種情況下，對象池管理對象的借出和歸還的情況

public class PoolTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
//        singleTest();
        threadTest();
    }

    public static void singleTest() throws Exception{
        MyObjectPool myObjectPool = MyObjectPool.INSTANCE;


        numActiveAndNumIdle(myObjectPool);
        Thread.sleep(1000);

        MyObject obj = myObjectPool.borrowObject();
        System.out.println("ThreadName:"+ Thread.currentThread().getName() + " borrowed: " + JSONObject.toJSONString(obj));
        Thread.sleep(1000);

        numActiveAndNumIdle(myObjectPool);
        Thread.sleep(1000);

        myObjectPool.returnObject(obj);
        System.out.println("ThreadName:"+ Thread.currentThread().getName() + " returned: " + JSONObject.toJSONString(obj));
        Thread.sleep(1000);

        numActiveAndNumIdle(myObjectPool);

    }

    private static void numActiveAndNumIdle(MyObjectPool myObjectPool) throws Exception{
        int numActive = myObjectPool.getNumActive();
        int numIdle = myObjectPool.getNumIdle();
        System.out.println("ThreadName:"+ Thread.currentThread().getName() + " numActive:" + numActive + " numIdle:" + numIdle);
    }

    public static void threadTest() throws Exception{
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(9);

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            executorService.submit(() -> {
                try {
                    singleTest();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }

        executorService.shutdown();
        executorService.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.SECONDS);
    }


}

總結(jié)

相比于其他實(shí)現(xiàn)對象池的技術(shù)，使用 Commons Pool2 實(shí)現(xiàn)對象池的優(yōu)點(diǎn)是：它提供了完整的對象池管理功能，包括對象的創(chuàng)建、初始化、借用、歸還、清理和銷毀等操作，并且支持多線程環(huán)境下的并發(fā)訪問和線程安全。此外，Commons Pool2 還具有靈活的配置選項，可以根據(jù)具體場景對對象池的性能和資源消耗進(jìn)行優(yōu)化。

缺點(diǎn)是，使用 Commons Pool2 實(shí)現(xiàn)對象池需要引入額外的依賴，增加了項目的復(fù)雜性。此外，實(shí)現(xiàn)和配置對象池需要一定的技術(shù)能力，需要了解對象池的原理和相關(guān)的配置參數(shù)，否則可能會導(dǎo)致對象池的性能和穩(wěn)定性問題。需要注意的問題包括對象池的配置參數(shù)，對象池的線程安全性，對象的有效性檢查和對象的回收策略等。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-405281.html

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