创建型设计模式（7）：对象池模式

定义

一个对象池是一组已经初始化过且可以使用的对象的集合，池的用户可以从池子中取得对象，对其进行操作处理，并在不需要时归还给池子而非销毁它。

若初始化、实例化的代价高，且有需求需要经常实例化，但每次实例化的数量较少的情况下，使用对象池可以获得显著的效能提升。从池子中取得对象的时间是可预测的，但新建一个实例所需的时间是不确定。

实现

1. Reusable - 对象池中的对象，通常实例化代价比较高。

2. Client - 使用一个对象的实例。

3. ReusablePool - 管理对象的实例化，回收和销毁。

// ObjectPool Class
public abstract class ObjectPool {
  private long expirationTime;

  private Hashtable locked, unlocked;

  public ObjectPool() {
    expirationTime = 30000; // 30 seconds
    locked = new Hashtable();
    unlocked = new Hashtable();
  }

  protected abstract T create();

  public abstract boolean validate(T o);

  public abstract void expire(T o);

  public synchronized T checkOut() {
    long now = System.currentTimeMillis();
    T t;
    if (unlocked.size() > 0) {
      Enumeration e = unlocked.keys();
      while (e.hasMoreElements()) {
        t = e.nextElement();
        if ((now - unlocked.get(t)) > expirationTime) {
          // object has expired 对象过期
          unlocked.remove(t);
          expire(t);
          t = null;
        } else {
          if (validate(t)) {
            unlocked.remove(t);
            locked.put(t, now);
            return (t);
          } else {
            // object failed validation 对象不生效
            unlocked.remove(t);
            expire(t);
            t = null;
          }
        }
      }
    }
    // no objects available, create a new one
    t = create();
    locked.put(t, now);
    return (t);
  }

  public synchronized void checkIn(T t) {
    locked.remove(t);
    unlocked.put(t, System.currentTimeMillis());
  }
}

//The three remaining methods are abstract 
//and therefore must be implemented by the subclass

public class JDBCConnectionPool extends ObjectPool {

  private String dsn, usr, pwd;

  public JDBCConnectionPool(String driver, String dsn, String usr, String pwd) {
    super();
    try {
      Class.forName(driver).newInstance();
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
    this.dsn = dsn;
    this.usr = usr;
    this.pwd = pwd;
  }

  @Override
  protected Connection create() {
    try {
      return (DriverManager.getConnection(dsn, usr, pwd));
    } catch (SQLException e) {
      e.printStackTrace();
      return (null);
    }
  }

  @Override
  public void expire(Connection o) {
    try {
      ((Connection) o).close();
    } catch (SQLException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

  @Override
  public boolean validate(Connection o) {
    try {
      return (!((Connection) o).isClosed());
    } catch (SQLException e) {
      e.printStackTrace();
      return (false);
    }
  }
}

public class Main {
  public static void main(String args[]) {
    // Do something...
    ...

    // Create the ConnectionPool:
    JDBCConnectionPool pool = new JDBCConnectionPool(
      "org.hsqldb.jdbcDriver", "jdbc:hsqldb://localhost/mydb",
      "sa", "secret");

    // Get a connection:
    Connection con = pool.checkOut();

    // Use the connection
    ...

    // Return the connection:
    pool.checkIn(con);
 
  }
}

相关问题和实现

1. 对象池中可以限制对象的个数，当超过限制时，对象池需要返回异常或者空值，以通知客户。

2. 在多线程环境中，在checkout和checkin方法需要同步。

3. 定时清理过期的对象。

参考

http://sourcemaking.com/design_patterns/object_pool

http://www.oodesign.com/object-pool-pattern.html

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%B9%E8%B1%A1%E6%B1%A0%E6%A8%A1%E5%BC%8F