设计模式2-对象池模式

对象池模式，Object Pool Pattern，当你的应用程序需要频繁创建和销毁某种资源（比如数据库连接、线程、socket连接等）时，Object Pool 设计模式就变得很有用。它通过预先创建一组对象并将它们保存在池中，以便在需要时重复使用，从而避免了频繁的创建和销毁操作，提高了性能和资源利用率，换言之，用空间换时间。

 

 类图：

 

Object Pool 模式通常由以下几个组件组成：

1. 对象池（Object Pool）
它是一个保存对象实例的集合，这些对象在需要时被获取并在不再需要时被释放。对象池还会跟踪哪些对象当前正在被使用，哪些是可用的。对象池分三层，分别是 ObjectPool, AbstractObjectPool, ConcreteObjectPool.

2. 对象工厂（Object Factory）
负责创建对象实例并将它们添加到对象池中。当池中没有可用对象时，工厂可能会创建新的对象，但通常是预先创建一组对象并初始化它们。对象工厂分两层，分别是ObjectFactory和ConcreteObjectFactory.

3. 池化对象（Poolable Object）
存在于对象池中的对象实例。池化对象也分两层，分别是PoolableObject和ConcretePoolableObject.

 

Object Pool 的优点包括：

• 性能提升：避免了频繁的创建和销毁对象，减少了系统开销。
• 资源利用率提高：通过重用对象实例，减少了资源的浪费。
• 减少竞争：在多线程环境下，对象池可以减少线程之间对资源的竞争，提高了并发性能。

但是，Object Pool 也可能存在一些缺点，比如可能会增加代码的复杂性，特别是在处理对象状态和资源管理方面。此外，如果对象的创建和销毁开销相对较小，使用对象池可能会产生额外的开销。因此，在使用 Object Pool 模式时需要权衡利弊。

示例：

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class ThreadPool {
    private BlockingQueue taskQueue;
    private Thread[] pool;

    public ThreadPool(int poolSize, int taskQueueSize) {
        taskQueue = new LinkedBlockingQueue<>(taskQueueSize);
        pool = new Thread[poolSize];

        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            pool[i] = new Worker("Thread-" + i);
            pool[i].start();
        }
    }

    public void submit(Runnable task) throws InterruptedException {
        taskQueue.put(task);
    }

    private class Worker extends Thread {
        public Worker(String name) {
            super(name);
        }

        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    Runnable task = taskQueue.take();
                    task.run();
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                    break;
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程池，包含3个线程，任务队列容量为5
        ThreadPool threadPool = new ThreadPool(3, 5);

        // 提交10个任务到线程池
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int taskId = i;
            try {
                threadPool.submit(() -> {
                    System.out.println("Task " + taskId + " is running on " + Thread.currentThread().getName());
                    try {
                        Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行时间
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

 运行结果：

Task 0 is running on Thread-0
Task 2 is running on Thread-2
Task 1 is running on Thread-1
Task 5 is running on Thread-0
Task 4 is running on Thread-2
Task 3 is running on Thread-1
Task 8 is running on Thread-1
Task 6 is running on Thread-0
Task 7 is running on Thread-2
Task 9 is running on Thread-2

 

结论：

可见同一时间只有3个线程在工作，直到将10个任务全部完成。