java池化
以下图片来源于http://commons.apache.org/pool/guide/sequencediagrams.html，加了点注释而已
所有的时间都是毫秒，并且 GenericObjectPool 是 thread safe，以下分别说明各个参数：
whenExhaustedAction
WHEN_EXHAUSTED_BLOCK
参考 maxWait
WHEN_EXHAUSTED_FAIL
WHEN_EXHAUSTED_GROW
maxWait
如果 whenExhaustedAction = WHEN_EXHAUSTED_BLOCK，那么 borrow 不能立即返回 Object时，
会wait，知道得到池化对象，或者超过 maxWait。如果maxWait < 1，那么 会一直等到获得池化对象
lifo
true/false
testOnBorrow
GenericObjectPool.borrowObject() 时 是否调用 PoolableObjectFactory.validateObject
testOnReturn
GenericObjectPool.returnObject() 时 是否调用 PoolableObjectFactory.validateObject
maxIdle 默认值为 DEFAULT_MAX_IDLE=8，超过该值的 idle 对象会被destory
基本上看到这里就能用了，最好别用 evictor，除非要求..... 例如 db长连接、心跳
timeBetweenEvictionRunsMillis
启动evictor thread的间隔，如果设置为<1不会启动evictor thread
evictor thread 按照规则下面定义来 填充/移除 池中的对象
evictor thread 在执行检查时会阻塞 borrow/return，因此如果该参数设置的很小，会造成evictor thread频繁执行而影响性能
Eviction runs require an exclusive synchronization
lock on the pool, so if they run too frequently and / or incur excessive
latency when creating, destroying or validating object instances,
performance issues may result
minIdle
如果evictor启动，evictor检查到池中的对象小于该值时，会创建min(minIdle, numActive + numIdle - maxActive) 的对象来填充池。小心使用该变量，设置为 <1最安全，可能导致dbcp死锁：dbcp-44，在common-pool 1.5 dbcp1.4中已经修正了这个问题，4年
numTestsPerEvictionRun
如果evictor启动，evictor每次启动时会检查池中的 x 个对象
numTestsPerEvictionRun > 0, x = min(_numTestsPerEvictionRun, GenericObjectPool.getNumIdle())
numTestsPerEvictionRun < 0, x = ceil( GenericObjectPool.getNumIdle())/abs(numTestsPerEvictionRun) )
i.e. abs(numTestsPerEvictionRun) 分之一的空闲对象会被检查
minEvictableIdleTimeMillis
如果evictor启动，evictor每次检查时可能会将池中空闲太久的对象移除池
如果设置为 < 1，是否把 idle 对象移除要看 softMinEvictableIdleTimeMillis
如果设置为 > 0，那么会把闲置了 minEvictableIdleTimeMillis 的对象PoolableObjectFactory.destroyObject掉
softMinEvictableIdleTimeMillis
如果evictor启动，并且minEvictableIdleTimeMillis < 1 或者按照 minEvictableIdleTimeMillis 计算对象不需要移出池
如果设置为 < 1，则不会移除任何idle对象
如果设置为 > 0，则当对象闲置的时间超过softMinEvictableIdleTimeMillis 且 GenericObjectPool.getNumIdle > minIdle 时 将对象移除池
一般应该把minEvictableIdleTimeMillis 配置为 -1，把softMinEvictableIdleTimeMillis配置为整数
_testWhileIdle
如果evictor启动，该变量为true则调用 PoolableObjectFactory.validateObject
备注1，minEvictableIdleTimeMillis 和 minEvictableIdleTimeMillis 的使用方法
if ((getMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&
(idleTimeMilis > getMinEvictableIdleTimeMillis())) {
removeObject = true;
} else if ((getSoftMinEvictableIdleTimeMillis() > 0) &&
(idleTimeMilis > getSoftMinEvictableIdleTimeMillis()) &&
((getNumIdle() + 1)> getMinIdle())) { // +1 accounts for object we are processing
removeObject = true;
创建新的对象并初始化的操作，可能会消耗很多的时间。在这种对象的初始化工作包含了一些费时的操作（例如，从一台位于20,000千米以外的主机上读出一些数据）的时候，尤其是这样。在需要大量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。要缓解这个问题，除了选用更好的硬件和更棒的虚拟机以外，适当地采用一些能够减少对象创建次数的编码技巧，也是一种有效的对策。对象池化技术（Object Pooling）就是这方面的著名技巧，而Jakarta Commons Pool组件则是处理对象池化的得力外援。
对象池化的基本思路是：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）。
对于没有状态的对象（例如String），在重复使用之前，无需进行任何处理；对于有状态的对象（例如StringBuffer），在重复使用之前，就需要把它们恢复到等同于刚刚生成时的状态。由于条件的限制，恢复某个对象的状态的操作不可能实现了的话，就得把这个对象抛弃，改用新创建的实例了。
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。
Jakarta Commons Pool是一个用于在Java程序中实现对象池化的组件。它的基本情况是：
- 主要作者：Morgan Delagrange、Geir Magnusson、Craig McClanahan、Rodney Waldhoff、David Weinrich和Dirk Verbeeck
- 最新版本：1.1
- 所含包数：2个（org.apache.commons.pool和org.apache.commons.pool.impl）
- 所含类数：21个（其中有4个抽象类和6个接口）
- 适用平台：Java 2, Standard Edition.
- 单纯地使用Pool组件不需要太多的Java 2的知识和经验，对语法和基本概念（对象、异常、类、接口、实例、继承和实现等）有一般了解即可。
为了顺利的按照本文中提到的方法使用Pool组件，除去Java 2 SDK外，还需要先准备下列一些东西：
- Jakarta Commons Pool
- 所需版本：1.0.1+
- 下载地址： http://jakarta.apache.org/commons/pool
- 作用：处理对象池化
- Jakarta Commons Collections
- 所需版本：2.1+
- 下载地址： http://jakarta.apache.org/commons/collections
- 作用：支持Jakarta Commons Pool的运行
以上两种软件均有已编译包和源代码包两种形式可供选择。一般情况下，使用已编译包即可。不过建议同时也下载源代码包，作为参考资料使用。
如果打算使用源代码包自行编译，那么还需要准备以下一些东西：
- Ant
- 所需版本：1.5.3+
- 下载地址： http://ant.apache.org
- 作用：运行编译用脚本
- JUnit
- 所需版本：3.8.1+
- 下载地址： http://www.junit.org
- 作用：编译和运行单元测试
具体的编译方法，可以参看有关的Ant文档。
将解压或编译后得到的commons-pool.jar和commons-collections.jar放入CLASSPATH，就可以开始使用Pool组件了。
PoolableObjectFactory、ObjectPool和ObjectPoolFactory
在Pool组件中，对象池化的工作被划分给了三类对象：
- 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；
- ObjectPoolFactory则用于大量生成相同类型和设置的ObjectPool。
相应地，使用Pool组件的过程，也大体可以划分成“创立PoolableObjectFactory”、“使用ObjectPool”和可选的“利用ObjectPoolFactory”三种动作。
Pool组件利用PoolableObjectFactory来照看被池化的对象。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组件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：
PoolableObjectFactorySample.java
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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);
}
}
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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组件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组件的文档和源码。
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：
ObjectPoolSample.java
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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();
}
}
}
}
|
另外，ObjectPool接口还定义了几个可以由具体的实现决定要不要支持的操作，包括：
void clear()
清除所有当前在此对象池中休眠的对象。
int getNumActive()
返回已经从此对象池中借出的对象的总数。
int getNumIdle()
返回当前在此对象池中休眠的对象的数目。
void setFactory(PoolableObjectFactory factory)
将当前对象池与参数中给定的PoolableObjectFactory相关联。如果在当前状态下，无法完成这一操作，会有一个IllegalStateException异常抛出。
有时候，要在多处生成类型和设置都相同的ObjectPool。如果在每个地方都重写一次调用相应构造方法的代码，不但比较麻烦，而且日后修改起来，也有所不便。这种时候，正是使用ObjectPoolFactory的时机。
ObjectPoolFactory是一个在org.apache.commons.pool中定义的接口，它定义了一个称为ObjectPool createPool()方法，可以用于大量生产类型和设置都相同的ObjectPool。
Pool组件中，对每一个ObjectPool实现，都有一个对应的ObjectPoolFactory实现。它们相互之间，有一一对应的参数相同的构造方法。使用的时候，只要先用想要的参数和想用的ObjectPoolFactory实例，构造出一个ObjectPoolFactory对象，然后在需要生成ObjectPool的地方，调用这个对象的createPool()方法就可以了。日后无论想要调整所用ObjectPool的参数还是类型，只需要修改这一处，就可以大功告成了。
将 《使用ObjectPool》一节中的例子，改为使用ObjectPoolFactory来生成所用的ObjectPool对象之后，基本就是这种形式：
ObjectPoolFactorySample.java |
import org.apache.commons.pool.ObjectPool;
import org.apache.commons.pool.ObjectPoolFactory;
import org.apache.commons.pool.PoolableObjectFactory;
import org.apache.commons.pool.impl.StackObjectPoolFactory;
public class ObjectPoolFactorySample {
public static void main(String[] args) {
Object obj = null;
PoolableObjectFactory factory
= new PoolableObjectFactorySample();
ObjectPoolFactory poolFactory
= new StackObjectPoolFactory(factory);
ObjectPool pool = poolFactory.createPool();
try {
for(long i = 0; i < 100 ; i++) {
System.out.println("== " + i + " ==");
obj = pool.borrowObject();
System.out.println(obj);
pool.returnObject(obj);
}
obj = null;
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
finally {
try{
if (obj != null) {
pool.returnObject(obj);
}
pool.close();
}
catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}
|
PoolableObjectFactory定义了许多方法，可以适应多种不同的情况。但是，在并没有什么特殊需要的时候，直接实现PoolableObjectFactory接口，就要编写若干的不进行任何操作，或是始终返回true的方法来让编译通过，比较繁琐。这种时候就可以借助BasePoolableObjectFactory的威力，来简化编码的工作。
BasePoolableObjectFactory是org.apache.commons.pool包中的一个抽象类。它实现了PoolableObjectFactory接口，并且为除了makeObject之外的方法提供了一个基本的实现――activateObject、passivateObject和destroyObject不进行任何操作，而validateObject始终返回true。通过继承这个类，而不是直接实现PoolableObjectFactory接口，就可以免去编写一些只起到让编译通过的作用的代码的麻烦了。
这个例子展示了一个从BasePoolableObjectFactory扩展而来的PoolableObjectFactory：
BasePoolableObjectFactorySample.java |
import org.apache.commons.pool.BasePoolableObjectFactory;
public class BasePoolableObjectFactorySample
extends BasePoolableObjectFactory {
private int counter = 0;
public Object makeObject() throws Exception {
return String.valueOf(counter++);
}
}
|
可口可乐公司的软饮料有可口可乐、雪碧和芬达等品种，百事可乐公司的软饮料有百事可乐、七喜和美年达等类型，而Pool组件提供的ObjectPool实现则有StackObjectPool、SoftReferenceObjectPool和GenericObjectPool等种类。
不同类型的软饮料各有各自的特点，分别适应不同消费者的口味；而不同类型的ObjectPool也各有各自的特色，分别适应不同的情况。
StackObjectPool利用一个java.util.Stack对象来保存对象池里的对象。这种对象池的特色是：
- 可以为对象池指定一个初始的参考大小（当空间不够时会自动增长）。
- 在对象池已空的时候，调用它的borrowObject方法，会自动返回新创建的实例。
- 可以为对象池指定一个可保存的对象数目的上限。达到这个上限之后，再向池里送回的对象会被自动送去回收。
StackObjectPool的构造方法共有六个，其中：
- 最简单的一个是StackObjectPool()，一切采用默认的设置，也不指明要用的PoolableObjectFactory实例。
- 最复杂的一个则是StackObjectPool(PoolableObjectFactory factory, int max, int init)。其中：
- 参数factory指明要与之配合使用的PoolableObjectFactory实例；
- 参数max设定可保存对象数目的上限；
- 参数init则指明初始的参考大小。
- 剩余的四个构造方法则是最复杂的构造方法在某方面的简化版本，可以根据需要选用。它们是：
- StackObjectPool(int max)
- StackObjectPool(int max, int init)
- StackObjectPool(PoolableObjectFactory factory)
- StackObjectPool(PoolableObjectFactory factory, int max)
用不带factory参数的构造方法构造的StackObjectPool实例，必须要在用它的setFactory(PoolableObjectFactory factory)方法与某一PoolableObjectFactory实例关联起来后才能正常使用。
这种对象池可以在没有Jakarta Commmons Collections组件支持的情况下正常运行。
SoftReferenceObjectPool利用一个java.util.ArrayList对象来保存对象池里的对象。不过它并不在对象池里直接保存对象本身，而是保存它们的“软引用”（Soft Reference）。这种对象池的特色是：
- 可以保存任意多个对象，不会有容量已满的情况发生。
- 在对象池已空的时候，调用它的borrowObject方法，会自动返回新创建的实例。
- 可以在初始化同时，在池内预先创建一定量的对象。
- 当内存不足的时候，池中的对象可以被Java虚拟机回收。
SoftReferenceObjectPool的构造方法共有三个，其中：
- 最简单的是SoftReferenceObjectPool()，不预先在池内创建对象，也不指明要用的PoolableObjectFactory实例。
- 最复杂的一个则是SoftReferenceObjectPool(PoolableObjectFactory factory, int initSize)。其中：
- 参数factory指明要与之配合使用的PoolableObjectFactory实例
- 参数initSize则指明初始化时在池中创建多少个对象。
- 剩下的一个构造方法，则是最复杂的构造方法在某方面的简化版本，适合在大多数情况下使用。它是：
- SoftReferenceObjectPool(PoolableObjectFactory factory)
用不带factory参数的构造方法构造的SoftReferenceObjectPool实例，也要在用它的setFactory(PoolableObjectFactory factory)方法与某一PoolableObjectFactory实例关联起来后才能正常使用。
这种对象池也可以在没有Jakarta Commmons Collections组件支持的情况下正常运行。
GenericObjectPool利用一个org.apache.commons.collections.CursorableLinkedList对象来保存对象池里的对象。这种对象池的特色是：
- 可以设定最多能从池中借出多少个对象。
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