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<Runnable> 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);}@Overridepublic 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5ThreadPool 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。