设计模式之对象池模式（Object Pool Pattern）

1　对象池模式的设计定义

对象池模式(Object Pool Pattern)，是模式模式创建型设计模式的一种，将对象预先创建并初始化后放入对象池中，象池对象提供者就能利用已有的设计对象来处理请求，减少频繁创建对象所占用的模式模式内存空间和初始化时间。一个对象池包含一组已经初始化并且可以使用的象池对象，可以在有需求时创建和销毁对象。设计对象池的模式模式用户可以从池子中取得对象，对其进行操作处理，象池并在不需要时归还给池子而非直接销毁。设计对象池是模式模式一个特殊的工厂对象，对象池模式就是象池单例模式加享元模式。

2　对象池模式的设计应用场景

对象池模式主要适用于以下应用场景。

(1)资源受限的模式模式场景。比如，象池不需要可伸缩性的环境(CPU\内存等物理资源有限)，CPU性能不够强劲，内存比较紧张，垃圾收集，内存抖动会造成比较大的影响，b2b信息网需要提高内存管理效率， 响应性比吞吐量更为重要。

(2)在内存中数量受限的对象。

(3)创建成本高的对象，可以考虑池化。

补充：常见的使用对象池的场景有在使用Socket时的各种连接池、线程池、数据库连接池等。

3　对象池模式的UML类图

对象池模式的UML类图如下图所示。

由上图可以看到，对象池模式主要包含3个角色。

(1)对象池(ObjectPool)：持有对象并提供取/还等方法。

(2)抽象池化对象(PooledObject)：对池中对象的抽象。

(3)具体池化对象(ConcretePoolObject)：对池中对象的封装，封装对象的状态和一些其他信息。

4　对象池模式的通用写法

以下是对象池模式的通用写法。

public class Client {      public static void main(String[] args) {          ObjectPool pool = new ObjectPool(10,50);         IPooledObject object = pool.borrowObject();         object.operation();         pool.returnObject(object);         System.out.println();     }     //抽象对象     interface IPooledObject {          void operation();     }     //具体对象     static class ConcretePoolObject implements IPooledObject {          public void operation() {              System.out.println("doing");         }     }     //对象池     static class ObjectPool {          private int step = 10;                      //当对象不够用的时候，每次扩容的数量         private int minCount;         private int maxCount;         private Vector<IPooledObject> returneds;     //保存未借出的云南idc服务商对象         private Vector<IPooledObject> borroweds;     //保存已被借出的对象         //初始化对象池         public ObjectPool(int minCount,int maxCount){              borroweds = new Vector<IPooledObject>();             returneds = new Vector<IPooledObject>();             this.minCount = minCount;             this.maxCount = maxCount;             refresh(this.minCount);         }         //因为内部状态具备不变性，所以作为缓存的键         public IPooledObject borrowObject() {              IPooledObject next = null;             if(returneds.size() > 0){                  Iterator<IPooledObject> i = returneds.iterator();                 while (i.hasNext()){                      next = i.next();                     returneds.remove(next);                     borroweds.add(next);                     return next;                 }             }else{                  //计算出剩余可创建的对象数                 int count = (maxCount - minCount);                 //剩余可创建的数量大于单次固定创建的对象数                 //则再初始化一批固定数量的对象                 refresh(count > step ? step : count);             }             return next;         }         //不需要使用的对象归还重复利用         public void returnObject(IPooledObject pooledObject){              returneds.add(pooledObject);             if(borroweds.contains(pooledObject)){                  borroweds.remove(pooledObject);             }         }         private void refresh(int count){              for (int i = 0; i < count; i++) {                  returneds.add(new ConcretePoolObject());             }         }     } } 

对象池模式和享元模式的最大区别在于，对象池模式中会多一个回收对象重复利用的方法。所以，对象池模式应该是享元模式更加具体的一个应用场景。相当于先将对象从对象池中借出，用完之后再还回去，以此保证有限资源的重复利用。

5　对象池模式的优点

复用池中对象，消除创建对象、回收对象所产生的内存开销、CPU开销，以及跨网络产生的网络开销。

6　对象池模式的缺点

(1)增加了分配/释放对象的开销。

(2)在并发环境中，多个线程可能(同时)需要获取池中对象，云服务器进而需要在堆数据结构上进行同步或者因为锁竞争而产生阻塞，这种开销要比创建销毁对象的开销高数百倍。

(3)由于池中对象的数量有限，势必成为一个可伸缩性瓶颈。

(4)很难合理设定对象池的大小，如果太小，则起不到作用;如果过大，则占用内存资源高。

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