1、對象池技術的原理及其實現    摘  要 本文在分析對象池技術基本原理的基礎上，給出了對象池技術的兩種實現方式。還指出了使用對象池技術時所應注意的問題。    關鍵詞  對象池；對象池技術；Java 對象；性能  1  Java對象的生命周期分析    Java對象的生命周期大致包括三個階段：對象的創建，對象的使用，對象的清除。因此，對象的生命周期長度可用如下的表達式表示：T&

2、#160;= T1 + T2 +T3。其中T1表示對象的創建時間，T2表示對象的使用時間，而T3則表示其清除時間。由此，我們可以看出，只有T2是真正有效的時間，而T1、T3則是對象本身的開銷。下面再看看T1、T3在對象的整個生命周期中所占的比例。    我們知道，Java對象是通過構造函數來創建的，在這一過程中，該構造函數鏈中的所有構造函數也都會被自動調用。另外，默認情況下，調用類的構造函數時，Java會把變量初始化成確定的值：所有的對象被設置成null，整數變量（byte、short、int、long）設置成0，

3、float和double變量設置成0.0，邏輯值設置成false。所以用new關鍵字來新建一個對象的時間開銷是很大的，如表1所示。表1  一些操作所耗費時間的對照表運算操作示例標準化時間本地賦值i = n1.0實例賦值this.i = n1.2方法調用Funct()5.9新建對象New Object()980新建數組New int103100    從表1可以看出，新建一個對象需要980個單位的時間，是本地賦值時間的980倍，是方法調用時間的166倍，而若新建一個數組所花費的

4、時間就更多了。    再看清除對象的過程。我們知道，Java語言的一個優勢，就是Java程序員勿需再像C/C+程序員那樣，顯式地釋放對象，而由稱為垃圾收集器（Garbage Collector）的自動內存管理系統，定時或在內存凸現出不足時，自動回收垃圾對象所占的內存。凡事有利總也有弊，這雖然為Java程序設計者提供了極大的方便，但同時它也帶來了較大的性能開銷。這種開銷包括兩方面，首先是對象管理開銷，GC為了能夠正確釋放對象，它必須監控每一個對象的運行狀態，包括對象的申請、引用、被引用、賦值等。其次，在GC開始回收“垃圾”對象時，系統會暫停應用程

5、序的執行，而獨自占用CPU。    因此，如果要改善應用程序的性能，一方面應盡量減少創建新對象的次數；同時，還應盡量減少T1、T3的時間，而這些均可以通過對象池技術來實現。2  對象池技術的基本原理    對象池技術基本原理的核心有兩點：緩存和共享，即對于那些被頻繁使用的對象，在使用完后，不立即將它們釋放，而是將它們緩存起來，以供后續的應用程序重復使用，從而減少創建對象和釋放對象的次數，進而改善應用程序的性能。事實上，由于對象池技術將對象*在一定的數量，也有效地減少了應用程序內存上的開銷。

6、60;   實現一個對象池，一般會涉及到如下的類：    1）對象池工廠（ObjectPoolFactory）類該類主要用于管理相同類型和設置的對象池（ObjectPool），它一般包含如下兩個方法：    ·createPool：用于創建特定類型和設置的對象池；    ·destroyPool：用于釋放指定的對象池；    同時為保證ObjectPoolFactory的單一實例，可以采

7、用Singleton設計模式，見下述getInstance方法的實現：         public static ObjectPoolFactory getInstance()                    if (poolFactory =

8、0;null)                             poolFactory = new ObjectPoolFactory();           

9、                           return poolFactory;     2）參數對象（ParameterObject）類    該類主要用于封裝所創建對象池的一些屬性參數，如池中可存放對象的數目的最大

10、值（maxCount）、最小值（minCount）等。     3）對象池（ObjectPool）類    用于管理要被池化對象的借出和歸還，并通知PoolableObjectFactory完成相應的工作。它一般包含如下兩個方法：    ·getObject：用于從池中借出對象；    ·returnObject：將池化對象返回到池中，并通知所有處于等待狀態的線程；   

11、60;4）池化對象工廠（PoolableObjectFactory）類該類主要負責管理池化對象的生命周期，就簡單來說，一般包括對象的創建及銷毀。該類同ObjectPoolFactory一樣，也可將其實現為單實例。3  通用對象池的實現    對象池的構造和管理可以按照多種方式實現。最靈活的方式是將池化對象的Class類型在對象池之外指定，即在ObjectPoolFactory類創建對象池時，動態指定該對象池所池化對象的Class類型，其實現代碼如下：. . .public ObjectPool 

12、createPool(ParameterObject paraObj,                                           &#

13、160; Class clsType)                    return new ObjectPool(paraObj, clsType);         . . .    其中，

14、paraObj參數用于指定對象池的特征屬性，clsType參數則指定了該對象池所存放對象的類型。對象池（ObjectPool）創建以后，下面就是利用它來管理對象了，具體實現如下：public class ObjectPool   private ParameterObject paraObj;/該對象池的屬性參數對象  private Class clsType;/該對象池中所存放對象的類型  private int currentNum

15、0;= 0; /該對象池當前已創建的對象數目  private Object currentObj;/該對象池當前可以借出的對象  private Vector pool;/用于存放對象的池  public ObjectPool(ParameterObject paraObj, Class clsType)           

16、  this.paraObj = paraObj;            this.clsType = clsType;            pool = new Vector();    public Object&

17、#160;getObject()             if (pool.size() <= paraObj.getMinCount()                      if (current

18、Num <= paraObj.getMaxCount()                               /如果當前池中無對象可用，而且已創建的對象數目小于所*的最大值，就利用      &#

19、160;                       /PoolObjectFactory創建一個新的對象                      

20、        PoolableObjectFactory objFactory =                                  

21、0;     PoolableObjectFactory.getInstance();                              currentObj = objFactory.create Object

22、 (clsType);                              currentNum+;               &#

23、160;      else                               /如果當前池中無對象可用，而且所創建的對象數目已達到所*的最大值，      &

24、#160;                       /就只能等待其它線程返回對象到池中                       &#

25、160;      synchronized (this)                                       &#

26、160; try                                                

27、;  wait();                                         catch (InterruptedException&#

28、160;e)                                         System.out.println(e.getMessage();  &#

29、160;                                              e.printStackTrace();

30、                                                  

31、                              currentObj = pool.firstElement();             

32、;                                                  

33、; else                      /如果當前池中有可用的對象，就直接從池中取出對象                     current

34、Obj = pool.firstElement();                        return currentObj;    public void returnObject(Object obj)   

35、0;         / 確保對象具有正確的類型          if (obj.isInstance(clsType)               pool.addElement(obj);    

36、;        synchronized (this)                      notifyAll();              

37、;         else         throw new IllegalArgumentException("該對象池不能存放指定的對象類型");                   

38、;  從上述代碼可以看出，ObjectPool利用一個java.util.Vector作為可擴展的對象池，并通過它的構造函數來指定池化對象的Class類型及對象池的一些屬性。在有對象返回到對象池時，它將檢查對象的類型是否正確。當對象池里不再有可用對象時，它或者等待已被使用的池化對象返回池中，或者創建一個新的對象實例。不過，新對象實例的創建并不在ObjectPool類中，而是由PoolableObjectFactory類的createObject方法來完成的，具體實現如下：. . .      &

39、#160;  public Object createObject(Class clsType)                    Object obj = null;            &#

40、160;      try                             obj = clsType.newInstance();       

41、60;            catch (Exception e)                             e.printStackTrace();&#

42、160;                                      return obj;        

43、0;. . .    這樣，通用對象池的實現就算完成了，下面再看看客戶端（Client）如何來使用它，假定池化對象的Class類型為StringBuffer：. . ./創建對象池工廠         ObjectPoolFactory poolFactory = ObjectPoolFactory. getInstance ();    

44、;     /定義所創建對象池的屬性         ParameterObject paraObj = new ParameterObject(2,1);         /利用對象池工廠,創建一個存放StringBuffer類型對象的對象池       &

45、#160; ObjectPool pool = poolFactory.createPool(paraObj,String Buffer.class);         /從池中取出一個StringBuffer對象         StringBuffer buffer = (StringBuffer)pool.getObject();&

46、#160;        /使用從池中取出的StringBuffer對象         buffer.append("hello");         System.out.println(buffer.toString();      . .&#

47、160;.     可以看出，通用對象池使用起來還是很方便的，不僅可以方便地避免頻繁創建對象的開銷，而且通用程度高。但遺憾的是，由于需要使用大量的類型定型（cast）操作，再加上一些對Vector類的同步操作，使得它在某些情況下對性能的改進非常有限，尤其對那些創建周期比較短的對象。4  專用對象池的實現    由于通用對象池的管理開銷比較大，某種程度上抵消了重用對象所帶來的大部分優勢。為解決該問題，可以采用專用對象池的方法。即對象池所池化對象的Class類型不是動態指定的，而是預先就已

48、指定。這樣，它在實現上也會較通用對象池簡單些，可以不要ObjectPoolFactory和PoolableObjectFactory類，而將它們的功能直接融合到ObjectPool類，具體如下（假定被池化對象的Class類型仍為StringBuffer，而用省略號表示的地方，表示代碼同通用對象池的實現）：public class ObjectPool          private ParameterObject paraObj;/該對象池的屬性參數對象

49、         private int currentNum = 0; /該對象池當前已創建的對象數目         private StringBuffer currentObj;/該對象池當前可以借出的對象         private V

50、ector pool;/用于存放對象的池         public ObjectPool(ParameterObject paraObj)                    this.paraObj = paraObj;  

51、0;                pool = new Vector();                  public StringBuffer getObject()   

52、                 if (pool.size() <= paraObj.getMinCount()                             if (currentNum <= paraObj.getMaxCount()            currentObj = new StringBuffer();     &#