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Java对象池化技术:使用GenericObjectPool来管理对象池

JavaBasePooledObjectFactory对象池化技术通常一个对象创建、销毁非常耗时的时候,我们不会频繁的创建和销毁它,而是考虑复用。复用对象的一种做法就是对象池,将创建好的对象放入池中维护起来,下次再用的时候直接拿池中已经创建好的对象继续用,这就是池化的思想。ApacheCommonsPool是一个对象池的框架,他提供了一整套用于实现对象池化的API。它提供了三种对象池:GenericKeyedObjectPool,SoftReferenceObjectPool和GenericObjectP

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    Java BasePooledObjectFactory 对象池化技术

    通常一个对象创建、销毁非常耗时的时候,我们不会频繁的创建和销毁它,而是考虑复用。复用对象的一种做法就是对象池,将创建好的对象放入池中维护起来,下次再用的时候直接拿池中已经创建好的对象继续用,这就是池化的思想。

    Apache Commons Pool是一个对象池的框架,他提供了一整套用于实现对象池化的API。它提供了三种对象池:GenericKeyedObjectPool,SoftReferenceObjectPool和GenericObjectPool,其中GenericObjectPool是我们最常用的对象池,内部实现也最复杂。

    GenericObjectPool

    GenericObjectPool 是一个通用对象池框架,我们可以借助它实现一个健壮的对象池,UML图如下所示:

    Java对象池化技术:使用GenericObjectPool来管理对象池

    GenericObjectPool 实现了ObjectPool接口,而ObjectPool就是对象池的核心接口,它定义了一个对象池应该实现的行为。

    public interface ObjectPool extends Closeable {
        /**
         * 从池中借走到一个对象
         */
        T borrowObject() throws Exception, NoSuchElementException, IllegalStateException;
        /**
         * 把对象归还给对象池
         */
        void returnObject(T var1) throws Exception;
        /**
         * 验证对象的有效性
         */
        void invalidateObject(T var1) throws Exception;
    
        /**
         * 往池中添加一个对象
         */
        void addObject() throws Exception, IllegalStateException, UnsupportedOperationException;
        /**
         * 返回对象池中有多少对象是空闲的,也就是能够被借走的对象的数量。
         */
        int getNumIdle();
        /**
         * 返回对象池中有对象对象是活跃的,也就是已经被借走的,在使用中的对象的数量。
         */
        int getNumActive();
        /**
         * 清理对象池。注意是清理不是清空,该方法要求的是,清理所有空闲对象,释放相关资源。
         */
        void clear() throws Exception, UnsupportedOperationException;
        /**
         * 关闭对象池。这个方法可以达到清空的效果,清理所有对象以及相关资源。
         */
        void close();
    }

    BasePooledObjectFactory

    Java BasePooledObjectFactory 对象池化技术

    使用GenericObjectPool只需要创建一个对象工厂类,继承BasePooledObjectFactory并重写它的create()和destroyObject()。
    如下文中的:SftpPool.java

    public interface PooledObjectFactory {
        /**
         * 创建一个可由池提供服务的实例,并将其封装在由池管理的PooledObject中。
         */
        PooledObject makeObject() throws Exception;
    
        /**
         *  销毁池不再需要的实例
         */
        void destroyObject(PooledObject var1) throws Exception;
    
        /**
         * 确保实例可以安全地由池返回
         */
        boolean validateObject(PooledObject var1);
    
        /**
         * 重新初始化池返回的实例
         */
        void activateObject(PooledObject var1) throws Exception;
    
        /**
         * 取消初始化要返回到空闲对象池的实例
         */
        void passivateObject(PooledObject var1) throws Exception;
    }

    配置类GenericObjectPoolConfig

    GenericObjectPoolConfig是封装GenericObject池配置的简单“结构”,此类不是线程安全的;它仅用于提供创建池时使用的属性。大多数情况,可以使用GenericObjectPoolConfig提供的默认参数就可以满足日常的需求。

    工作原理流程

    • 构造方法
      当我们执行构造方法时,主要工作就是创建了一个存储对象的LinkedList类型容器,也就是概念意义上的“池”

    • 从对象池中获取对象
      获取池中的对象是通过borrowObject()命令,源码比较复杂,简单而言就是去LinkedList中获取一个对象,如果不存在的话,要调用构造方法中第一个参数Factory工厂类的makeObject()方法去创建一个对象再获取,获取到对象后要调用validateObject方法判断该对象是否是可用的,如果是可用的才拿去使用。LinkedList容器减一

    • 归还对象到线程池
      简单而言就是先调用validateObject方法判断该对象是否是可用的,如果可用则归还到池中,LinkedList容器加一,如果是不可以的则调用destroyObject方法进行销毁

    上面三步就是最简单的流程,由于取和还的流程步骤都在borrowObject和returnObject方法中固定的,所以我们只要重写Factory工厂类的makeObject()和validateObject以及destroyObject方法即可实现最简单的池的管理控制,通过构造方法传入该Factory工厂类对象则可以创建最简单的对象池管理类。这算是比较好的解耦设计模式,借和还的流程如下图所示:

    Java对象池化技术:使用GenericObjectPool来管理对象池

    使用Demo

    
        org.apache.commons
        commons-pool2
        2.7.0
    
    
    
    
        com.jcraft
        jsch
        0.1.55
    
    
    
        
            vipsoft-parent
            com.vipsoft.boot
            1.0-SNAPSHOT
        
        4.0.0
    
        vipsoft-sftp
        1.0-SNAPSHOT
    
        
    
            
                org.apache.commons
                commons-pool2
                2.7.0
            
    
            
            
                com.jcraft
                jsch
                0.1.55
            
    
            
                org.eclipse.paho
                org.eclipse.paho.client.mqttv3
                1.2.5
            
    
    
            
                cn.hutool
                hutool-all
                5.3.6
            
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-starter-web
            
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-starter-actuator
            
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-starter-test
                test
                
                    
                        org.junit.vintage
                        junit-vintage-engine
                    
                
            
    
        
    
        
            
                
                    org.springframework.boot
                    spring-boot-maven-plugin
                
            
        
    

    application.yaml

    server:
      port: 8088
      application:
        name: sftp Demo
    
    
    sftp:
      host: 172.16.3.88 # 服务器ip
      port: 22 # ssh端口
      username: root # 用户名
      password: root # 密码
      # 连接池参数
      pool:
        max-total: 10
        max-idle: 10
        min-idle: 5

    SftpPoolException.java

    package com.vipsoft.sftp.exception;
    
    
    /**
     * sftp连接池异常
     */
    public class SftpPoolException extends RuntimeException {
    
        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
        /**
         * Constructs a new runtime exception with {@code null} as its
         * detail message.  The cause is not initialized, and may subsequently be
         * initialized by a call to {@link #initCause}.
         */
        public SftpPoolException() {
        }
    
        /**
         * Constructs a new runtime exception with the specified detail message.
         * The cause is not initialized, and may subsequently be initialized by a
         * call to {@link #initCause}.
         *
         * @param message the detail message. The detail message is saved for
         *                later retrieval by the {@link #getMessage()} method.
         */
        public SftpPoolException(String message) {
            super(message);
        }
    
        /**
         * Constructs a new runtime exception with the specified detail message and
         * cause.  

    Note that the detail message associated with      * {@code cause} is not automatically incorporated in      * this runtime exception's detail message.      *      * @param message the detail message (which is saved for later retrieval      *                by the {@link #getMessage()} method).      * @param cause   the cause (which is saved for later retrieval by the      *                {@link #getCause()} method).  (A null value is      *                permitted, and indicates that the cause is nonexistent or      *                unknown.)      * @since 1.4      */     public SftpPoolException(String message, Throwable cause) {         super(message, cause);     }     /**      * Constructs a new runtime exception with the specified cause and a      * detail message of (cause==null ? null : cause.toString())      * (which typically contains the class and detail message of      * cause).  This constructor is useful for runtime exceptions      * that are little more than wrappers for other throwables.      *      * @param cause the cause (which is saved for later retrieval by the      *              {@link #getCause()} method).  (A null value is      *              permitted, and indicates that the cause is nonexistent or      *              unknown.)      * @since 1.4      */     public SftpPoolException(Throwable cause) {         super(cause);     }     /**      * Constructs a new runtime exception with the specified detail      * message, cause, suppression enabled or disabled, and writable      * stack trace enabled or disabled.      *      * @param message            the detail message.      * @param cause              the cause.  (A {@code null} value is permitted,      *                           and indicates that the cause is nonexistent or unknown.)      * @param enableSuppression  whether or not suppression is enabled      *                           or disabled      * @param writableStackTrace whether or not the stack trace should      *                           be writable      * @since 1.7      */     public SftpPoolException(String message, Throwable cause, boolean enableSuppression, boolean writableStackTrace) {         super(message, cause, enableSuppression, writableStackTrace);     } }

    config

    SftpConfig.java

    package com.vipsoft.sftp.config;
    
    import com.vipsoft.sftp.pool.SftpFactory;
    import com.vipsoft.sftp.pool.SftpPool;
    import com.vipsoft.sftp.utils.SftpUtil;
    import org.springframework.boot.context.properties.EnableConfigurationProperties;
    import org.springframework.context.annotation.Bean;
    import org.springframework.context.annotation.Configuration;
    
    @Configuration
    @EnableConfigurationProperties(SftpProperties.class)
    public class SftpConfig {
        // 工厂
        @Bean
        public SftpFactory sftpFactory(SftpProperties properties) {
            return new SftpFactory(properties);
        }
    
        // 连接池
        @Bean
        public SftpPool sftpPool(SftpFactory sftpFactory) {
            return new SftpPool(sftpFactory);
        }
    
        // 辅助类
        @Bean
        public SftpUtil sftpUtil(SftpPool sftpPool) {
            return new SftpUtil(sftpPool);
        }
    }

    SftpProperties.java

    package com.vipsoft.sftp.config;
    
    import com.jcraft.jsch.ChannelSftp;
    import org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPoolConfig;
    import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
    
    @ConfigurationProperties(prefix = "sftp")
    public class SftpProperties {
    
        private String host;
        private int port = 22;
        private String username = "root";
        private String password = "root";
        private Pool pool = new Pool();
    
        public String getHost() {
            return host;
        }
    
        public void setHost(String host) {
            this.host = host;
        }
    
        public int getPort() {
            return port;
        }
    
        public void setPort(int port) {
            this.port = port;
        }
    
        public String getUsername() {
            return username;
        }
    
        public void setUsername(String username) {
            this.username = username;
        }
    
        public String getPassword() {
            return password;
        }
    
        public void setPassword(String password) {
            this.password = password;
        }
    
        public Pool getPool() {
            return pool;
        }
    
        public void setPool(Pool pool) {
            this.pool = pool;
        }
    
        public static class Pool extends GenericObjectPoolConfig {
    
            private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
            private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
            private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;
    
            public Pool() {
                super();
            }
            @Override
            public int getMaxTotal() {
                return maxTotal;
            }
            @Override
            public void setMaxTotal(int maxTotal) {
                this.maxTotal = maxTotal;
            }
            @Override
            public int getMaxIdle() {
                return maxIdle;
            }
            @Override
            public void setMaxIdle(int maxIdle) {
                this.maxIdle = maxIdle;
            }
            @Override
            public int getMinIdle() {
                return minIdle;
            }
            @Override
            public void setMinIdle(int minIdle) {
                this.minIdle = minIdle;
            }
        }
    }
    Pool

    SftpFactory.java

    package com.vipsoft.sftp.pool;
    
    import com.jcraft.jsch.ChannelSftp;
    import com.jcraft.jsch.JSch;
    import com.jcraft.jsch.JSchException;
    import com.jcraft.jsch.Session;
    import com.vipsoft.sftp.config.SftpProperties;
    import com.vipsoft.sftp.exception.SftpPoolException;
    import org.apache.commons.pool2.BasePooledObjectFactory;
    import org.apache.commons.pool2.PooledObject;
    import org.apache.commons.pool2.impl.DefaultPooledObject;
    import org.slf4j.Logger;
    import org.slf4j.LoggerFactory;
    
    import java.util.Properties;
    
    public class SftpFactory extends BasePooledObjectFactory {
    
        private  final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());
    
        private SftpProperties properties;
    
        public SftpProperties getProperties() {
            return properties;
        }
    
        public void setProperties(SftpProperties properties) {
            this.properties = properties;
        }
    
        public SftpFactory(SftpProperties properties) {
            this.properties = properties;
        }
    
        @Override
        public ChannelSftp create() {
            try {
                JSch jsch = new JSch();
                Session sshSession = jsch.getSession(properties.getUsername(), properties.getHost(), properties.getPort());
                sshSession.setPassword(properties.getPassword());
                Properties sshConfig = new Properties();
                sshConfig.put("StrictHostKeyChecking", "no");
                sshSession.setConfig(sshConfig);
                sshSession.connect();
                ChannelSftp channel = (ChannelSftp) sshSession.openChannel("sftp");
                channel.connect();
                return channel;
            } catch (JSchException e) {
                throw new SftpPoolException("连接sfpt失败", e);
            }
        }
    
        @Override
        public PooledObject wrap(ChannelSftp channelSftp) {
            return new DefaultPooledObject<>(channelSftp);
        }
    
        // 销毁对象
        @Override
        public void destroyObject(PooledObject p) {
            ChannelSftp channelSftp = p.getObject();
            channelSftp.disconnect();
        }
    }

    SftpPool.java

    package com.vipsoft.sftp.pool;
    
    import com.jcraft.jsch.ChannelSftp;
    import org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPool;
    
    public class SftpPool extends GenericObjectPool {
    
        public SftpPool(SftpFactory factory) {
            super(factory,factory.getProperties().getPool());
        }
    
        /**
         * 获取一个sftp连接对象
         * @return sftp连接对象
         */
        @Override
        public ChannelSftp borrowObject() throws Exception {
            return super.borrowObject();
        }
    
        /**
         * 归还一个sftp连接对象
         * @param channelSftp sftp连接对象
         */
        @Override
        public void returnObject(ChannelSftp channelSftp) {
            if (channelSftp!=null) {
                super.returnObject(channelSftp);
            }
        }
    
    }
    Utils

    ByteUtil.java

    package com.vipsoft.sftp.utils;
    
    import com.jcraft.jsch.ChannelSftp;
    import com.jcraft.jsch.SftpException;
    import com.vipsoft.sftp.exception.SftpPoolException;
    import com.vipsoft.sftp.pool.SftpPool;
    
    import java.io.InputStream;
    
    public class SftpUtil {
    
        private SftpPool pool;
    
        public SftpUtil(SftpPool pool) {
            this.pool = pool;
        }
    
        /**
         * 下载文件
         *
         * @param dir  远程目录
         * @param name 远程文件名
         * @return 文件字节数组
         */
        public byte[] download(String dir, String name) {
            ChannelSftp sftp = null;
            try {
                sftp = pool.borrowObject();
                sftp.cd(dir);
                InputStream in = sftp.get(name);
                return ByteUtil.inputStreamToByteArray(in);
            } catch (Exception e) {
                throw new SftpPoolException("sftp下载文件出错", e);
            } finally {
                pool.returnObject(sftp);
            }
        }
    
        /**
         * 上传文件
         *
         * @param dir  远程目录
         * @param name 远程文件名
         * @param in   输入流
         */
        public void upload(String dir, String name, InputStream in) {
            ChannelSftp sftp = null;
            try {
                sftp = pool.borrowObject();
                mkdirs(sftp, dir);
                sftp.cd(dir);
                sftp.put(in, name);
            } catch (Exception e) {
                throw new SftpPoolException("sftp上传文件出错", e);
            } finally {
                pool.returnObject(sftp);
            }
        }
    
        /**
         * 删除文件
         *
         * @param dir  远程目录
         * @param name 远程文件名
         */
        public void delete(String dir, String name) {
            ChannelSftp sftp = null;
            try {
                sftp = pool.borrowObject();
                sftp.cd(dir);
                sftp.rm(name);
            } catch (Exception e) {
                throw new SftpPoolException("sftp删除文件出错", e);
            } finally {
                pool.returnObject(sftp);
            }
        }
    
        /**
         * 递归创建多级目录
         *
         * @param dir 多级目录
         */
        private void mkdirs(ChannelSftp sftp, String dir) {
            String[] folders = dir.split("/");
            try {
                sftp.cd("/");
                for (String folder : folders) {
                    if (folder.length() > 0) {
                        try {
                            sftp.cd(folder);
                        } catch (Exception e) {
                            sftp.mkdir(folder);
                            sftp.cd(folder);
                        }
                    }
                }
            } catch (SftpException e) {
                throw new SftpPoolException("sftp创建目录出错", e);
            }
        }
    }
    Test

    SftpTest.java

    package com.vipsoft.sftp;
    
    import com.vipsoft.sftp.utils.SftpUtil;
    import org.junit.jupiter.api.Test;
    import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
    
    @SpringBootTest
    public class SftpTest {
    
        @Autowired
        private SftpUtil sftpUtil;
    
        @Test
        void downloadTest() {
            byte[] dockerfiles = sftpUtil.download("/opt/demo/", "Dockerfile");
            System.out.println("FileSize =>" + dockerfiles.length);
        }
    
    }

    Java对象池化技术:使用GenericObjectPool来管理对象池

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
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