当前位置:

首页 > 编程开发 > Java中对象池怎么实现

Java中对象池怎么实现

1.什么是对象池池化并不是什么新鲜的技术,它更像一种软件设计模式,主要功能是缓存一组已经初始化的对象,以供随时可以使用。对象池大多数场景下都是缓存着创建成本过高或者需要重复创建使用的对象,从池子中取对象的时间是可以预测的,但是新建一个对象的时间是不确定的。当需要一个新对象时,就向池中借出一个,然后对象池标记当前对象正在使用,使用完毕后归还到对象池,以便再次借出。常见的使用对象池化场景:1.对象创建成本过高。2.需要频繁的创建大量重复对象,会产生很多内存碎片。3.同时使用的对象不会太多。4.常见的具体场景如

1. 什么是对象池

池化并不是什么新鲜的技术,它更像一种软件设计模式,主要功能是缓存一组已经初始化的对象,以供随时可以使用。对象池大多数场景下都是缓存着创建成本过高或者需要重复创建使用的对象,从池子中取对象的时间是可以预测的,但是新建一个对象的时间是不确定的。

当需要一个新对象时,就向池中借出一个,然后对象池标记当前对象正在使用,使用完毕后归还到对象池,以便再次借出。

常见的使用对象池化场景:

  • 1. 对象创建成本过高。

  • 2. 需要频繁的创建大量重复对象,会产生很多内存碎片。

  • 3. 同时使用的对象不会太多。

  • 4. 常见的具体场景如数据库连接池、线程池等。

2. 为什么需要对象池

如果一个对象的创建成本很高,比如建立数据库的连接时耗时过长,在不使用池化技术的情况下,我们的查询过程可能是这样的。

  • 查询 1:建立数据库连接 -> 发起查询 -> 收到响应 -> 关闭连接

  • 查询 2:建立数据库连接 -> 发起查询 -> 收到响应 -> 关闭连接

  • 查询 3:建立数据库连接 -> 发起查询 -> 收到响应 -> 关闭连接

在这种模式下,每次查询都要重新建立关闭连接,因为建立连接是一个耗时的操作,所以这种模式会影响程序的总体性能。

那么使用池化思想是怎么样的呢?同样的过程会转变成下面的步骤。

  • 初始化:建立 N 个数据库连接 -> 缓存起来

  • 查询 1:从缓存借到数据库连接 -> 发起查询 -> 收到响应 -> 归还数据库连接对象到缓存

  • 查询 2:从缓存借到数据库连接 -> 发起查询 -> 收到响应 -> 归还数据库连接对象到缓存

  • 查询 3:从缓存借到数据库连接 -> 发起查询 -> 收到响应 -> 归还数据库连接对象到缓存

使用池化思想后,数据库连接并不会频繁的创建关闭,而是启动后就初始化了 N 个连接以供后续使用,使用完毕后归还对象,这样程序的总体性能得到提升。

3. 对象池的实现

通过上面的例子也可以发现池化思想的几个关键步骤:初始化、借出、归还。上面没有展示销毁步骤, 某些场景下还需要对象的销毁这一过程,比如释放连接。

下面我们手动实现一个简陋的对象池,加深下对对象池的理解。主要是定一个对象池管理类,然后在里面实现对象的初始化、借出、归还、销毁等操作。

package com.wdbyet.tool.objectpool.mypool;

import java.io.Closeable;
import java.io.IOException;
import java.util.HashSet;
import java.util.Stack;

/**
 * @author https://www.wdbyte.com
 */
public class MyObjectPool {

    // 池子大小
    private Integer size = 5;
    // 对象池栈。后进先出
    private Stack stackPool = new Stack<>();
    // 借出的对象的 hashCode 集合
    private HashSet borrowHashCodeSet = new HashSet<>();

    /**
     * 增加一个对象
     *
     * @param t
     */
    public synchronized void addObj(T t) {
        if ((stackPool.size() + borrowHashCodeSet.size()) == size) {
            throw new RuntimeException("池中对象已经达到最大值");
        }
        stackPool.add(t);
        System.out.println("添加了对象:" + t.hashCode());
    }

    /**
     * 借出一个对象
     *
     * @return
     */
    public synchronized T borrowObj() {
        if (stackPool.isEmpty()) {
            System.out.println("没有可以被借出的对象");
            return null;
        }
        T pop = stackPool.pop();
        borrowHashCodeSet.add(pop.hashCode());
        System.out.println("借出了对象:" + pop.hashCode());
        return pop;
    }

    /**
     * 归还一个对象
     *
     * @param t
     */
    public synchronized void returnObj(T t) {
        if (borrowHashCodeSet.contains(t.hashCode())) {
            stackPool.add(t);
            borrowHashCodeSet.remove(t.hashCode());
            System.out.println("归还了对象:" + t.hashCode());
            return;
        }
        throw new RuntimeException("只能归还从池中借出的对象");
    }

    /**
     * 销毁池中对象
     */
    public synchronized void destory() {
        if (!borrowHashCodeSet.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("尚有未归还的对象,不能关闭所有对象");
        }
        while (!stackPool.isEmpty()) {
            T pop = stackPool.pop();
            try {
                pop.close();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
        System.out.println("已经销毁了所有对象");
    }
}

代码还是比较简单的,只是简单的示例,下面我们通过池化一个 Redis 连接对象 Jedis 来演示如何使用。

其实 Jedis 中已经有对应的 Jedis 池化管理对象了 JedisPool 了,不过我们这里为了演示对象池的实现,就不使用官方提供的 JedisPool 了。

启动一个 Redis 服务这里不做介绍,假设你已经有了一个 Redis 服务,下面引入 Java 中连接 Redis 需要用到的 Maven 依赖。


    redis.clients
    jedis
    4.2.0

正常情况下 Jedis 对象的使用方式:

Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);
String name = jedis.get("name");
System.out.println(name);
jedis.close();

如果使用上面的对象池,就可以像下面这样使用。

package com.wdbyet.tool.objectpool.mypool;

import redis.clients.jedis.Jedis;

/**
 * @author niulang
 * @date 2022/07/02
 */
public class MyObjectPoolTest {

    public static void main(String[] args) {
        MyObjectPool objectPool = new MyObjectPool<>();
        // 增加一个 jedis 连接对象
        objectPool.addObj(new Jedis("127.0.0.1", 6379));
        objectPool.addObj(new Jedis("127.0.0.1", 6379));
        // 从对象池中借出一个 jedis 对象
        Jedis jedis = objectPool.borrowObj();
        // 一次 redis 查询
        String name = jedis.get("name");
        System.out.println(String.format("redis get:" + name));
        // 归还 redis 连接对象
        objectPool.returnObj(jedis);
        // 销毁对象池中的所有对象
        objectPool.destory();
        // 再次借用对象
        objectPool.borrowObj();
    }
}

输出日志:

添加了对象:1556956098
添加了对象:1252585652
借出了对象:1252585652
redis get:www.wdbyte.com
归还了对象:1252585652
已经销毁了所有对象
没有可以被借出的对象

如果使用 JMH 对使用对象池化进行 Redis 查询,和正常创建 Redis 连接然后查询关闭连接的方式进行性能对比,会发现两者的性能差异很大。下面是测试结果,可以发现使用对象池化后的性能是非池化方式的 5 倍左右。

Benchmark                   Mode  Cnt      Score       Error  Units
MyObjectPoolTest.test      thrpt   15   2612.689 ±   358.767  ops/s
MyObjectPoolTest.testPool  thrpt    9  12414.228 ± 11669.484  ops/s

4. 开源的对象池工具

上面自己实现的对象池总归有些简陋了,其实开源工具中已经有了非常好用的对象池的实现,如 Apache 的 commons-pool2 工具,很多开源工具中的对象池都是基于此工具实现,下面介绍这个工具的使用方式。

maven 依赖:


    org.apache.commons
    commons-pool2
    2.11.1

在 commons-pool2 对象池工具中有几个关键的类。

  • • PooledObjectFactory 类是一个工厂接口,用于实现想要池化对象的创建、验证、销毁等操作。

  • • GenericObjectPool 类是一个通用的对象池管理类,可以进行对象的借出、归还等操作。

  • • GenericObjectPoolConfig 类是对象池的配置类,可以进行对象的最大、最小等容量信息进行配置。

下面通过一个具体的示例演示 commons-pool2 工具类的使用,这里依旧选择 Redis 连接对象 Jedis 作为演示。

实现 PooledObjectFactory 工厂类,实现其中的对象创建和销毁方法。

public class MyPooledObjectFactory implements PooledObjectFactory {

    @Override
    public void activateObject(PooledObject pooledObject) throws Exception {

    }

    @Override
    public void destroyObject(PooledObject pooledObject) throws Exception {
        Jedis jedis = pooledObject.getObject();
        jedis.close();
          System.out.println("释放连接");
    }

    @Override
    public PooledObject makeObject() throws Exception {
        return new DefaultPooledObject(new Jedis("localhost", 6379));
    }

    @Override
    public void passivateObject(PooledObject pooledObject) throws Exception {
    }

    @Override
    public boolean validateObject(PooledObject pooledObject) {
        return false;
    }
}

继承 GenericObjectPool 类,实现对对象的借出、归还等操作。

public class MyGenericObjectPool extends GenericObjectPool {

    public MyGenericObjectPool(PooledObjectFactory factory) {
        super(factory);
    }

    public MyGenericObjectPool(PooledObjectFactory factory, GenericObjectPoolConfig config) {
        super(factory, config);
    }

    public MyGenericObjectPool(PooledObjectFactory factory, GenericObjectPoolConfig config,
        AbandonedConfig abandonedConfig) {
        super(factory, config, abandonedConfig);
    }
}

可以看到 MyGenericObjectPool 类的构造函数中的入参有 GenericObjectPoolConfig 对象,这是个对象池的配置对象,可以配置对象池的容量大小等信息,这里就不配置了,使用默认配置。

通过 GenericObjectPoolConfig 的源码可以看到默认配置中,对象池的容量是 8 个

public class GenericObjectPoolConfig extends BaseObjectPoolConfig {

    /**
     * The default value for the {@code maxTotal} configuration attribute.
     * @see GenericObjectPool#getMaxTotal()
     */
    public static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8;

    /**
     * The default value for the {@code maxIdle} configuration attribute.
     * @see GenericObjectPool#getMaxIdle()
     */
    public static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8;

下面编写一个对象池使用测试类。

public class ApachePool {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyGenericObjectPool objectMyObjectPool = new MyGenericObjectPool(new MyPooledObjectFactory());
        Jedis jedis = objectMyObjectPool.borrowObject();
        String name = jedis.get("name");
        System.out.println(name);
        objectMyObjectPool.returnObject(jedis);
        objectMyObjectPool.close();
    }

}

输出日志:

redis get:www.wdbyte.com
释放连接

上面已经演示了 commons-pool2 工具中的对象池的使用方式,从上面的例子中可以发现这种对象池中只能存放同一种初始化条件的对象,如果这里的 Redis 我们需要存储一个本地连接和一个远程连接的两种 Jedis 对象,就不能满足了。那么怎么办呢?

其实 commons-pool2 工具已经考虑到了这种情况,通过增加一个 key 值可以在同一个对象池管理中进行区分,代码和上面类似,直接贴出完整的代码实现。

package com.wdbyet.tool.objectpool.apachekeyedpool;

import org.apache.commons.pool2.BaseKeyedPooledObjectFactory;
import org.apache.commons.pool2.KeyedPooledObjectFactory;
import org.apache.commons.pool2.PooledObject;
import org.apache.commons.pool2.impl.AbandonedConfig;
import org.apache.commons.pool2.impl.DefaultPooledObject;
import org.apache.commons.pool2.impl.GenericKeyedObjectPool;
import org.apache.commons.pool2.impl.GenericKeyedObjectPoolConfig;
import redis.clients.jedis.Jedis;

/**
 * @author https://www.wdbyte.com
 * @date 2022/07/07
 */
public class ApacheKeyedPool {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String key = "local";
        MyGenericKeyedObjectPool objectMyObjectPool = new MyGenericKeyedObjectPool(new MyKeyedPooledObjectFactory());
        Jedis jedis = objectMyObjectPool.borrowObject(key);
        String name = jedis.get("name");
        System.out.println("redis get :" + name);
        objectMyObjectPool.returnObject(key, jedis);
    }
}

class MyKeyedPooledObjectFactory extends BaseKeyedPooledObjectFactory {

    @Override
    public Jedis create(String key) throws Exception {
        if ("local".equals(key)) {
            return new Jedis("localhost", 6379);
        }
        if ("remote".equals(key)) {
            return new Jedis("192.168.0.105", 6379);
        }
        return null;
    }

    @Override
    public PooledObject wrap(Jedis value) {
        return new DefaultPooledObject<>(value);
    }
}

class MyGenericKeyedObjectPool extends GenericKeyedObjectPool {

    public MyGenericKeyedObjectPool(KeyedPooledObjectFactory factory) {
        super(factory);
    }

    public MyGenericKeyedObjectPool(KeyedPooledObjectFactory factory,
        GenericKeyedObjectPoolConfig config) {
        super(factory, config);
    }

    public MyGenericKeyedObjectPool(KeyedPooledObjectFactory factory,
        GenericKeyedObjectPoolConfig config, AbandonedConfig abandonedConfig) {
        super(factory, config, abandonedConfig);
    }
}

输出日志:

redis get :www.wdbyte.com

5. JedisPool 对象池实现分析

这篇文章中的演示都使用了 Jedis 连接对象,其实在 Jedis SDK 中已经实现了相应的对象池,也就是我们常用的 JedisPool 类。那么这里的 JedisPool 是怎么实现的呢?我们先看一下 JedisPool 的使用方式。

package com.wdbyet.tool.objectpool;

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;

/**
 * @author https://www.wdbyte.com
 */
public class JedisPoolTest {

    public static void main(String[] args) {
        JedisPool jedisPool = new JedisPool("localhost", 6379);
        // 从对象池中借一个对象
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        String name = jedis.get("name");
        System.out.println("redis get :" + name);
        jedis.close();
        // 彻底退出前,关闭 Redis 连接池
        jedisPool.close();
    }
}

代码中添加了注释,可以看到通过 jedisPool.getResource() 拿到了一个对象,这里和上面 commons-pool2 工具中的 borrowObject 十分相似,继续追踪它的代码实现可以看到下面的代码。

// redis.clients.jedis.JedisPool
// public class JedisPool extends Pool {
public Jedis getResource() {
    Jedis jedis = (Jedis)super.getResource();
    jedis.setDataSource(this);
    return jedis;
}
// 继续追踪 super.getResource()
// redis.clients.jedis.util.Pool
public T getResource() {
    try {
        return super.borrowObject();
    } catch (JedisException var2) {
        throw var2;
    } catch (Exception var3) {
        throw new JedisException("Could not get a resource from the pool", var3);
    }
}

竟然看到了 super.borrowObject() ,多么熟悉的方法,继续分析代码可以发现 Jedis 对象池也是使用了 commons-pool2 工具作为实现。既然如此,那么 jedis.close() 方法的逻辑我们应该也可以猜到了,应该有一个归还的操作,查看代码发现果然如此。

// redis.clients.jedis.JedisPool
// public class JedisPool extends Pool {
public void close() {
    if (this.dataSource != null) {
        Pool pool = this.dataSource;
        this.dataSource = null;
        if (this.isBroken()) {
            pool.returnBrokenResource(this);
        } else {
            pool.returnResource(this);
        }
    } else {
        this.connection.close();
    }
}
// 继续追踪 super.getResource()
// redis.clients.jedis.util.Pool
public void returnResource(T resource) {
    if (resource != null) {
        try {
            super.returnObject(resource);
        } catch (RuntimeException var3) {
            throw new JedisException("Could not return the resource to the pool", var3);
        }
    }
}

通过上面的分析,可见 Jedis 确实使用了 commons-pool2 工具进行对象池的管理,通过分析 JedisPool 类的继承关系图也可以发现。

Java中对象池怎么实现

本文内容来源于互联网,如有侵权请联系删除。
作者最新文章
编程开发
相关文章 更多
C++动态数组初始化怎么写?常用语句与代码示例
C++动态数组初始化怎么写?常用语句与代码示例

深入解析C++中动态数组的初始化机制,涵盖new操作符的不同用法、基本类型与类对象的初始化差异,以及为何在现代C++开发中应优先使用std::vector。

谷歌浏览器Mac版入口
谷歌浏览器Mac版入口

谷歌浏览器Mac版官方安装指南 谷歌浏览器Mac版官方安装入口是https://www.google.com/chrome/,需macOS 12+系统、500MB空间,下载.dmg后拖入应用程序安装,支持多设备同步、性能优化与隐私保护功能。 苹果电脑Chrome的安装入口究竟在哪里?这个问题最近可是

Chrome浏览器JS脚本不运行怎么办
Chrome浏览器JS脚本不运行怎么办

Chrome中JavaScript未执行需依次检查:一、移除站点级禁用并添加允许域名;二、开启全局JavaScript开关;三、禁用干扰扩展;四、在开发者工具中启用JavaScript;五、重置内容设置为默认。 有时在Chrome里打开网页,会发现交互按钮点了没反应,数据加载不出来,页面仿佛“静止”

IE浏览器怀旧版在线网址
IE浏览器怀旧版在线网址

IE浏览器怀旧版在线网址:一次精准的技术时光回溯 最近,不少老用户和怀旧爱好者在反复搜索一个问题:那个经典的Internet Explorer,如今还能在哪里原汁原味地体验到?答案指向一个特定的地址:https://ie.microsoft.com/legacy/。 这个网站远不止是一个简单的“皮肤

火狐浏览器有哪些设置功能
火狐浏览器有哪些设置功能

火狐浏览器五大核心设置功能:解锁高效、安全与个性化体验 火狐浏览器功能强大,但如果不仔细挖掘,很多能大幅提升效率和安全性的设置可能就“藏着掖着”了。这就好比拥有一台高性能设备,却只用了基础模式。那么,如何把它调整到最顺手、最安全的状态?接下来,我们就聚焦于当前版本(截至2025年末)最关键的五大设置

chrome搜索免验证入口
chrome搜索免验证入口

Chrome官方免验证入口为https://www.google.cn/chrome/,提供全平台安装包、免登录即用、本地化安全机制及引擎级性能优化。 到底该去哪里找正版、免费且无需繁琐验证的Chrome浏览器入口?这个问题困扰了不少网友。今天,我们就来直通核心,为大家详细拆解Chrome引擎的官方

java heap space 选型思路:使用场景与区别整理
java heap space 选型思路:使用场景与区别整理

Java堆是JVM存储对象的核心内存区域,配置需结合场景:单体应用适中设置;大数据处理需大堆并关注GC停顿;微服务强调快速启动;高并发需精细划分堆区域。关键参数-Xms和-Xmx建议等值以稳定性能。垃圾回收器选择影响效率,如G1适用于大堆,ZGC可实现低停顿。内存错误时需监控堆状态。

java heap space 使用中遇到的问题怎么解决
java heap space 使用中遇到的问题怎么解决

Java堆内存溢出错误通常因内存泄漏、数据处理需求过大或JVM参数配置不当引起。排查时可借助jmap、堆转储及MAT等工具定位问题。解决方案包括调整JVM内存参数(如-Xmx)、修复代码中的内存泄漏、优化大数据处理逻辑,并建立持续监控与预防机制,以保障应用稳定运行。

java xml 选型思路:使用场景与区别整理
java xml 选型思路:使用场景与区别整理

XML在Java开发中用于配置、数据交换等场景。解析方式主要有DOM、SAX、StAX及第三方库。DOM适合操作小文件,SAX/StAX适合处理大文件流,JAXB用于对象与XML映射。选型需结合数据大小、内存、性能及团队熟悉度,现代框架常封装底层解析。

using namespace 使用中遇到的问题怎么解决
using namespace 使用中遇到的问题怎么解决

命名空间的基本概念与常见引入问题在C++等编程语言中,命名空间(namespace)是一种将代码标识符(如变量、函数、类名)封装在特定名称下的机制,其主要目的是避免命名冲突,尤其是在大型项目或使用多个第三方库时。使用“using namespace”指令可以将指定命名空间中的所有名称引入当前作用域,

查看更多
精品专题 更多
装机必备
装机必备

正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

Windows
Windows

正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

macOS软件
macOS软件

正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

Mac软件 更多
灵活计算器
灵活计算器
macOS/iOS/Android

灵活计算器是一款笔记式算数应用,支持实时计算、动态关联和云端同步功能。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

赤友清理大师
赤友清理大师
macOS

赤友清理大师是一款为 Mac 设计的智能清理优化工具,可精准扫描垃圾、大文件、重复文件等,释放磁盘空间。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

极度公式
极度公式
Windows/macOS/Linux

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

WINDOWS 更多
Windows 10
Windows 10
Windows

Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

极度公式
极度公式
Windows/macOS/Linux

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

密码键盘
密码键盘
Windows/macOS/iOS/Android

密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。