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1　對象池模式的定義

對象池模式(Object Pool Pattern)，是創建型設計模式的一種，將對象預先創建并初始化后放入對象池中，對象提供者就能利用已有的對象來處理請求，減少頻繁創建對象所占用的內存空間和初始化時間。一個對象池包含一組已經初始化并且可以使用的對象，可以在有需求時創建和銷毀對象。對象池的用戶可以從池子中取得對象，對其進行操作處理，并在不需要時歸還給池子而非直接銷毀。對象池是一個特殊的工廠對象，對象池模式就是單例模式加享元模式。

2　對象池模式的應用場景

對象池模式主要適用于以下應用場景。

(1)資源受限的場景。比如，不需要可伸縮性的環境(CPU\內存等物理資源有限)，CPU性能不夠強勁，內存比較緊張，垃圾收集，內存抖動會造成比較大的影響，需要提高內存管理效率， 響應性比吞吐量更為重要。

(2)在內存中數量受限的對象。

(3)創建成本高的對象，可以考慮池化。

補充：常見的使用對象池的場景有在使用Socket時的各種連接池、線程池、數據庫連接池等。

3　對象池模式的UML類圖

對象池模式的UML類圖如下圖所示。

由上圖可以看到，對象池模式主要包含3個角色。

(1)對象池(ObjectPool)：持有對象并提供取/還等方法。

(2)抽象池化對象(PooledObject)：對池中對象的抽象。

(3)具體池化對象(ConcretePoolObject)：對池中對象的封裝，封裝對象的狀態和一些其他信息。

4　對象池模式的通用寫法

以下是對象池模式的通用寫法。

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(); 
    } 
 
    //抽象對象 
    interface IPooledObject { 
        void operation(); 
    } 
    //具體對象 
    static class ConcretePoolObject implements IPooledObject { 
        public void operation() { 
            System.out.println("doing"); 
        } 
    } 
 
    //對象池 
    static class ObjectPool { 
        private int step = 10;                      //當對象不夠用的時候，每次擴容的數量 
        private int minCount; 
        private int maxCount; 
        private Vector<IPooledObject> returneds;     //保存未借出的對象 
        private Vector<IPooledObject> borroweds;     //保存已被借出的對象 
 
        //初始化對象池 
        public ObjectPool(int minCount,int maxCount){ 
            borroweds = new Vector<IPooledObject>(); 
            returneds = new Vector<IPooledObject>(); 
 
            this.minCount = minCount; 
            this.maxCount = maxCount; 
 
            refresh(this.minCount); 
        } 
 
        //因為內部狀態具備不變性，所以作為緩存的鍵 
        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{ 
                //計算出剩余可創建的對象數 
                int count = (maxCount - minCount); 
                //剩余可創建的數量大于單次固定創建的對象數 
                //則再初始化一批固定數量的對象 
                refresh(count > step ? step : count); 
            } 
            return next; 
        } 
 
        //不需要使用的對象歸還重復利用 
        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()); 
            } 
        } 
    } 
} 

對象池模式和享元模式的最大區別在于，對象池模式中會多一個回收對象重復利用的方法。所以，對象池模式應該是享元模式更加具體的一個應用場景。相當于先將對象從對象池中借出，用完之后再還回去，以此保證有限資源的重復利用。

5　對象池模式的優點

復用池中對象，消除創建對象、回收對象所產生的內存開銷、CPU開銷，以及跨網絡產生的網絡開銷。

6　對象池模式的缺點

(1)增加了分配/釋放對象的開銷。

(2)在并發環境中，多個線程可能(同時)需要獲取池中對象，進而需要在堆數據結構上進行同步或者因為鎖競爭而產生阻塞，這種開銷要比創建銷毀對象的開銷高數百倍。

(3)由于池中對象的數量有限，勢必成為一個可伸縮性瓶頸。

(4)很難合理設定對象池的大小，如果太小，則起不到作用;如果過大，則占用內存資源高。