关键词 对象池;对象池技术;Java 对象;性能 Java 对象的生命周期分析 Java 对象的生命周期大致包括三个阶段:对象的创建,对象的使用,对象的清除。因 此,对象的生命周期长度可用如下的表达式表示:T = T1 + T2 +T3。其中 T1表示对象的创 建时间,T2表示对象的使用时间,而T3则表示其清除时间。由此,我们可以看出,只有T2 是真正有效的时间,而T1、T3则是对象本身的开销。下面再看看 T1、T3在对象的整个生命 周期中所占的比例。 我们知道,Java 对象是通过构造函数来创建的,在这一过程中,该构造函数链中的所 有构造函数也都会被自动调用。另外,默认情况下,调用类的构造函数时,Java 会把变量 初始化成确定的值:所有的对象被设置成 null,整数变量(byte、short、int、long)设 置成0,float 和double 变量设置成 0.0,逻辑值设置成 false。所以用 new 关键字来新建 一个对象的时间开销是很大的,如表 1所示。 表1 一些操作所耗费时间的对照表 运算操作 示例 标准化时间 本地赋值 i = n 1.0 实例赋值 this.i = n 1.2 方法调用 Funct() 5.9 新建对象 New Object() 980 新建数组 New int[10] 3100 从表1可以看出,新建一个对象需要 980 个单位的时间,是本地赋值时间的 980 倍,是 方法调用时间的 166 倍,而若新建一个数组所花费的时间就更多了。 再看清除对象的过程。我们知道,Java语言的一个优势,就是Java程序员勿需再像C/C++ 程序员那样,显式地释放对象,而由称为垃圾收集器(Garbage Collector)的自动内存管 理系统,定时或在内存凸现出不足时,自动回收垃圾对象所占的内存。凡事有利总也有弊, 这虽然为 Java 程序设计者提供了极大的方便,但同时它也带来了较大的性能开销。这种开 销包括两方面,首先是对象管理开销,GC为了能够正确释放对象,它必须监控每一个对象 的运行状态,包括对象的申请、引用、被引用、赋值等。其次,在 GC开始回收“垃圾”对 象时,系统会暂停应用程序的执行,而独自占用 CPU。 因此,如果要改善应用程序的性能,一方面应尽量减少创建新对象的次数;同时,还应 尽量减少 T1、T3的时间,而这些均可以通过对象池技术来实现。 对象池技术的基本原理 对象池技术基本原理的核心有两点:缓存和共享,即对于那些被频繁使用的对象,在使 用完后,不立即将它们释放,而是将它们缓存起来,以供后续的应用程序重复使用,从而减 少创建对象和释放对象的次数,进而改善应用程序的性能。事实上,由于对象池技术将对象 限制在一定的数量,也有效地减少了应用程序内存上的开销。 实现一个对象池,一般会涉及到如下的类: 1)对象池工厂(ObjectPoolFactory)类 该类主要用于管理相同类型和设置的对象池(ObjectPool),它一般包含如下两个方法: ·createPool:用于创建特定类型和设置的对象池; ·destroyPool:用于释放指定的对象池; 同时为保证 ObjectPoolFactory 的单一实例,可以采用 Singleton 设计模式,见下述 getInstance 方法的实现: public static ObjectPoolFactory getInstance() { if (poolFactory == null) { poolFactory = new ObjectPoolFactory(); } return poolFactory; } 2)参数对象(ParameterObject)类 该类主要用于封装所创建对象池的一些属性参数,如池中可存放对象的数目的最大值 (maxCount)、最小值(minCount)等。 3)对象池(ObjectPool)类 用于管理要被池化对象的借出和归还,并通知 PoolableObjectFactory 完成相应的工 作。它一般包含如下两个方法: ·getObject:用于从池中借出对象; ·returnObject:将池化对象返回到池中,并通知所有处于等待状态的线程; 4)池化对象工厂(PoolableObjectFactory)类 该类主要负责管理池化对象的生命周期,就简单来说,一般包括对象的创建及销毁。该 类同ObjectPoolFactory 一样,也可将其实现为单实例。 通用对象池的实现 对象池的构造和管理可以按照多种方式实现。最灵活的方式是将池化对象的 Class 类型 在对象池之外指定,即在ObjectPoolFactory 类创建对象池时,动态指定该对象池所池化对 象的Class 类型,其实现代码如下: ... public ObjectPool createPool(ParameterObject paraObj,Class clsType) { return new ObjectPool(paraObj, clsType); } ... 其中,paraObj 参数用于指定对象池的特征属性,clsType 参数则指定了该对象池所存 放对象的类型。对象池(ObjectPool)创建以后,下面就是利用它来管理对象了,具体实现 如下: public class ObjectPool { private ParameterObject paraObj;//该对象池的属性参数对象 private Class clsType;//该对象池中所存放对象的类型 private int currentNum = 0; //该对象池当前已创建的对象数目 private Object currentObj;//该对象池当前可以借出的对象 private Vector pool;//用于存放对象的池 public ObjectPool(ParameterObject paraObj, Class clsType) { this.paraObj = paraObj; this.clsType = clsType; pool = new Vector(); } public Object getObject() { if (pool.size() <= paraObj.getMinCount()) { if (currentNum <= paraObj.getMaxCount()) { //如果当前池中无对象可用,而且已创建的对象数目小于所限制的最大 值,就利用 //PoolObjectFactory 创建一个新的对象 PoolableObjectFactory objFactory =PoolableObjectFactory.getInstance(); currentObj = objFactory.create Object (clsType); currentNum++; } else { //如果当前池中无对象可用,而且所创建的对象数目已达到所限制的最 大值, //就只能等待其它线程返回对象到池中 synchronized (this) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { System.out.println(e.getMessage()); e.printStackTrace(); } currentObj = pool.firstElement(); } } } else { //如果当前池中有可用的对象,就直接从池中取出对象 currentObj = pool.firstElement(); } return currentObj; } public void returnObject(Object obj) { // 确保对象具有正确的类型 if (obj.isInstance(clsType)) { pool.addElement(obj); synchronized (this) { notifyAll(); } } else { throw new IllegalArgumentException("该对象池不能存放指定的对象类型"); } } } 从上述代码可以看出,ObjectPool 利用一个 java.util.Vector 作为可扩展的对象池, 并通过它的构造函数来指定池化对象的 Class 类型及对象池的一些属性。在有对象返回到对 象池时,它将检查对象的类型是否正确。当对象池里不再有可用对象时,它或者等待已被使 用的池化对象返回池中,或者创建一个新的对象实例。不过,新对象实例的创建并不在 ObjectPool 类中,而是由 PoolableObjectFactory 类的createObject 方法来完成的,具体 实现如下: ... public Object createObject(Class clsType) { Object obj = null; try { obj = clsType.newInstance(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return obj; } ... 这样,通用对象池的实现就算完成了,下面再看看客户端(Client)如何来使用它,假 定池化对象的 Class 类型为 StringBuffer: ... //创建对象池工厂 ObjectPoolFactory poolFactory = ObjectPoolFactory. getInstance (); //定义所创建对象池的属性 ParameterObject paraObj = new ParameterObject(2,1); //利用对象池工厂,创建一个存放 StringBuffer 类型对象的对象池 ObjectPool pool = poolFactory.createPool(paraObj,String Buffer.class); //从池中取出一个 StringBuffer 对象 StringBuffer buffer = (StringBuffer)pool.getObject(); //使用从池中取出的 StringBuffer 对象 buffer.append("hello"); System.out.println(buffer.toString()); ... 可以看出,通用对象池使用起来还是很方便的,不仅可以方便地避免频繁创建对象的开 销,而且通用程度高。但遗憾的是,由于需要使用大量的类型定型(cast)操作,再加上一 些对Vector 类的同步操作,使得它在某些情况下对性能的改进非常有限,尤其对那些创建 周期比较短的对象。 专用对象池的实现 由于通用对象池的管理开销比较大,某种程度上抵消了重用对象所带来的大部分优势。 为解决该问题,可以采用专用对象池的方法。即对象池所池化对象的 Class 类型不是动态指 定的,而是预先就已指定。这样,它在实现上也会较通用对象池简单些,可以不要 ObjectPoolFactory 和PoolableObjectFactory 类,而将它们的功能直接融合到 ObjectPool 类,具体如下(假定被池化对象的 Class 类型仍为 StringBuffer,而用省略号表示的地方, 表示代码同通用对象池的实现): public class ObjectPool { private ParameterObject paraObj;//该对象池的属性参数对象 private int currentNum = 0; //该对象池当前已创建的对象数目 private StringBuffer currentObj;//该对象池当前可以借出的对象 private Vector pool;//用于存放对象的池 public ObjectPool(ParameterObject paraObj) { this.paraObj = paraObj; pool = new Vector(); } public StringBuffer getObject() { if (pool.size() <= paraObj.getMinCount()) { if (currentNum <= paraObj.getMaxCount()) { currentObj = new StringBuffer(); currentNum++; } ... } return currentObj; } public void returnObject(Object obj) { // 确保对象具有正确的类型 if (StringBuffer.isInstance(obj)) { ... } } 结束语 恰当地使用对象池技术,能有效地改善应用程序的性能。目前,对象池技术已得到广泛 的应用,如对于网络和数据库连接这类重量级的对象,一般都会采用对象池技术。但在使用 对象池技术时也要注意如下问题: ·并非任何情况下都适合采用对象池技术。基本上,只在重复生成某种对象的操作成为 影响性能的关键因素的时候,才适合采用对象池技术。而如果进行池化所能带来的性能提高 并不重要的话,还是不采用对象池化技术为佳,以保持代码的简明。 ·要根据具体情况正确选择对象池的实现方式。如果是创建一个公用的对象池技术实现 包,或需要在程序中动态指定所池化对象的 Class 类型时,才选择通用对象池。而大部分情 况下,采用专用对象池就可以了。
还剩6页未读

继续阅读

下载pdf到电脑,查找使用更方便

pdf的实际排版效果,会与网站的显示效果略有不同!!

需要 5 金币 [ 分享pdf获得金币 ] 5 人已下载

下载pdf

pdf贡献者

yangxixi

贡献于2011-11-29

下载需要 5 金币 [金币充值 ]
亲,您也可以通过 分享原创pdf 来获得金币奖励!
下载pdf