一、什么是對象池
對象池簡單來說就是一種為對象提供可復(fù)用能力的軟件設(shè)計思路。我們常說有借有還，再借不難，而對象池就是通過借和還這樣兩個動作來保證對象可以被重復(fù)使用，從而節(jié)省頻繁創(chuàng)建對象的性能開銷。對象池最常用的場景是游戲設(shè)計，因為在游戲中大量存在著可復(fù)用的對象，源源不斷的子彈出現(xiàn)并不是循環(huán)再生的。在數(shù)據(jù)庫中存在著被稱為連接池的東西，每當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫無法連接的情況時，經(jīng)驗豐富的開發(fā)人員往往會先檢查連接池是否滿了，這其實就是對象池模式在特定領(lǐng)域的具體實現(xiàn)。因此對象池本質(zhì)上就是負(fù)責(zé)一組對象創(chuàng)建和銷毀的容器。 對象池最大的優(yōu)勢是可以自主地管理池子內(nèi)的每個對象，決定它們是需要被回收還是可以重復(fù)使用。我們都知道創(chuàng)建一個新對象需要消耗一定的系統(tǒng)資源，一旦這些對象可以重復(fù)地使用就可以節(jié)省系統(tǒng)資源開銷，這對提高系統(tǒng)性能會非常有幫助。下面的代碼實微軟官方文檔實現(xiàn)的一個簡單的對象池：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
|
public class ObjectPool<T> : IObjectPool<T>{ private Func<T> _instanceFactory; private ConcurrentBag<T> _instanceItems; public ObjectPool(Func<T> instanceFactory) { _instanceFactory = instanceFactory ?? throw new ArgumentNullException(nameof(instanceFactory)); _instanceItems = new ConcurrentBag<T>(); } public T Get() { T item; if (_instanceItems.TryTake(out item)) return item; return _instanceFactory(); } public void Return(T item) { _instanceItems.Add(item); }} |
二、.NET Core 中的對象池
在.NET Core 中微軟已經(jīng)為我們提供了對象池的實現(xiàn)，即Microsoft.Extensions.ObjectPool。它主要提供了三個核心的組件，分別是ObjectPool、ObjectPoolProvider和IPooledObjectPolicy。ObjectPool是一個抽象類，對外提供了Get和Return兩個方法，這就是所謂的有借有還。ObjectPoolProvider同樣是一個抽象類，它的職責(zé)就是創(chuàng)建ObjectPool，它提供了兩個Create方法，兩者的區(qū)別是無參數(shù)版本本質(zhì)上使用的是DefaultPooledObjectPolicy。它和DefaultObjectPool、DefaultObjectPoolProvider都是微軟提供的默認(rèn)實現(xiàn)，IPooledObjectPolicy可以為不同的對象池定義不同的策略，來決定對象如何借、是否可以還。DefaultObjectPool內(nèi)部使用ObjectWrapper[]來管理對象，ObjectWrapper[]的大小等于 maximumRetained-1，默認(rèn)情況下maximumRetained等于Environment.ProcessorCount * 2，這里主要用到了Interlocked.CompareExchange()方法，
具體代碼如下：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
|
public override T Get(){ var item = _firstItem; if (item == null || Interlocked.CompareExchange(ref _firstItem, null, item) != item) { var items = _items; for (var i = 0; i < items.Length; i++) { item = items[i].Element; if (item != null && Interlocked.CompareExchange(ref items[i].Element, null, item) == item) { return item; } } item = Create(); } return item;}// Non-inline to improve its code quality as uncommon path[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]private T Create() => _fastPolicy?.Create() ?? _policy.Create();public override void Return(T obj){ if (_isDefaultPolicy || (_fastPolicy?.Return(obj) ?? _policy.Return(obj))) { if (_firstItem != null || Interlocked.CompareExchange(ref _firstItem, obj, null) != null) { var items = _items; for (var i = 0; i < items.Length && Interlocked.CompareExchange(ref items[i].Element, obj, null) != null; ++i) { } } }} |
這里用到Interlocked.CompareExchange()方法，Get()方法將items[i].Element和null進(jìn)行交換，將指定元素設(shè)為 null 并返回原始值。Return()方法將items[i].Element和obj交換后的值不為 null，表示指定元素已經(jīng)歸還，這個方法只有在第一個參數(shù)和第三個參數(shù)相等時才會發(fā)生交換。
說了這么多，我們來看一下對象池具體的用法：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
|
var service = new ServiceCollection();//使用DefaultObjectPoolProviderservice.AddSingleton<ObjectPoolProvider, DefaultObjectPoolProvider>();//使用默認(rèn)策略service.AddSingleton<ObjectPool<Foo>>(serviceProvider =>{ var objectPoolProvider = serviceProvider.GetRequiredService<ObjectPoolProvider>(); return objectPoolProvider.Create<Foo>();});//使用自定義策略service.AddSingleton<ObjectPool<Foo>>(serviceProvider =>{ var objectPoolProvider = serviceProvider.GetRequiredService<ObjectPoolProvider>(); return objectPoolProvider.Create(new FooObjectPoolPolicy());});var serviceProvider = _service.BuildServiceProvider();var objectPool = _serviceProvider.GetService<ObjectPool<Foo>>();//有借有還，兩次是同一個對象var item1 = objectPool.Get();objectPool.Return(item1);var item2 = objectPool.Get();Assert.AreEqual(item1, item2);//true//有借無還，兩次是不同的對象var item3 = objectPool.Get();var item4 = objectPool.Get();Assert.AreEqual(item3, item4);//false |
上面的代碼中Foo和FooObjectPoolPolicy是兩個工具類：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
|
public class Foo{ public string Id { get; set; } public DateTime? CreatedAt { get; set; } public string CreatedBy { get; set; }}public class FooObjectPoolPolicy : IPooledObjectPolicy<Foo>{ public Foo Create() { return new Foo() { Id = Guid.NewGuid().ToString("N"), CreatedAt = DateTime.Now, CreatedBy = "zs" }; } public bool Return(Foo obj) { return true; }} |
TIP：當(dāng)你需要控制對象池內(nèi)的對象如何被創(chuàng)建的時候，你可以考慮實現(xiàn)自定義的IPooledObjectPolicy<T>，反之DefaultPooledObjectPolicy<T>實現(xiàn)完全可以滿足你的使用。
三、本文小結(jié)
實現(xiàn)對象池可以考慮ConcurrentBag、Stack、Queue以及BlockingCollection等多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而微軟在.NET Core 中已經(jīng)為我們實現(xiàn)了一個簡單的對象池，大多數(shù)情況下，我們只需要定義自己的IPooledObjectPolicy去決定對象應(yīng)該怎么樣借、怎么樣還。總之游戲世界里的 GameObject、數(shù)據(jù)庫里的連接池，都是對象池模式在各自領(lǐng)域中的具體實現(xiàn)。
TIP：對象池是一種通過復(fù)用對象來減少資源開銷進(jìn)而實現(xiàn)提高系統(tǒng)性能的軟件設(shè)計模式，其核心是控制容器內(nèi)對象的生命周期來規(guī)避系統(tǒng)的主動回收，從對象池中借出的對象必須要及時歸還，否則會造成對象池中沒有可用資源。
到此這篇關(guān)于 .NET Core 中對象池 Object Pool的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān) .NET Core 中對象池 內(nèi)容請搜索服務(wù)器之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持服務(wù)器之家！
原文鏈接：https://blog.51cto.com/u_11739124/4640260
