java设计模式学习之【对象池模式】-编程知识

文章目录

引言
对象池模式简介
- 定义与用途
- 实现方式
使用场景
优势与劣势
对象池模式在Spring中的应用
JDBC对象池示例
代码地址
小结

引言

对象池模式在资源管理和性能优化方面发挥着重要作用。这种模式通过重复使用已经初始化的对象，而不是频繁创建和销毁，减少了系统的开销。这对于处理如数据库连接、线程和图形对象等资源密集型和性能敏感的系统尤为重要。该模式是属于23种设计模式之外的补充模式。

对象池模式简介

定义与用途

对象池模式是一种创建型设计模式，用于管理和重用对象集合。当一个客户端请求一个新对象时，该模式先检查是否有现有的对象可用，而不是创建一个新对象。如果有可用的对象，它将被重用，否则，创建一个新对象并添加到池中。

实现方式

对象池模式通常涉及以下几个关键组件：

对象池类：负责创建和管理对象池。
池化对象：池中管理的对象。
客户端：请求从池中获取对象的用户。
接口/抽象类：定义对象的创建、重用和释放的规范。

工厂方法模式可以用来封装对象的创建逻辑。然而，它在创建之后不管理这些对象，而对象池模式则跟踪它创建的对象。
对象池通常实现为单例。

使用场景

资源重用：当系统中对象的创建和销毁开销显著时。
性能要求：在性能敏感的应用中，减少创建和销毁对象的次数。
资源限制：在资源受限的情况下，如数据库连接或线程池。

优势与劣势

优势
提高性能：通过重用现有对象减少创建和销毁对象的开销。
资源管理：有效管理稀缺资源，如数据库连接。
劣势
管理复杂性：维护对象池增加了系统的复杂性。
潜在的资源浪费：如果池中对象很少被重用，可能会导致资源浪费。

对象池模式在Spring中的应用

在Spring框架中，并没有直接实现对象池模式，但它提供了相关的支持，使得我们可以方便地实现该模式。例如，Spring的Bean生命周期管理和依赖注入特性可以用于实现自定义的对象池。此外，Spring也提供了与一些常见对象池（如数据库连接池）的集成。

JDBC对象池示例

对象池模式类似于办公室仓库。当新员工被雇佣时，办公室经理需要为他准备工作空间。她会检查办公室仓库是否有备用设备。如果有，她就使用它。如果没有，她就会从亚马逊订购新设备。如果员工被解雇，他的设备会被移动到仓库，以备新工作场所需要时使用。
在这里插入图片描述
第1步
创建一个 ObjectPool 类，用于创建对象的数量。

public abstract class ObjectPool<T> {private long expirationTime;private ConcurrentHashMap<T, Long> locked, unlocked;public ObjectPool() {expirationTime = 30000; // 30 秒locked = new ConcurrentHashMap<T, Long>();unlocked = new ConcurrentHashMap<T, Long>();}protected abstract T create();public abstract boolean validate(T o);public abstract void expire(T o);public synchronized T checkOut() {long now = System.currentTimeMillis();T t;if (unlocked.size() > 0) {Enumeration<T> e = unlocked.keys();while (e.hasMoreElements()) {t = e.nextElement();if ((now - unlocked.get(t)) > expirationTime) {// 对象已过期unlocked.remove(t);expire(t);t = null;} else {if (validate(t)) {unlocked.remove(t);locked.put(t, now);return t;} else {// 对象验证失败unlocked.remove(t);expire(t);t = null;}}}}// 无可用对象，创建一个新的t = create();locked.put(t, now);return t;}public synchronized void checkIn(T t) {locked.remove(t);unlocked.put(t, System.currentTimeMillis());}}

第2步
创建一个实现类，用于获取jdbc连接。

public class JDBCConnectionPool extends ObjectPool<Connection>{private String dsn, usr, pwd;public JDBCConnectionPool(String driver, String dsn, String usr, String pwd) {super();try {Class.forName(driver).newInstance();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}this.dsn = dsn;this.usr = usr;this.pwd = pwd;}@Overrideprotected Connection create() {try {return DriverManager.getConnection(dsn, usr, pwd);} catch (SQLException e) {e.printStackTrace();return null;}}@Overridepublic void expire(Connection o) {try {((Connection) o).close();} catch (SQLException e) {e.printStackTrace();}}@Overridepublic boolean validate(Connection o) {try {return !((Connection) o).isClosed();} catch (SQLException e) {e.printStackTrace();return false;}}}

第三步
测试类允许应用程序借用和归还数据库连接：

public class Main {public static void main(String args[]) {// 做一些事情...// 创建 ConnectionPool:JDBCConnectionPool pool = new JDBCConnectionPool("org.hsqldb.jdbcDriver", "jdbc:hsqldb://localhost/mydb","sa", "secret");// 获取一个连接：Connection con = pool.checkOut();// 使用连接// 归还连接：pool.checkIn(con);}}