关于对象池的一些分析
在日常的开发工作中，我们可能使用或者听说过对象池，线程池以及连接池。本文将介绍对象池的产生缘由，具体实现细节，以及需要注意的问题。
什么是对象池（模式）
- 对象池（模式）是一种创建型设计模式
- 它持有一个初始化好的对象的集合，将对象提供给调用者。
对象池的目的
- 减少频繁创建和销毁对象带来的成本，实现对象的缓存和复用
什么条件下使用对象池
- 创建对象的成本比较大，并且创建比较频繁。比如线程的创建代价比较大，于是就有了常用的线程池。
对象池的例子
Android中使用对象池的应用有很多,比如下面的这些都是应用了该模式
- Handler处理的Message
- 线程池执行器ThreadPoolExecutor
- 控件TabLayout
- 控制TypedArray的Resources
以一个简单的获取SytledAttributions代码为例，展示一下对象池的应用
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | // Text colors/sizes come from the text appearance first final TypedArray ta = context.obtainStyledAttributes(mTabTextAppearance, android.support.v7.appcompat.R.styleable.TextAppearance); try { mTabTextSize = ta.getDimensionPixelSize( android.support.v7.appcompat.R.styleable.TextAppearance_android_textSize, 0); mTabTextColors = ta.getColorStateList( android.support.v7.appcompat.R.styleable.TextAppearance_android_textColor); } finally { ta.recycle(); } |
|---|
想必这段代码都可能写过，那就是在一开始的时候，我们都会被告诫：使用TypedArray结束的时候，一定要调用它的recycle方法。
回想起来，当时自己还很疑惑为什么要这么规定，其实很简单，它使用了对象池。
调用者通过obtain方法从对象池中获取对象，然后使用完毕后，需要使用recycle方法返还给对象池。
三种角色
上面的介绍中，也或多或少提到了下面的三种角色
- Reusable 可重用的对象
- Client 调用者
- ReusablePool 可重用的对象的池
Reusable
- 创建的成本较大，比如线程或者数据库连接
- 被ReusablePool持有
- 被Client消费使用，使用完成应该被返回到ReusablePool
ReusablePool
- 维护一定数量的Reusable，提供给客户端使用
- 提供
aquire或者obtain等方法，便于客户端请求Reusable - 提供
recycle或者release等方法，便于客户端使用完毕后，将Reusable对象奉还。
Client
- 请求ReusablePool或者Reusable对象
- 使用完毕Reusable对象后，返回给ReusablePool
对象池无可用的对象时，再次对象请求，可能的表现行为
- 如果池的大小可以增长，创建新的对象并返回给client
- 阻塞client调用，直到有可用的对象回收并返回
- 抛出异常，通知client
- 返回null给client
同步处理
在多线程的环境下，我们也会使用对象池。因此做好必要的同步是必须的。
要进行同步处理的通常是这两个方法
- aquire或obtain 负责返回对象
- release或recycle 负责回收对象
下面是一段进行同步处理了的对象池的源码。
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上述代码为Android中android.support.v4.util提供的Pools中的SynchronizedPool的实现，它使用了synchronized关键字实现同步问题。
对象池与单例模式
为了统一管理对象，建议将对象池设为单例。
应用单例模式的时候，需要确保在多线程并发的情况下保持唯一的实例创建，具体实现方案，可以参考单例这种设计模式
池的大小选择
- 通常情况下，我们需要控制对象池的大小
- 如果对象池没有限制，可能导致对象池持有过多的闲置对象，增加内存的占用
- 如果对象池闲置过小，没有可用的对象时，会造成之前
对象池无可用的对象时，再次请求出现的问题 - 对象池的大小选取应该结合具体的使用场景，结合数据（触发池中无可用对象的频率）分析来确定。
空间换时间的折中
- 本质上，对象池属于空间换时间的折中
- 它通过缓存初始化好的对象来提升调用者请求对象的响应速度。
- 除此之外，折中（tradeoff）是软件开发中的一个重要的概念，会贯穿整个软件开发过程中。
对象池好处
- 提升了client获取对象的响应速度，比如单个线程和资源连接的创建成本都比较大。
- 一定程度上减少了GC的压力。
- 对于实时性要求较高的程序有很大的帮助
对象池弊端
脏对象的问题
所谓的脏对象就是指的是当对象被放回对象池后，还保留着刚刚被客户端调用时生成的数据。
脏对象可能带来两个问题
- 脏对象持有上次使用的引用，导致内存泄漏等问题。
- 脏对象如果下一次使用时没有做清理，可能影响程序的处理数据。
生命周期的问题
处于对象池中的对象生命周期要比普通的对象要长久。维持大量的对象也是比较占用内存空间的。
以ThreadPoolExecutor为例，它提供了allowCoreThreadTimeOut和setKeepAliveTime两种方法，可以在超时后销毁核心线程。我们在具体的实践中可以参考这个策略。
异常处理问题
相对来说，使用对象池client调用也会复杂一些，比如请求对象时有可能出现的阻塞，异常或者null值。这些都需要我们做一些额外的处理，来确保程序的正常运行。
除此之外，还有上面的提到的两个问题，他们分别是
- 同步问题
- 池大小设置问题
所以当我们想要使用对象池时，需要谨慎的衡量并准确的实现，享受它带来的好处，并避免其带来的问题。