对象池

  • 对象池是一种空间换时间的技术，
    • 对象被预先创建并初始化后放入对象池中，
    • 对象提供者就能利用已有的对象来处理请求，并在不需要时归还给池子而非直接销毁
  • 它减少对象频繁创建所占用的内存
  • 空间和初始化时间

原理

描述一个对象池有两个很重要的参数，

  • 对象池的类型，

  • 对象池可以获得对象的数量

  1. 对象池的实现和内存池的实现原理很像：
    • 都是一开始申请大内存空间，
    • 然后把大内存分配成小内存空间，当需要使用的时候直接分配使用，不在向系统申请内存空间，也不直接释放内存空间。
    • 使用完之后都是放回池子里
  2. 不同的地方在内存池有一个映射数组，在使用时负责快速定位合适的内存池（一个内存池可以有很多内存块大小不同的池子）
  3. 但是每一个类型的对象只对应一个对象池，并自己管理自己的对象池。不同类型的对象池是相互独立的存在

优点

  • 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
  • 提高了获取对象的响应速度，对实时性要求较高的程序有很大帮助
  • 一定程度上减少了垃圾回收机制（GC）的压力

缺点

  • 1、很难设定对象池的大小，如果太小则不起作用，过大又会占用内存资源过高
  • 2、并发环境中, 多个线程可能(同时)需要获取池中对象, 进而需要在堆数据结构上进行同步或者因为锁竞争而产生阻塞, 这种开销要比创建销毁对象的开销高数百倍;
  • 3、由于池中对象的数量有限, 势必成为一个可伸缩性瓶颈;
  • 4、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。

什么条件下使用对象池

  • 资源受限的, 不需要可伸缩性的环境: cpu性能不够强劲, 内存比较紧张, 垃圾收集, 内存抖动会造成比较大的影响, 需要提高内存管理效率,响应性比吞吐量更为重要;
  • 数量受限的, 比如数据库连接;
  • 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。

实现

  • 在一部分内存空间（池子）中事先实例化好固定数量的对象，

  • 当需要使用池中的对象时，首先判断该池中是否有闲置（暂未使用）的对象，

    • 如果有，则取出使用，

    • 如果没有，则在池中创建该对象。

  • 当一个对象不再被使用时，其应该将其放回对象池，以便后来的程序使用。



#include "MemoryPool.hpp"

template<typename T>
class ObjectPool : protected MemoryPool<T>
{
public:
    ObjectPool();

    ObjectPool(int max_size);

    virtual ~ObjectPool();

    template<class... Args>
    T *construct(Args... args) noexcept(false);

    void destroy(T *obj);
};

template<class T>
ObjectPool<T>::ObjectPool()
{
}

template<class T>
ObjectPool<T>::ObjectPool(int max_size):MemoryPool<T>(max_size)
{

}

template<class T>
ObjectPool<T>::~ObjectPool()
{
    MemoryPool<T>::walkUsedMemList(
            [this](T *obj)
            {
                destroy(obj);
            });
}

template<class T>
template<class... Args>
T *ObjectPool<T>::construct(Args... args)
{
    auto obj = MemoryPool<T>::alloc();
    if (!obj) throw "Not Enough Mem To Allocate";
    new(obj)T(args...);
    return obj;
}

template<class T>
inline void ObjectPool<T>::destroy(T *obj)
{
    obj->~T();
    MemoryPool<T>::release(obj);
}