c# .Net 对象池

news/2024/10/2 22:24:19

对象池就是对象的容器，旨在优化资源的使用，通过在一个容器中池化对象，并根据需要重复使用这些池化对象来满足性能上的需求。当一个对象被激活时，便被从池中取出。当对象被停用时，它又被放回池中，等待下一个请求。

对象池一般用于对象的初始化过程代价较大或使用频率较高的场景。

在 ASP.NET Core 框架里（或者.net Framework高版本）已经内置了一个对象池功能的实现：Microsoft.Extensions.ObjectPool。

池的策略与基本使用

首先，要使用 ObjectPool，需要创建一个池化策略，告诉对象池你将如何创建对象，以及如何归还对象。

该策略通过实现接口 IPooledObjectPolicy 来定义，下面是一个最简单的策略实现：

public class DefaultPooledObjectPolicy<T> : PooledObjectPolicy<T> where T : class, new()
{/// <inheritdoc />public override T Create(){return new T();}/// <inheritdoc />public override bool Return(T obj){if (obj is IResettable resettable){return resettable.TryReset();}return true;}
}

当对象池中没有实例时，则创建实例并返回给调用组件；当对象池中已有实例时，则直接取一个现有实例返回给调用组件。而且这个过程是线程安全的。

Microsoft.Extensions.ObjectPool 提供了默认的对象池实现：DefaultObjectPool<T>，它提供了借 Get 和还 Return 操作接口。创建对象池时需要提供池化策略 IPooledObjectPolicy<T> 作为其构造参数。

下面是一个默认对象池的基本使用

public class AutoMan
{public int Id { get; set; }public DateTime CreateTime { get; set; }public AutoMan(){Thread.Sleep(5000);//模拟对象耗时创建Id = new Random().Next();CreateTime = DateTime.Now;}
}

var policy = new DefaultPooledObjectPolicy<AutoMan>();
var pool = new DefaultObjectPool<AutoMan>(policy);
Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{var m = pool.Get();Console.WriteLine(i + "创建成功" + "id:" + m.Id + "用时：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);stopwatch.Restart();if (i >= 2)//前三个不归还到对象池
    {pool.Return(m);}
}

运行结果如图：

调用组件从对象池中借走一个对象实例，使用完后应立即归还给对象池，以便重复使用，避免因构造新对象消耗过多资源。

另外，还可以在DefaultObjectPool构造函数中指定对象池的容量。

总结

对象池的使用原则是：有借有还，再借不难。当调用组件从对象池中借走一个对象实例，使用完后应立即归还给对象池，以便重复利用，避免因过多的对象初始化影响系统性能。

对象池主要用在对象初始化比较耗时和使用比较频繁的场景，比如初始化时要读取网络资源，有时候这些对象因为有时效性，又不能用单例（后面会通过自定义策略来说明）。所以说，IOC并不能完全替代对象池。

以上知识来自于：.NET Core 对象池的使用 - 精致码农 - 博客园 (cnblogs.com)

对象池的预热和对象池大小的控制

像缓存一样，为了提高性能，我们可以在系统初始化的时候进行预热。

static void MaxPoolCount()
{var poolObjCount = 10;var policy = new DefaultPooledObjectPolicy<AutoMan>();var pool = new DefaultObjectPool<AutoMan>(policy, poolObjCount);//对象池容量为10
List<AutoMan> list = new List<AutoMan>();Console.WriteLine("开始-----------------------------------");for (int i = 0; i < poolObjCount; i++){var m = pool.Get();Console.WriteLine("增加一个对象池对象");list.Add(m);}foreach (AutoMan m in list){pool.Return(m);}Console.WriteLine("预热结束-----------------------------------");List<Task> tasks = new List<Task>();var getCount = 20;for (int i = 0; i < getCount; i++){tasks.Add(Task.Run(() =>{Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew();var m = pool.Get();stopwatch.Stop();Console.WriteLine("线程id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "创建成功，用时：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);}));}Task.WaitAll(tasks.ToArray());
}

运行结果：

通过上述运行结果可以得知：并发请求数超过了对象池数量会导致重新创建对象。

自定义池策略

通过自定义池策略，可以加深对象池的理解，并可以清晰认识到他跟IOC使用场景的区别。

/// <summary>
/// 自定义对象池策略
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
public class CustomPooledObjectPolicy : DefaultPooledObjectPolicy<AutoMan>
{public override AutoMan Create(){return base.Create();}public override bool Return(AutoMan obj){if (obj == null) { return false; }//对象30秒过期if (obj.CreateTime.AddSeconds(30) < DateTime.Now){return false;}return base.Return(obj);}
}

static void CustomPolicy()
{var poolObjCount = 10;var policy = new CustomPooledObjectPolicy();var pool = new DefaultObjectPool<AutoMan>(policy, poolObjCount);List<AutoMan> list = new List<AutoMan>();for (int i = 0; i < poolObjCount; i++){var m = pool.Get();Console.WriteLine("增加一个对象池对象");list.Add(m);}//等待40秒，使得归还失败Thread.Sleep(40000);foreach (AutoMan m in list){pool.Return(m);}Console.WriteLine("预热结束-----------------------------------");List<Task> tasks = new List<Task>();for (int i = 0; i < 5; i++){tasks.Add(Task.Run(() =>{Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew();var m = pool.Get();stopwatch.Stop();Console.WriteLine("线程id：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "创建成功，用时：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);}));}Task.WaitAll(tasks.ToArray());}