Java中的享元模式

享元模式

由于保护性拷贝需要不停的新创建对象,所有提出了享元模式

简介

当需要重用数量有限的同一对象时。通过对相同值的共享,来做到最小化内存的使用。是Gang of Four 23种设计模式之一

体现

包装类

在JDK中Boolean,Byte,Short,Integer,Long,Character等包装类提供了valueOf方法,例如Long的valueOf会缓存-128~127之间的Long对象,在这个范围之间会重用对象,大于这个范围,才会新建Long对象:

java 复制代码

 public static Long valueOf(long l) {
     final int offset = 128;
     if (l >= -128 && l <= 127) { // will cache
         return LongCache.cache[(int)l + offset];
     }
     return new Long(l);
 }

注意:

Byte,Short,Long缓存的范围都是-128~127

Character缓存的范围是0~127

Interger的默认范围是-128~127,最小值不能变,但最大值可以通过调整虚拟机参数-Djava.long.Integer.IntegerCache.high来改变

Boolean缓存了TRUE和FALSE

Sting串池

BigDecimal BigInteger

这些类中的方法虽然是线程安全的,但当方法组合使用时,还是会出现线程安全的问题

DIY

例如:一个线上商城应用,QPS达到数千,如果每次都重新创建和关闭数据库连接,性能会受到极大影响。这时预先创建好一批连接,放入连接池。一次请求到达后,从连接池获取连接,使用完毕后再还回连接池,这样既节约了连接的创建和关闭时间,也实现了连接的重用,不至于让庞大的连接数压垮数据库。

java 复制代码

@Slf4j(topic = "c.SharePoolDemo")
public class SharePoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Pool pool = new Pool(2);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(()->{
                Connection borrow = pool.borrow();
                try {
                    //模拟线程工作
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    pool.free(borrow);
                }
            }).start();
        }
    }
}

@Slf4j(topic = "c.Pool")
class Pool{
    // 1.连接池大小
    private final int poolSize;
    // 2.连接对象数组
    private Connection[] connections;
    // 3.连接状态数组 0表示空闲 1表示繁忙(这里要保证数组内元素线程安全)
    private AtomicIntegerArray state;

    // 4.构造方法
    public Pool(int poolSize) {
        this.poolSize = poolSize;
        this.connections = new Connection[poolSize];
        this.state = new AtomicIntegerArray(new int[poolSize]);
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            //这里MockConnection类是继承Connection接口的类
            connections[i] = new MockConnection("连接"+(i+1));
        }
    }

    //5.借连接
    public Connection borrow(){
        while (true){
            for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
                // 获取空闲连接
                if(state.get(i)==0){
                    if(state.compareAndSet(i,0,1)){
                        log.debug("borrow {}",connections[i]);
                        return connections[i];
                    }
                }
            }
            // 如果没有空闲连接,当前线程进入等待
            synchronized (this){
                try {
                    log.debug("wait...");
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    //6.归还连接
    public void free(Connection conn){
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            if (connections[i] == conn) {
                state.set(i,0);
                synchronized (this){
                    log.debug("free {}",conn);
                    this.notifyAll();
                }
                break;
            }
        }
    }
}

以上没有考虑:

· 连接的动态增长与收缩

· 连接保活(可用性检测)

· 等待超时处理

· 分布式hash

对于关系型数据库,有比较成熟的连接池实现,例如c3p0,druid等

对于更通用的对象池,可以考虑使用apache commons pool,例如redis连接池可以参考jedis中关于连接池的实现