[Java知识库]设计模式-JAVA

对象池模式

背景

频繁的实例化对象，是很耗费资源的，同时也会频繁的触发GC操作，解决方案就是重用和共享这些创建成本高昂的对象，这就是对象池模式，也理解为池化技术。

案例

在JDK 5.0之后，java为了避免频繁的创建和销毁对象而影响性能，设计了对于8种基本类型(byte、short、int、long、float、double、char、boolean)包装类和String类型的9种对象池。

8种基本类型包装类的对象池都是java层面实现的，如Integer的java.lang.Integer.IntegerCache，可以直接看到源码实现，缓存了[-128, 127]的整数。而String的对象池(String常量池)的实现是虚拟机层面的，源码只能看jvm的实现了，唯一和String常量池有关系的java代码是java.lang.String#intern这个方法，这个是一个本地方法，查看本地方法的实现需要下载openJDK的源码。

 \openjdk7\hotspot\src\share\vm\prims\jvm.cpp
 
// String support
JVM_ENTRY(jstring, JVM_InternString(JNIEnv *env, jstring str))
JVMWrapper("JVM_InternString");
JvmtiVMObjectAllocEventCollector oam;
if (str == NULL) return NULL;
oop string = JNIHandles::resolve_non_null(str);
oop result = StringTable::intern(string, CHECK_NULL);
return (jstring) JNIHandles::make_local(env, result);
JVM_END

大体实现：Java 调用 c++ 实现的 StringTable 的 intern() 方法。StringTable 的 intern() 方法跟 Java 中的 HashMap 的实现是差不多的，只是不能自动扩容，默认大小是1009。

String的intern() 方法在jdk1.7时，字符串池从永久代中脱离，移入了堆区，所以方法逻辑也发生了变化。

1、在 JDK 1.6 中，调用 intern() 首先会在字符串池中寻找 equal() 相等的字符串，假如字符串存在就返回该字符串在字符串池中的引用；假如字符串不存在，虚拟机会重新在永久代上创建一个实例，将 StringTable 的一个表项指向这个新创建的实例。

2、在 JDK 1.7 中，由于字符串池不在永久代了，intern() 做了一些修改，更方便地利用堆中的对象。字符串存在时和 JDK 1.6一样，但是字符串不存在时不再需要重新创建实例，可以直接指向堆上的实例。

另外，apache commons-pool是apache基金会的一个开源对象池组件，我们常用的数据库连接池dpcp和redis的java客户端jedis都使用commons-pool来管理连接。

手写一个例子

public class ObjectPoolPattern {

    public static void main(String[] args){
        ConnectFactory connectFactory = new ConnectFactory();
        Connect connect = connectFactory.getConnect();
        connectFactory.returnConnect(connect);
    }
}

class Connect{
    private String name;
    private String status;

    private Connect(Builder builder){
        this.name = builder.name;
        this.status = builder.status;
    }

    public String getStatus(){
        return status;
    }

    public void setStatus(String status){
        this.status = status;
    }

    public static Builder Builder(){
        return new Builder();
    }

    public static class Builder{
        private String name;
        private String status;

        public Builder name(String name){
            this.name = name;
            return this;
        }
        public Builder status(String detail){
            this.status = detail;
            return this;
        }
        public Connect build(){
            return new Connect(this);
        }
    }

}

class ConnectFactory{
    private static List<Connect> connects = new ArrayList<>();

    static{
        connects.add(Connect.Builder().name("0").status("0").build());
    }

    public synchronized Connect getConnect(){
        Iterator<Connect> iterator = connects.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Connect connect = iterator.next();
            if("0".equals(connect.getStatus())){
                connect.setStatus("1");
                return connect;
            }
        }

        return null;
    }

    public synchronized boolean returnConnect(Connect connect){
        connect.setStatus("0");
        return true;
    }
}