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。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

public static class SynchronizedPool<T> extends SimplePool<T> {
        private final Object mLock = new Object();


        /**
         * Creates a new instance.
         *
         * @param maxPoolSize The max pool size.
         *
         * @throws IllegalArgumentException If the max pool size is less than zero.
         */
        public SynchronizedPool(int maxPoolSize) {
            super(maxPoolSize);
        }


        @Override
        public T acquire() {
            synchronized (mLock) {
                return super.acquire();
            }
        }


        @Override
        public boolean release(T element) {
            synchronized (mLock) {
                return super.release(element);
            }
        }
}

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。

参考文章

• http://www.oodesign.com/object-pool-pattern.html