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Java-关于对象池的创建问题和多线程调用对象池对象发生阻塞的测

Java-关于对象池的创建问题和多线程调用对象池对象发生阻塞的测

作者: Jeffrey599 | 来源:发表于2018-05-23 21:30 被阅读0次

    关于对象池,形象地说就是事先创建好了一些某类型的对象放在对象池中。当程序(线程)需要使用这种对象的时候,直接从对象池中获取该对象。

    然而也有很多问题需要注意,一些不容忽视的问题就是:

    1.原子操作的问题,共享资源区是不能同时访问的,所以使用synchronized来并发防止访问错误。

    2.线程阻塞问题,当对象池中对象全部在使用中,已经没有空闲对象,然而此时又有一个线程向对象池申请对象,那么该线程将会陷入阻塞状态,所谓阻塞就是让线程进入有限等待中,不断的检查对象池中是否有空闲对象,若此时有对象在使用完之后被释放,那么该等待程序将从等待中跳出,成功获取空闲对象。

    用Java语言实现方法:

    1.首先创建一个对象池ObjectPool类:

    package com.work_09;

    import java.lang.reflect.Constructor;
    import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
    import java.util.Enumeration;
    import java.util.Vector;

    class ObjectPool<T> {
    private int numObjects = 3; // 对象池的大小
    private int maxObjects = 6; // 对象池最大的大小
    private Vector objects = null;
    private Class<?> clazz = null;
    public ObjectPool(Class cla){
    clazz = cla;
    }

    /*** 创建一个对象池 
     * @throws SecurityException 
     * @throws NoSuchMethodException 
     * @throws InvocationTargetException 
     * @throws IllegalArgumentException 
     * @throws IllegalAccessException 
     * @throws InstantiationException ***/
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public synchronized void createPool() throws Exception{     
        Constructor<?> con = clazz.getDeclaredConstructor();    
        // 确保对象池没有创建。如果创建了,保存对象的向量 objects 不会为空     
        if (objects != null) {     
            return; // 如果己经创建,则返回     
        }     
    
        // 创建保存对象的向量 , 初始时有 0 个元素     
        objects = new Vector();    
    
        //根据 numObjects 中设置的值,循环创建指定数目的对象     
        for(int i=0;i<this.numObjects;i++)
        {
                System.out.println("P创建了一个对象");
                T obj = (T) con.newInstance();
                objects.addElement(new PooledObject(obj));
        }
    }
    public synchronized void createObjects() throws Exception, SecurityException
    {
        Constructor<?> con = clazz.getDeclaredConstructor(); 
        for(int i=0;i<this.numObjects;i++)
        {
            if(this.objects.size() < maxObjects)
                {
                System.out.println("C创建了一个对象");
                T obj = (T) con.newInstance();
                objects.addElement(new PooledObject(obj));
                }
        }
    }
    
    
    public synchronized T getObject() throws Exception
    {
        // 确保对象池己被创建     
        if (objects == null) {     
            return null; // 对象池还没创建,则返回 null     
        }     
    
        T conn = getFreeObject(); // 获得一个可用的对象     
    
        // 如果目前没有可以使用的对象,即所有的对象都在使用中     
        while (conn == null) {     
            wait(250);     
            conn = getFreeObject(); // 重新再试,直到获得可用的对象,如果     
            // getFreeObject() 返回的为 null,则表明创建一批对象后也不可获得可用对象     
        }     
        System.out.println("成功    获取     对象!!!");
        return conn;// 返回获得的可用的对象     
    }
    
     private T getFreeObject() throws Exception{     
    
         T obj = findFreeObject();     
    
            if (obj == null) {     
                createObjects();     //如果目前对象池中没有可用的对象,创建一些对象     
    
                // 重新从池中查找是否有可用对象     
                obj = findFreeObject();     
    
               // 如果创建对象后仍获得不到可用的对象,则返回 null     
                if (obj == null) {     
                    return null;     
                }     
            }     
    
            return obj;     
     }     
    
     private T findFreeObject()
     {     
    
            T obj = null;     
            PooledObject<T> pObj = null;     
    
            // 获得对象池向量中所有的对象     
            Enumeration enumerate = objects.elements();     
    
            // 遍历所有的对象,看是否有可用的对象     
            while (enumerate.hasMoreElements()) 
            {     
                pObj = (PooledObject) enumerate.nextElement();     
    
               // 如果此对象不忙,则获得它的对象并把它设为忙     
                if (!pObj.isBusy()) 
                {     
                    obj = pObj.getObject();     
                    pObj.setBusy(true);
                    return obj;
                }       
            }
    
            return obj;// 返回找到到的可用对象  
     }
    
     public void returnObject(T obj) {     
    
            // 确保对象池存在,如果对象没有创建(不存在),直接返回     
            if (objects == null) {     
                return;     
            }     
    
            PooledObject<T> pObj = null;     
    
            Enumeration enumerate = objects.elements();     
    
            // 遍历对象池中的所有对象,找到这个要返回的对象对象     
            while (enumerate.hasMoreElements()) {     
                pObj = (PooledObject) enumerate.nextElement();     
    
                // 先找到对象池中的要返回的对象对象     
                if (obj == pObj.getObject()) {     
                    // 找到了 , 设置此对象为空闲状态
                    System.out.println("成功   释放    对象~~~");
                    pObj.setBusy(false);                    
                    break;     
                }     
            }     
        }     
    
     public synchronized void closeObjectPool() {     
    
            // 确保对象池存在,如果不存在,返回     
            if (objects == null) {     
                return;     
            }     
    
            PooledObject<T> pObj = null;     
    
            Enumeration enumerate = objects.elements();     
    
            while (enumerate.hasMoreElements()) {     
    
                pObj = (PooledObject) enumerate.nextElement();     
    
                // 如果忙,等 5 秒     
                if (pObj.isBusy()) {     
                    wait(5000); // 等 5 秒     
                }     
    
                // 从对象池向量中删除它     
                objects.removeElement(pObj);     
            }     
    
            // 置对象池为空     
            objects = null;     
        }
     private void wait(int mSeconds) {     
            try {     
                Thread.sleep(mSeconds);     
            }
           catch (InterruptedException e) {     
            }     
        }     
    

    }

    2.这里还有一个PooledObject类,它用来封装对象池中的对象,主要添加了一个busy参数,来标志对象的使用状态:

    package com.work_09;

    class PooledObject<T>{

    T objection = null;// 对象     
    boolean busy = false; // 对象是否正在使用的标志,默认没有正在使用     
    
    // 构造函数,根据一个 Object 构告一个 PooledObject 对象     
    public PooledObject(T objection) {     
    
        this.objection = objection;     
    
    }     
    
    // 返回此对象中的对象     
    public T getObject() {     
        return objection;     
    }     
    
    // 设置此对象的,对象     
    public void setObject(T objection) {     
        this.objection = objection;     
    
    }     
    
    // 获得对象对象是否忙     
    public boolean isBusy() {     
        return busy;     
    }     
    
    // 设置对象的对象正在忙     
    public void setBusy(boolean busy) {     
        this.busy = busy;     
    }     
    

    }

    3.测试程序Pool_Test:

    package com.work_09;

    import com.work_06.Student;

    public class Pool_Test implements Runnable {
    static ObjectPool<Student> objPool = null;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    objPool = new ObjectPool<Student>(Student.class); //创建一个静态池
    objPool.createPool(); //创建池,生成最小数目的对象
    for(int i=0;i<10;i++){ //十个线程并发访问
    Test();
    }
    }
    public static void Test() throws Exception
    {
    Thread t0 = new Thread(new Pool_Test());
    t0.start();
    }
    public Pool_Test() throws Exception {
    // TODO Auto-generated constructor stub

    }
    
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        Student s = null;
        try {
            s = objPool.getObject();           //获取对象
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);                //为了看到阻塞效果,让线程延迟3秒。
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } 
        objPool.returnObject(s);           //释放对象
    }
    

    }
    4.运行结果:

    P创建了一个对象
    P创建了一个对象
    P创建了一个对象
    成功 获取 对象!!!
    成功 获取 对象!!!
    成功 获取 对象!!!
    C创建了一个对象
    C创建了一个对象
    C创建了一个对象
    成功 获取 对象!!!
    成功 获取 对象!!!
    成功 获取 对象!!!
    成功 释放 对象~~~
    成功 释放 对象~~~
    成功 释放 对象~~~
    成功 释放 对象~~~
    成功 释放 对象~~~
    成功 释放 对象~~~
    成功 获取 对象!!!
    成功 获取 对象!!!
    成功 获取 对象!!!
    成功 获取 对象!!!
    成功 释放 对象~~~
    成功 释放 对象~~~
    成功 释放 对象~~~
    成功 释放 对象~~~
    结果分析:因为对象池起初大小为3,在前三个对象获取到对象后并未释放,第四个线程申请对象时,已没有空闲对象,所以此时在对象池中又创建了一些对象(3个),但是对象数十不能超过最大大小:6的。当第七个以后的线程来申请对象时,就会陷入阻塞状态,(一直循环等待空闲资源),直到前面的线程将资源(对象)释放后,才能获取资源,跳出循环。

         以上纯属博主个人观点,也有很多不足和片面的看法,敬请见谅,也欢迎有同样爱好的小伙伴来与我讨论!
    

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