.NET Core中Object Pool的简单使用

前言

复用，是一个重要的话题，也是我们日常开发中经常遇到的，不可避免的问题。

举个最为简单，大家最为熟悉的例子，数据库连接池，就是复用数据库连接。

那么复用的意义在那里呢？

简单来说就是减少不必要的资源损耗。

除了数据库连接，可能在不同的情景或需求下，还会有很多其他对象需要进行复用，这个时候就会有所谓的 Object Pool(对象池)。

小伙伴们应该也自己实现过类似的功能，或用ConcurrentBag，或用ConcurrentQueue，或用其他方案。

这也里分享一个在微软文档中的实现

How to: Create an Object Pool by Using a ConcurrentBag

当然，在.NET Core中，微软已经帮我们实现了一个简单的Object Pool。

我们只需要添加Microsoft.Extensions.ObjectPool的引用即可使用了。

Microsoft.Extensions.ObjectPool

Microsoft.Extensions.ObjectPool可以说是.NET Core的一个基础类库。

它位于aspnet的Common项目中，类型其他基础模块都有使用相关的功能，也好比Routing项目。

下面就简单看看它的用法。

在开始之前，我们先定义一个可以复用的object

public class Demo
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public DateTime CreateTimte { get; set; }
}

用法1

var defalutPolicy = new DefaultPooledObjectPolicy<Demo>();
//最大可保留对象数量 = Environment.ProcessorCount * 2
var defaultPool = new DefaultObjectPool<Demo>(defalutPolicy);

for (int i = 0; i < PoolSize; i++)
{
    item1 = defaultPool.Get();
    Console.WriteLine($"#{i+1}-{item1.Id}-{item1.Name}-{item1.CreateTimte}");
}

在创建pool之前，我们要先定义一个Policy。这里直接用自带的DefaultPooledObjectPolicy来构造。

对象池会有一个维护的最大数量，线程数。

通过pool对象的Get方法，从对象池中取出一个对象。

上面代码运行结果

#1-0--01/01/0001 00:00:00
#2-0--01/01/0001 00:00:00
#3-0--01/01/0001 00:00:00
#4-0--01/01/0001 00:00:00
#5-0--01/01/0001 00:00:00
#6-0--01/01/0001 00:00:00
#7-0--01/01/0001 00:00:00
#8-0--01/01/0001 00:00:00

这个结果说明，Object Pool 中的对象都是直接new出来的，并没有对一些属性进行贬值操作，这个时候往往没有太多实际意义。

因为DefaultPooledObjectPolicy本来就是直接new了一个对象出来，很多时候，这并不是我们所期望的！

要想符合我们实际的使用，就要自己定义一个Policy！

下面来看看用法2

用法2

先定义一个Policy，实现 IPooledObjectPolicy 这个接口。T很自然就是我们的Demo类了。

public class DemoPooledObjectPolicy : IPooledObjectPolicy<Demo>
{
    public Demo Create()
    {
        return new Demo { Id = 1, Name = "catcher", CreateTimte = DateTime.Now };
    }

    public bool Return(Demo obj)
    {
        return true;
    }
}

这里要实现Create和Return两个方法。

见名知义，Create方法就是用来创建Demo对象的，Return方法就是将Demo对象扔回Object Pool的(有借有还)。

然后是用DemoPooledObjectPolicy去替换DefaultPooledObjectPolicy。

var demoPolicy = new DemoPooledObjectPolicy();
var defaultPoolWithDemoPolicy = new DefaultObjectPool<Demo>(demoPolicy,1);

//借
item1 = defaultPoolWithDemoPolicy.Get();
//还
defaultPoolWithDemoPolicy.Return(item1);
//借，但是不还
item2 = defaultPoolWithDemoPolicy.Get();

Console.WriteLine($"{item1.Id}-{item1.Name}-{item1.CreateTimte}");
Console.WriteLine($"{item2.Id}-{item2.Name}-{item2.CreateTimte}");
Console.WriteLine(item1 == item2);

//创建一个新的
item3 = defaultPoolWithDemoPolicy.Get();
Console.WriteLine($"{item3.Id}-{item3.Name}-{item3.CreateTimte}");
Console.WriteLine(item3 == item1);

这里定义了对象池只保留一个对象。

由于从object pool中取出来之后，有一步还回去的操作，所以item1和item2应当是同一个对象。

从object pool中拿出了item2之后，它并没有还回去，所以object pool会基于我们定义的Policy去创建一个新的对象出来。

下面是用法2的输出结果：

1-catcher-09/17/2018 22:32:38
1-catcher-09/17/2018 22:32:38
True
1-catcher-09/17/2018 22:32:38
False

可以看到item1,item2和item3的各个属性是一样的，并且item1和item2确实是同一个对象。item3和item1并不是同一个。

用法3

除了DefaultObjectPool外，还有DefaultObjectPoolProvider也可以创建一个Object Pool。

创建一个Object Pool，一定是离不开Policy的，所以这里还是用了我们自己定义的DemoPooledObjectPolicy。

var defaultProvider = new DefaultObjectPoolProvider();
var policy = new DemoPooledObjectPolicy();
//default maximumRetained is Environment.ProcessorCount * 2
ObjectPool<Demo> pool = defaultProvider.Create(policy);

item1 = pool.Get();
pool.Return(item1);
item2 = pool.Get();

Console.WriteLine($"{item1.Id}-{item1.Name}-{item1.CreateTimte}");
Console.WriteLine($"{item2.Id}-{item2.Name}-{item2.CreateTimte}");
Console.WriteLine(item1 == item2);

item3 = pool.Get();
Console.WriteLine($"{item3.Id}-{item3.Name}-{item3.CreateTimte}");
Console.WriteLine(item3 == item2);

用Provider创建Object Pool时，不能指定保留的最大对象数量，只能用的是默认的Environment.ProcessorCount * 2。

后面的使用，和用法2是一样的。

可以看到item1和item2是同一个对象。从Object Pool中取对象的时候，会取第一个，所以还回去后，再取的话，还是会取到原来的第一个。

item3那里是直接从Object Pool中取出来的，没有再次创建，因为这里的Object Pool维护着多个对象，而不是用法2中的只有一个，所以它是直接从Pool中拿的。

下面是输出结果

1-catcher-09/17/2018 22:38:34
1-catcher-09/17/2018 22:38:34
True
1-catcher-09/17/2018 22:38:34
False

和用法2，本质是一样的。

用法4

好像上面的用法，都不那么像我们正常使用的。我们还是需要依赖注入的。

那么我们最后就来看看怎么结合依赖注入吧。当然这里的本质还是离不开Policy和Provider这两个东西。

IServiceCollection services = new ServiceCollection();
services.AddSingleton<ObjectPoolProvider, DefaultObjectPoolProvider>();
services.AddSingleton(s =>
{
    var provider = s.GetRequiredService<ObjectPoolProvider>();
    return provider.Create(new DemoPooledObjectPolicy());
});
ServiceProvider serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
var pool = serviceProvider.GetService<ObjectPool<Demo>>();

item1 = pool.Get();
pool.Return(item1);
item2 = pool.Get();

Console.WriteLine($"{item1.Id}-{item1.Name}-{item1.CreateTimte}");
Console.WriteLine($"{item2.Id}-{item2.Name}-{item2.CreateTimte}");
Console.WriteLine(item1 == item2);

item3 = pool.Get();
Console.WriteLine($"{item3.Id}-{item3.Name}-{item3.CreateTimte}");
Console.WriteLine(item3 == item2);

我们首先需要完成对Provider的注册，然后直接拿它的实例去创建一个Object Pool即可。

如果想在其他地方用，通过构造函数注入即可。

这里的结果也是和前面一样的，没什么好多说的。

总结

在这几种用法中，我们最常用的应该是用法4。

但是无论那种用法，我们都需要了解，Object Pool离不开Pool，Policy和Provider这三个家伙。

有了这三个，或许我们就可以为所欲为了。

当然，它还提供了几个特殊的东西，有兴趣的可以去看看。

• LeakTrackingObjectPool

• StringBuilderPooledObjectPolicy

最后用一个脑图结束本文。